Kelebihan dan Kekurangan Bahan Bangunan Kayu dan Baja

                                                            Oleh: Sunardi

1.1.          Kayu

Struktur kayu merupakan suatu struktur yang elemen susunannya terdiri dari bahan kayu. Dalam perkembangannya, struktur kayu banyak digunakan sebagai alternatif dalam perencanaan pekerjaan-pekerjaan sipil,  Diantaranya adalah : rangka kuda-kuda, rangka dan gelagar jembatan, struktur perancah, kolom, dan balok lantai bangunan.

Pada dasarnya kayu merupakan bahan alam yang banyak memiliki kelemahan struktural, sehingga penggunaan kayu sebagai bahan struktur perlu memperhatikan sifat-sifat tersebut. Oleh sebab itu, maka struktur kayu kurang populer dibandingkan dengan beton dan baja. Akibatnya saat ini  terdapat  kecenderungan  beralihnya  peran  kayu  dari  bahan  struktur menjadi bahan untuk memperindah bangunan (dekoratif).

Namun demikian pada kondisi tertentu (misalnya : pada daerah tertentu, dimana secara ekonomis kayu lebih menguntungkan dari pada penggunaan bahan yang lain) peranan kayu sebagai bahan struktur masih digunakan. Pada Gambar 1.3 ditampilkan bagian-bagian kayu pada penampang lintang kayu gelondongan.

Gambar 1.3 Penampang Lintang Kayu

1.1.1.      Kelebihan dan Kelemahan Kayu

Kelebihan :

–        Mudah menyerap air.

–        Berkekuatan tinggi dengan berat jenis rendah.

–        Tahan terhadap pengaruh kimia dan listrik.

–        Relatif mudah dikerjakan dan diganti.

–        Mudah didapatkan, relatif murah.

–        Perubahan bentuk akibat suhu dapat diabaikan.

–        Pada kayu kering memiliki daya hantar panas dan listrik rendah, sehingga baik untuk partisi.

–        Memiliki sisi keindahan yang khas

–        Dapat dibuat dengan berbagai macam desain dan warna.

–        Memberi efek hangat.

–        Bahan penyekat yang baik pada perubahan suhu di luar rumah.

–        Dapat meredam suara.

Kekurangan :

–        Mudah mengalami kembangsusut

–        Kurang tahan terhadap pengaruh cuaca.

–        Rentan terhadap rayap.

–        Bahan Alami yang dapat diperbaharui

–        Kuat tarik yang tinggi

–        Sifat kayu yang kurang homogen, cacat kayu, dll.

–        Beberapa jenis kayu kurang awet.

–        Kekuatannya sangat dipengaruhi oleh jenis kayu, mutu,kelembaban dan pengaruh waktu pembebanan.

–        Keterbatasan ukuran, berskala besar dan tinggi.

–        Harganya relatif mahal dan terbatas (langka).

1.1.2.      Sifat Fisik Kayu

a)        Berat dan Berat Jenis

Berat suatu kayu tergantung dari jumlah zat kayu, rongga sel, kadar air dan zat ekstraktif didalamnya.  Berat suatu jenis kayu berbanding lurus dengan Berat Jenis nya.  Kayu mempunyai berat jenis yang berbeda-beda, berkisar antara BJ minimum 0,2 (kayu balsa) sampai BJ 1,28 (kayu nani).  Umumnya makin tinggi BJ kayu, kayu semakin berat dan semakin kuat pula.

b)       Keawetan

Keawetan adalah ketahanan kayu terhadap serangan dari unsur-unsur perusak kayu dari luar seperti jamur, rayap, bubuk dll. Keawetan kayu tersebut disebabkan adanya zat ekstraktif didalam kayu yang merupakan unsur racun bagi perusak kayu.  Zat ekstraktif tersebut terbentuk pada saat kayu gubal berubah menjadi kayu teras sehingga pada umumnya kayu teras lebih awet dari kayu gubal.

c)        Warna

Kayu yang beraneka warna macamnya disebabkan oleh zat pengisi warna dalam kayu yang berbeda-beda.

d)       Tekstur

Tekstur adalah ukuran relatif sel-sel kayu.  Berdasarkan teksturnya, kayu digolongkan ke dalam kayu bertekstur halus (contoh: giam, kulim dll), kayu bertekstur sedang (contoh: jati, sonokeling dll) dan kayu bertekstur kasar (contoh: kempas, meranti dll).

e)        Arah Serat

Arah serat adalah arah umum sel-sel kayu terhadap sumbu batang pohon.  Arah serat dapat dibedakan menjadi serat lurus, serat berpadu, serat berombak, serta terpilin dan serat diagonal (serat miring).

f)         Kesan Raba

Kesan raba adalah kesan yang diperoleh pada saat meraba permukaan kayu (kasar, halus, licin, dingin, berminyak dll).  Kesan raba tiap jenis kayu berbeda-beda tergantung dari tekstur kayu, kadar air, kadar zat ekstraktif dalam kayu.

g)        Bau dan Rasa

Bau dan rasa kayu mudah hilang bila kayu lama tersimpan di udara terbuka.  Beberapa jenis kayu mempunyai bau yang merangsang dan untuk menyatakan bau kayu tersebut, sering di gunakan bau sesuatu benda yang umum dikenal misalnya bau bawang (kulim), bau zat penyamak (jati), bau kamper (kapur) dsb.

h)       Nilai Dekoratif

Gambar kayu tergantung dari pola penyebaran warna, arah serat, tekstur, dan pemunculan riap riap tumbuh dalam pola pola tertentu.  Pola gambar ini yang membuat sesuatu jenis kayu mempunyai nilai dekoratif.

i)          Higroskopis

Kayu mempunyai sifat dapat menyerap atau melepaskan air.  Makin lembab udara disekitarnya makin tinggi pula kelembaban kayu sampai tercapai keseimbangan dengan lingkungannya.  Dalam kondisi kelembaban kayu sama dengan kelembaban udara disekelilingnya disebut kandungan air keseimbangan (EMC = Equilibrium Moisture Content).

j)         Sifat Kayu terhadap Suara, yang terdiri dari :

Sifat akustik, yaitu kemampuan untuk meneruskan suara berkaitan erat dengan elastisitas kayu. Sifat resonansi, yaitu turut bergetarnya kayu akibat adanya gelombang suara.  Kualitas nada yang dikeluarkan kayu sangat baik, sehingga kayu banyak dipakai untuk bahan pembuatan alat musik (kulintang, gitar, biola dll).

k)       Daya Hantar Panas

Sifat daya hantar kayu sangat jelek sehingga kayu banyak digunakan untuk membuat barang-barang yang berhubungan langsung dengan sumber panas.

l)          Daya Hantar Listrik

Pada umumnya kayu merupakan bahan hantar yang jelek untuk aliran listrik.  Daya hantar listrik ini dipengaruhi oleh kadar air kayu.  Pada kadar air 0 %, kayu akan menjadi bahan sekat listrik yang baik sekali, sebaliknya apabila kayu mengandung air maksimum (kayu basah), maka daya hantarnya boleh  dikatakan sama dengan daya hantar air.

1.1.3.      Sifat Mekanik Kayu

Secara mekanik, karakter kayu berbeda sesuai dengan arah tinjanan serat, seperti diilustrasikan pada Gambar 1.4.

Gambar.1.4 Mekanik kayu

a)      Keteguhan Tarik

tarik adalah kekuatan kayu untuk menahan gaya-gaya yang berusaha menarik kayu.  Terdapat 2 (dua) macam keteguhan tarik yaitu : 1) keteguhan tarik sejajar arah serat; dan 2) keteguhan tarik tegak lurus arah serat. Kekuatan tarik terbesar pada kayu ialah keteguhan tarik sejajar arah serat.  Kekuatan tarik tegak lurus arah serat lebih kecil daripada kekuatan tarik sejajar arah serat.

b)     Keteguhan tekan / Kompresi

Keteguhan tekan/kompresi adalah kekuatan kayu untuk menahan muatan/beban. Terdapat 2 (dua) macam keteguhan tekan yaitu : 1) keteguhan tekan sejajar arah serat; dan 2) keteguhan tekan tegak lurus arah serat. Pada semua kayu, keteguhan tegak lurus serat lebih kecil daripada keteguhan kompresi sejajar arah serat.

c)      Keteguhan Geser

Keteguhan geser adalah kemampuan kayu untuk menahan gaya-gaya yang membuat suatu bagian kayu tersebut turut bergeser dari bagian lain di dekatnya.  Terdapat 3 (tiga) macam keteguhan yaitu : 1)keteguhan geser sejajar arah serat; 3) keteguhan geser tegak lurus arah serat; dan 3) keteguhan geser miring. Keteguhan geser tegak lurus serat jauh lebih besar dari pada keteguhan geser sejajar arah serat.

d)     Keteguhan lengkung (lentur)

Keteguhan lengkung/lentur adalah kekuatan untuk menahan gaya-gaya yang berusaha melengkungkan kayu atau untuk menahan beban mati maupun hidup selain beban pukulan.  Terdapat 2 (dua) macam keteguhan yaitu : 1) keteguhan lengkung statik, yaitu kekuatan kayu menahan gaya yang mengenainya secara perlahan-lahan; 2) keteguhan lengkung pukul, yaitu kekuatan kayu menahan gaya yang mengenainya secara mendadak.

e)      Kekakuan

Kekakuan adalah kemampuan kayu untuk menahan perubahan bentuk atau lengkungan. Kekakuan tersebut dinyatakan dalam modulus elastisitas.

f)       Keuletan

Keuletan adalah kemampuan kayu untuk menyerap sejumlah tenaga yang relatif besar atau tahan terhadap kejutan-kejutan atau tegangantegangan yang berulang-ulang yang melampaui batas proporsional serta mengakibatkan perubahan bentuk yang permanen dan kerusakan sebagian.

g)      Kekerasan

Kekerasan adalah kemampuan kayu untuk menahan gaya yang membuat takik atau lekukan atau kikisan (abrasi). Bersama-sama dengan keuletan, kekerasan merupakan suatu ukuran tentang ketahanan terhadap pengausan kayu.

h)     Keteguhan Belah

Keteguhan belah adalah kemampuan kayu untuk menahan gaya-gaya yang berusaha membelah kayu.  Sifat keteguhan belah yang rendah sangat baik dalam pembuatan sirap dan kayu bakar. Sebaliknya keteguhan belah yang tinggi sangat baik untuk pembuatan ukir-ukiran (patung). Pada umumnya kayu mudah dibelah sepanjang jari-jari (arah radial) dari pada arah tangensial.

Ukuran yang dipakai untuk menjabarkan sifat-sifat kekuatan kayu atau sifat mekaniknya dinyatakan dalam kg/cm2.  Faktor-faktor yang mempengaruhi sifat mekanik kayu secara garis besar digolongkan menjadi dua kelompok : 1) faktor luar (eksternal): pengawetan kayu, kelembaban lingkungan, pembebanan dan cacat yang disebabkan oleh jamur atau serangga perusak kayu; 2) faktor dalam kayu (internal):  berat jenis (BJ), cacat mata kayu, serat miring dsb.

1.1.4.      Kelas Mutu Kayu

Untuk jenis-jenis cepat tumbuh yang pada umumnya diketahui jenis kayunya, dapat menggunakan Tabel 1.2 dalam menentukan spesifikasi kelas kekuatannya.  

Tabel 1.2 Spesifikasi kelas kekuatan kayu tanpa pengenalan jenis

Kelas Mutu kayu mengacu pada PKKI (Peraturan Kosntruksi Kayu Indonesia 1979), dibedakan dalam 4 kelas, seperti disajikan pada Tabel 1.3

Tabel 1.3 Spesifikasi kelas kekuatan kayu cepat tumbuh berdasarkan jenis kayu

(Sumber : Pedoman Bahan Konstruksi Bangunan dan Rekayasa Sipil : Pd S-01-2005-C)

1.2.          Baja

1.2.1.      Keuntungan Baja sebagai Material Struktur Bangunan

Di samping kekuatannya yang besar untuk menahan kekuatan tarik dan tekan tanpa membutuhkan banyak volume, baja juga mempunyai sifat-sifat lain yang menguntungkan sehingga menjadikannya sebagai salah satu bahan bangunan yang sangat umum dipakai dewasa ini. Beberapa keuntungan baja sebagai material struktur antara lain:

a)    Kekuatan Tinggi

Dewasa ini baja bisa diproduksi dengan berbagai kekuatan yang bisa dinyatakan dengan kekuatan tegangan tekan lelehnya (Fy) atau oleh tegangan tarik batas (Fu). Bahan baja walaupun dari jenis yang paling rendah kekuatannya, tetap mempunyai perbandingan kekuatan per-volume lebih tinggi bila dibandingkan dengan bahan-bahan bangunan lainnya yang umum dipakai. Hal ini memungkinkan perencanaan sebuah konstruksi baja bisa mempunyai beban mati yang lebih kecil untuk bentang yang lebih panjang, sehingga. memberikan kelebihan ruang dan volume yang dapat dimanfaatkan akibat langsingnya profil-profil yang dipakai.

b)   Kemudahan Pemasangan

Semua bagian-bagian dari konstruksi baja bisa dipersiapkan di bengkel/workshop, sehingga satu-satunya kegiatan yang dilakukan di lapangan ialah kegiatan pemasangan bagian-bagian konstruksi yang telah dipersiapkan. Sebagian besar dari komponen-komponen konstruksi mempunyai bentuk standar yang siap digunakan bisa diperoleh di toko-toko besi, sehingga waktu yang diperlukan untuk membuat bagian-bagian konstruksi baja yang telah ada, juga bisa dilakukan dengan mudah karena komponen-komponen baja biasanya mempunyai bentuk standar dan sifat-sifat yang tertentu, serta mudah diperoleh di mana-mana.

c)    Keseragaman

Sifat-sifat baja baik sebagai bahan bangunan maupun dalam bentuk struktur dapat terkendali dengan baik sekali, sehingga para ahli dapat mengharapkan elemen-elemen dari konstruksi baja ini akan berperilaku sesuai dengan yang diperkirakan dalam perencanaan. Dengan demikian bisa dihindari terdapatnya proses pemborosan yang biasanya terjadi dalam perencanaan akibat adanya berbagai ketidakpastian.

d)   Daktilitas

Sifat dari baja yang dapat mengalami deformasi yang besar di bawah pengaruh tegangan tarik yang tinggi tanpa hancur atau putus disebut sifat daktilitas. Adanya sifat ini membuat struktur baja mampu mencegah terjadinya proses robohnya bangunan secara tiba-tiba. Sifat ini sangat menguntungkan ditinjau dari aspek keamanan penghuni bangunan bila terjadi suatu goncangan yang tiba-tiba seperti misalnya pada peristiwa gempa bumi. Di samping itu keuntungan-keuntungan lain dari struktur baja, antara lain adalah:

–        Proses pemasangan di lapangan berlangsung dengan cepat.

–        Dapat dilakukan penyambungan dengan teknik pengelasan.

–        Komponen-komponen struktumya bisa digunakan lagi untuk keperluan lainnya.

–        Komponen-komponen yang sudah tidak dapat digunakan lagi masih mempunyai nilai sebagai besi tua.

–      Struktur yang dihasilkan bersifat permanen dengan cara pemeliharaan yang tidak terlalu sukar.

–    Selain keuntungan-keuntungan tersebut bahan baja juga mempunyai kelemahan-kelemahan sebagai berikut :

–     Komponen-komponen struktur yang dibuat dari bahan baja perlu diusahakan supaya tahan api sesuai dengan peraturan yang berlaku untuk bahaya kebakaran.

 Diperlukannya suatu biaya pemeliharaan untuk mencegah baja dari bahaya karat.  Akibat kemampuannya menahan tekukan pada batang-batang yang langsing, walaupun dapat menahan gaya-gaya aksial, tetapi tidak bisa mencegah terjadinya pergeseran horisontal

1.2.2.      Kelemahan Baja

Karakteristik baja yang perlu diwaspadi adalah mudah berkarat, sehingga diperlukan perawatan dengan teknik pelapisan permukaan. Kelemahan lain yang perlu mendapat perhatian adalah tidak tahan terhadap ekspos api, pada suhu dibawah 1000^oC perilaku baja akan menurun kekuatan lebih dari 50%.

1.2.3.      Baja Struktur

Sekarang ini sesuai dengan kemajuan di dalam dunia teknik sipil, untuk membuat suatu konstruksi bangunan banyak digunakan bahan baja karena ke unggulannya dibandingkan bahan lainnya. Karena ternyata konstruksi baja lebih kuat, kokoh, hemat waktu, efisien, lebih mudah dalam pengerjaan dilapangan.

Berikut pada Gambar 1.2 adalah jenis profil baja utama yang biasa dipakai di Indonesia sebagai bahan bangunan untuk berbagai konstruksi sesuai kebutuhan. Profil baja yang paling banyak digunakan sebagai bahan struktur adalah WF biasa digunakan untuk : balok, kolom, tiang pancang, top & bottom chord member pada truss, composite beam atau column, kantilever kanopi. Bentuk profil lain adalah profil “U”, profil “C”, dan profil “L”

                      

    

Gambar. 1.1 Macam-Macam Profil Baja

1.2.4.      Baja Ringan

1)      Kelemahan Baja Ringan :

–      Kerangka atap baja ringan tidak bisa diekspos seperti rangka kayu, sistem rangkanya yang berbentuk jaring kurang menarik bila tanpa penutup plafon.

–        Karena strukturnya yang seperti jaring ini maka bila ada salah satu bagian struktur yang salah hitung ia akan menyeret bagian lainnya maksudnya jika salah satu bagian kurang memenuhi syarat keamanan, maka kegagalan bisa terjadi secara keseluruhan.

–    Rangka atap baja ringan tidak fleksibel seperti kayu yang dapat dipotong dan dibentuk dengan berbagai profil.

–      Pemilihan material memerlukan perhitungan struktur yang teliti dan kuat, karena jika ada yang salah maka atap bisa roboh total.

–   Tergolong sebagai material rangka atap yang cukup mahal dibanding jenis lainya, namun keberadaan kayu yang semakin langka telah membuat baja ringan menjadi lebih murah untuk digunakan.

–    Tidak bisa asal membuat rangka atap, perlu gambar kerja yang benar sehingga atap bisa dibangun dan berfungsi dengan baik.

–        Dari segi tampilan arsitektur terlihat kurang bagus jika tidak di desain sedemikian rupa, oleh karena itu diperlukan plafond penutup agar langit-langit terlihat bagus.

–    Tidak terjual bebas di toko bahan bangunan, jadi harus memesan langsung pada supplier rangka atap baja ringan yang biasanya menawarkan harga perencanaan, bahan berikut pemasangan sampai jadi.

2)      Profil Baja Ringan

Baja ringan beberapa tahun ini menjadi material bangunan yang populer diaplikasi sebagai rangka atap. Beberapa jenis profil baja ringan (Gambar 1.2) yang tersedia di pasaran dan populer digunakan adalah type omega yang biasa digunakan untuk reng, profil kanal C digunakan sebagai rangka kuda-kuda.

Gambar. 1.2 Profil dan aplikasi baja ringan

Profil batang baja ringan yang paling banyak digunakan yaitu profil "C" (Canal). Bentuk ini dianggap sebagai profil baja ringan. Profil Canal C merupakan profil tertua pada material batang baja,

3)      Spesifikasi ukuran baja ringan 

Sementara terkait dimensi ukuran, seperti tebal baja ringan yang lazim digunakan pada konstruksi baja ringan ini umumnya memiliki ketebalan 0.75 mm hingga 1.00 mm pada batang utama kuda-kuda konstruksi. Sedang pada batten/reng ketebalan yang digunakan mulai 0.40 mm hingga 0.60 mm.

Sementara untuk ukuran tinggi profil juga bervariasi mulai dari 70 mm hingga 100 mm, dan pada batten/reng tinggi mulai 31 mm hingga 60 mm. Variasi ukuran ini ditujukan menyesuaikan dengan kebutuhan lebar bentang rangka yang berhubungan dengan beban/kekuatan yang disokongnya.

Daftar Pustaka

DPU. (1982). Persyaratan Umum Bahan Bangunan di Indonesia. Pusat Penelitian dan Pengembangan Pemukiman, Departemen Pekerjaan Umum, Bandung.

Frick, H., & Koesmartadi, C. (1999). Ilmu bahan bangunan. Seri Konstruksi Arsitektur, 9.

Suseno, H. (2010). Bahan Bangunan Untuk Teknik Sipil. Malang: Bargie Media.

Gunawan, I. R. (1994). Pengantar ilmu bangunan. Kanisius.

Frick, I. H. (2004). Konstruksi Arsitektur 6 ILMU KONSTRUKSI BANGUNAN KAYU, Pengantar Konstruksi Bangunan (Vol. 6). Kanisius