Material Baja untuk Konstruksi

Abstrak :

Istilah konstruksi bangunan digunakan untuk merujuk pada kegiatan membangun segala prasarana yang diperlukan manusia untuk mempertahankan sekaligus mengembangkan peradabannya. Jadi tidak salah, jika dari konstruksi bangunan yang ditinggalkannya maka suatu bangsa dapat dilihat tingkat kemajuannya. Untuk itu berbagai bahan material telah banyak diteliti dan digunakan untuk konstruksi, mulai dari tanah, batu, kayu, beton, baja atau beberapa lagi yang mungkin dapat disebutkan. Tetapi jika fokusnya dibatasi pada konstruksi bangunan yang berupa jembatan dan gedung, maka bahan material yang dapat dipilih relatif terbatas, yaitu kayu, beton, dan baja, atau kombinasinya.

Pemilihan bahan material yang sesuai adalah tahapan penting dan ternyata banyak factor yang mempengaruhi. Kriteria kekuatan dan kekakuan umumnya dijadikan pertimbangan utama para insinyur memilih bahan material konstruksi. Tetapi itu tidak menjamin bahwa material yang unggul pada kriteria tersebut dipastikan akan mendominasi pemakaiannya, sebagaimana yang terjadi pada pemakaian konstruksi bangunan baja di Indonesia.

Kata kunci: prospek dan kendala, bahan material, konstruksi / struktur baja.

Prospek dan Kendala pada Pemakaian Material Baja untuk Konstruksi Bangunan di Indonesia

1. PENDAHULUAN

Berbicara tentang “konstruksi bangunan” tentunya akan merujuk pada kegiatan mewujudkan segala prasarana fisik yang dibutuhkan manusia dalam mempertahankan dan mengembangkan peradabannya. Jadi dari melihat konstruksi bangunan yang ditinggalkannya maka suatu bangsa dapat dilihat tingkat kemajuannya. Sebagai buktinya, di level internasional misalnya, piramida Giza di Mesir yang dibangun + 5000 tahun lalu, maka tentunya dapat dibayangkan bagaimana tingginya peradaban bangsa tersebut dibanding bangsa lain yang mungkin pada masa tersebut masih hidup seperti jaman batu (tidur di goa). Karena itu pula, Indonesia tidak kalah bangganya mempunyai peninggalan kuno abad 9 M, yaitu Borobudur dan Prambanan. Bukti fisik seperti itu tentu dapat dijadikan petunjuk bahwa bangsa Indonesia pernah menjadi bangsa yang maju tingkat peradabannya pada suatu masa dahulu.

Berkaitan dengan hal itu, berbagai bahan material telah banyak diteliti dan digunakan untuk material konstruksi bangunan, mulai yang sederhana, yang tersedia di alam bebas, maupun bahan material khusus buatan pabrik yang mahal. Bahan material yang dimaksud misalnya berupa tanah, batuan (rock), kayu, bambu, beton, baja dan beberapa lagi yang mungkin dapat disebutkan. Meskipun demikian, jika fokus pembahasan konstruksi bangunan dibatasi pada bangunan yang dekat dengan masyarakat, seperti konstruksi bangunan jembatan dan gedung, maka jenis material konstruksi yang dapat dipilih untuk digunakan (apalagi di Indonesia) menjadi terbatas, yaitu kayu, beton, baja atau kombinasi dari ketiganya itu saja.

Pemilihan bahan material konstruksi, apakah kayu, beton atau baja adalah tahapan penting dalam suatu perencanaan. Kriteria dasar yang digunakan adalah: [1] kekuatan (tegangan); [2] kekakuan (deformasi); dan [3] daktilitas (perilaku runtuh).

Tetapi material yang unggul pada ke-tiga kriteria di atas ternyata tidak mesti mendominasi pemakaiannya pada proyek konstruksi bangunan, banyak faktor lain mempengaruhi. Seperti misalnya, material baja yang jelas menurut kriteria di atas lebih unggul dibanding beton atau kayu, tetapi fakta-fakta lapangan menunjukkan bahwa konstruksi baja belum mendominasi proyek bangunan Indonesia, kalah populer dibanding konstruksi beton. Itu dapat dilihat pada proyek-proyek gedung tinggi, juga pada konstruksi bangunan jembatan. Konstruksi beton prategang terkesan mulai banyak dipakai sebagai alternatif digunakannya jembatan baja.

Argumentasi yang sering dipakai menjelaskan fenomena tersebut adalah harga yang mahal. Apakah benar seperti itu, apakah bukan hal lain atau juga ketidak-tahuan pemakai sehingga kontruksi bajanya menjadi tidak optimal dan pada akhirnya merasa kecewa. Oleh karena itu makalah ini akan mengupas hal-hal yang dapat dianggap prospek maupun kendala dalam usaha mengoptimalkan pemakaian material baja pada proyek konstruksi di Indonesia.

2. PERILAKU MEKANIK MATERIAL KONSTRUKSI

Kriteria perencanaan struktur adalah memenuhi syarat kekuatan, kekakuan dan daktilitas. Kekuatan dikaitkan dengan besarnya tegangan yang mampu dipikul tanpa rusak, baik berupa deformasi besar (yielding) atau fracture (terpisah). Parameternya berupa tegangan leleh dan ultimate. Faktor kekakuan adalah besarnya gaya untuk menghasilkan satu unit deformasi, parameternya berupa Modulus Elastisitas. Faktor daktilitas terkait dengan besarnya deformasi sebelum keruntuhan (failure) terjadi, suatu faktor penting untuk perencanaan struktur dengan pembebanan tak terduga atau sukar diprediksi (gempa atau angin). Properti mekanik beberapa macam bahan material konstruksi dapat dilihat pada Tabel 1 dan Gambar 1.

Jadi jika parameter kekuatan, kekakuan dan daktilitas digunakan untuk pemilihan material konstruksi maka dapat dengan mudah ditentukan bahwa material baja adalah yang unggul dibandingkan beton dan kayu. Rasio kuat dibanding berat untuk volume yang sama dari baja ternyata lebih tinggi (efisien) dibanding beton. Ini indikasi jika perencanaannya optimal maka bangunan dengan konstruksi baja tentunya akan menghasilkan sistem pondasi yang lebih ringan dibanding konstruksi beton, meskipun masih kalah dibanding kayu atau bambu.

Dikaitkan efisiensi antara material baja dengan kayu atau bambu, maka baja hanya unggul karena kualitas mutu bahannya yang lebih homogen dan konsisten sehingga lebih handal. Itu tidak mengherankan karena material baja adalah produk industri yang dapat terkontrol baik. Jadi, jika material kayu / bambu di Indonesia suatu saat juga didukung teknologi yang dapat menjamin kualitas mutunya homogen dan konsisten maka tentu akan menjadi bahan material konstruksi yang handal juga, khususnya untuk struktur ringan dan semacamnya.

Bangunan yang ringan selain menghemat pondasi, juga menguntungkan untuk perencanaan bangunan tahan gempa. Seperti diketahui bahwa gaya gempa pada bangunan ditentukan oleh percepatan tanah (a) dan juga massa bangunan (m), yang mana besarnya berbanding lurus, yaitu F = m.a . Jadi bangunan dengan massa kecil maka gaya gempanya juga kecil.

Meskipun baja mempunyai keunggulan terhadap gempa karena sifatnya yang ringan, tetapi kondisi tersebut tidak menguntungkan terhadap pembebanan angin. Tetapi karena sifat baja yang mempunyai kekuatan tinggi dan daktail, juga didukung proses perencanaan yang baik maka kelemahan terhadap angin mestinya dapat dengan mudah diatasi.

Sampai tahap ini pemakaian material baja masih terlihat unggul, khususnya jika parameter kekuatan, kekakuan dan daktilitas dijadikan tolok ukur. Tetapi yang menjadi pertanyaannya adalah: “Mengapa sampai saat ini penggunaan konstruksi baja tidak dominan di tanah air”. Bahkan jika melihat pembangunan gedung bertingkat tinggi dan menengah di Jakarta, maka dapat diperkirakan bahwa volume penjualan tulangan baja untuk konstruksi beton bertulang akan lebih banyak dibanding volume penjualan baja profil untuk konstruksi baja. Kondisi ini pula yang mungkin mendasari mengapa masih diperlukan seminar tentang baja seperti ini.

Berarti selain ketiga parameter di atas untuk menentukan material, tentunya ada hal-hal lain yang menjadi pertimbangan sehingga membuat keraguan untuk akhirnya memilih baja. Bisa juga itu terjadi karena pengetahuan para pengambil keputusan adalah tidak lengkap, karena bagaimanapun juga pada konstruksi baja ada banyak keunggulan sehingga berprospek baik, meskipun untuk itu ada hal-hal yang perlu dipersiapkan dengan usaha serius. Oleh karena itulah maka pada makalah ini, penulis cenderung memilih menjabarkan hal-hal tersebut dan strategi mengatasinya, sehingga diharapkan faktor-faktor tersebut tidak menjadi kendala lagi.

Bagaimanapun juga, jika suatu bahan material dipandang unggul dibanding yang lain maka tentunya itu akan otomatis menjadi pilihan. Jika ini terjadi maka jelas dominasi baja sebagai bahan material konstruksi di Indonesia tinggal soal waktu saja.

3. SIFAT MATERIAL BAJA

3.1. Umum

Material baja unggul jika ditinjau dari segi kekuatan, kekakuan dan daktilitasnya. Jadi tidak mengherankan jika di setiap proyek-proyek konstruksi bangunan (jembatan atau gedung) maka baja selalu ditemukan, meskipun tentu saja volumenya tidak harus mendominasi.

Tinjauan dari segi kekuatan, kekakuan dan daktilitas sangat cocok dipakai mengevaluasi struktur yang diberi pembebanan. Tetapi perlu diingat bahwa selain kondisi tadi akan ada pengaruh lingkungan yang mempengaruhi kelangsungan hidup struktur bangunannya. Jadi pada suatu kondisi tertentu, suatu bangunan bahkan dapat mengalami kerusakan meskipun tanpa diberikan beban sekalipun (belum berfungsi). Jadi ketahanan bahan material konstruksi terhadap lingkungan sekitarnya adalah penting untuk diketahui agar dapat diantisipasi baik.

3.2. Material buatan pabrik

Kelebihan material baja dibandingkan material beton atau kayu adalah karena buatan pabrik, yang tentunya mempunyai kontrol mutu yang baik. Oleh karena itu dapat dipahami bahwa kualitas material baja yang dihasilkannya relatif homogen dan konsisten dibanding material lain, yang berarti juga lebih dapat diandalkan mutunya.

Di sisi lain karena merupakan hasil produk industri, maka agar prosesnya menguntungkan harus diusahakan mencapai kondisi optimum. Untuk itu diperlukan suatu kuantitas tertentu yang terkesan relatif monoton serta tidak mudah dibuat variasinya. Itulah pentingnya dibuat standarisasi bentuk profil. Dari tabel profil baja yang ada terlihat banyak sekali profil yang tersedia, tetapi dalam kenyataannya jika peminatnya relatif sedikit maka profil yang jarang dipakai tentunya tidak diproduksi banyak. Jadi akhirnya tidak semua profil pada tabel dapat dipilih. Hanya profil-profil tertentu yang memang umum (banyak) digunakan. Hal ini perlu diketahui insinyur perencana konstruksi baja, jangan hanya berpedoman teoritis hitungan, karena kalau sampai mengubah profil rencana dengan profil tersedia, kemungkinan berubah pula detail sambungan yang dibuat. Jika ini tidak dipikirkan waktu dapat terbuang sia-sia.

Tidak ada jaminan bahwa lokasi pabrik baja akan berdekatan dengan proyek atau bengkel fabrikasi, sehingga panjang profil baja ditentukan oleh kemampuan kendaraan transportasi pengangkut (truk atau kapal) dan jalur transportasi (darat atau air) yang akan dilaluinya.

3.3. Ketahanan korosi

Baja unggul ditinjau dari segi kemampuannya menerima beban, tetapi ketika dibiarkan tanpa perawatan khusus di lingkungan terbuka, terlihat lemahnya. Baja yang unsur utamanya besi mengalami korosi, yaitu suatu proses elektrokimia. Jika itu terjadi, maka pada bagian besi yang bertindak sebagai anode akan terjadi oksidasi yang merusak dan menghasilkan karat besi Fe2O3.nH2O, zat padat berwarna coklat kemerah-merahan. Volume baja berkurang karena menjadi karat tadi. Mengenai bagian besi yang bertindak sebagai anode dan bagian mana yang bertindak sebagai katode tergantung pada banyak faktor, misalnya zat pengotor, atau adanya perbedaan rapatan logam itu, atau ada jenis logam lain yang bersinggungan.

Kemungkinan terjadinya korosi pada baja merupakan kelemahan konstruksi baja disbanding kontruksi beton. Oleh sebab itu saat perencanaan faktor ini harus diantisipasi dengan baik. Korosi yang terjadi pada konstruksi baja adalah ibarat kanker, senyap tetapi akibatnya bias sangat mematikan. Bahkan itu dapat terjadi di negara maju sekalipun, yang mana sebenarnya telah banyak dilakukan penelitian tentang hal itu, tetapi ternyata bisa juga kecolongan.

Meskipun umur konstruksi relatif masih muda (+ 40 tahun), tetapi jembatan I-35 di sungai Mississippi, Minneapolis, Minnesota, USA, yang dibangun tahun 1967 tiba-tiba runtuh pada hari Rabu, tanggal 1 Agustus 2007. Kebetulan saat jam sibuk. Setelah melalui penyelidikan diketahui bahwa penyebabnya adalah korosi logam (Sumber : en.wikipedia.org).

Kata kunci pencegahannya adalah selalu waspada, saat awal perlu hati-hati dalam pemilihan sistem pencegahan korosi yang tepat dan terakhir dukungan perawatan yang berkelanjutan.

3.4. Perilaku pada suhu tinggi

Bangunan konstruksi baja memang tidak akan terbakar jika terkena panas api saat kebakaran, tetapi akibat suhu yang tinggi dapat mengalami penurunan kekuatan drastis, bahkan tidak kuat memikul berat sendiri. Sehingga bila terjadi kebakaran yang lama maka bisa saja fungsi sebagai struktur pemikul beban menjadi hilang dan bangunan mengalami keruntuhan total.

Gambar 6a memperlihatkan profil baja setelah kebakaran yang mengalami deformasi ekstrim sehingga fungsinya sebagai struktur jadi terganggu. Untuk mencegah, diberi fireproofing agar kenaikan temperatur ekstrim saat kebakaran dapat dihambat. Harapannya tentu tidak membuatnya menjadi suatu bangunan tahan api, tetapi minimal agar perlu waktu lama untuk terjadi kenaikan temperature, sehingga ada waktu pemadaman api tanpa struktur mengalami kerusakan berarti. Penurunan kekuatan terjadi setelah temperatur melebihi + 300oC, baik dari kuat leleh maupun modulus elastis, dua parameter penting yang berkaitan dengan kekuatan dan kekakuan bahan material. Kurva penurunannya dapat dilihat pada diagram di bawah ini.

Penambahan bahan fireproofing jelas akan memberikan tambahan beban, sehingga criteria sebagai bangunan ringan menjadi berkurang dan biayanya meningkat. Meskipun demikian karena sifatnya yang melapisi maka hal itu baik juga untuk melindunginya dari resiko korosi. Jadi pemberian fireproofing juga merupakan double protection bagi konstruksi baja.