The Art of Structural Engineering

Seni dari suatu bangunan cenderung ditentukan oleh karya sang Arsitek yang mahir dalam mendesign dan memasukkan unsure- unsure keindahan dalam setiap bangunan yang ia buat. Namun bukan berarti sang Ahli Struktur (teknik sipil) juga tidak mempunyai jiwa seni loh..? Hal ini dibuktikan dengan berbagai bangunan yang mempunyai keunikan dan keindahan yang justru bukan merupakan karya arsitek, merupakan karya ahli struktur (teknik sipil).

Prof Jorg Schlaich adalah salah satu profesor di bidang teknik struktur yang berani secara lugas mengetengahkan bahwa ada seni atau art di bidang teknik struktur tersebut. Bahwa dengan memahami secara benar dan dapat menjiwainya maka dari ilmu teknik sipil khususnya ilmu analisis struktur dapat diwujudkan keindahan dari suatu struktur yang diciptakannya.

Hal tersebut sejalan dengan prof Firtz Leonhardt, guru besar di Uni Stuttgart sebelumnya yang akhirnya diteruskan oleh prof. Schlaich. Dari ke dua Profesor tersebut ditemukan karya-karya yang secara jelas menunjukkan bahwa ada art atau seni dibidang struktur yang direncanakannya.  Padahal mereka jelas- jelas adalah profesor di bidang structural engineering dan bukan arsitektur.


Tentu saja, ini hal yang baru bagi teman- teman structural engineer di Indonesia. Seakan- akan structural engineer hanya bisa menghasilkan sesuatu ditinjau dari sisi kekuatan (strength) dan kekakuan (stiffness) nya saja, kita tidak pernah meninjau sisi keindahan. Pantaslah kalau begitu banyak dari teman- teman kita, karyanya tidak ‘kelihatan’, karena hanya seni atau art yang mudah dipahami oleh orang awam. Itulah yang menjawab bahwa seakan- akan kerja arsitek lebih jelas dibanding orang sipil (bagi orang awam).

Kita harus mendobrak, bahwa structural engineer tidak kalah juga dengan arsitek. Apalagi sekarang diketahui bahwa pendidikan arsitek telah menghilangkan ilmu- ilmu yang berkaitan dengan peninjauan tentang strength atau stiffnes dari suatu bangunan.

Langkah pertama adalah menguasai dengan benar ilmu- ilmu analisa struktur baik cara manual maupun berbasis komputer. Meskipun menguasai dengan benar, tetapi dalam pikiran, kita harus menganggap bahwa ilmu analisa struktur itu bukan segala-galanya / bukan tujuan, tetapi hanya sebatas sebagai tool atau alat untuk mengekplore perilaku struktur, sehingga struktur yang akan direncanakan dapat kita kendalikan sedemikian rupa sehingga sisi art dapat ditonjolkan.

Langkah kedua, jangan terjebak pada analisis makro aja, yang besar-besar saja, tetapi juga paham pada analisis mikro, yaitu kemampuan mendesain detail dari struktur-struktur tersebut. Sehingga bilamana perlu, struktur tidak perlu ditutup- tutupi tapi dapat diekspose.

Untuk itu baiklah kita perlihatkan satu karya prof Schlaich yang dapat mencerminkan keindahan. Ini dia Atap kaca penutup Museum Sejarah Hamburg






























Perhatikan atap kaca di atas, mana strukturnya, kelihatan nggak. He, he pasti kalau hanya punya ilmu-ilmu yang biasa aja, pasti bingung, koq kuat ya, mana rangka bajanya. Ternyata struktur tersebut diatas terdiri dari struktur grid yang diberi kabel pre-stressed tipis yang menyilang (membuat grid menjadi kaku) yang kalau tidak dilihat secara jelas maka nggak kelihatan (samar).

Mau tahu rahasianya. Ini lho inti kekuatannya (dilihat secara dekat).



















Inilah Kabel prestressed yang memperkaku grid. Kabel tersebut mengikat dan menyatukan hubungan atau sambungan  rangka batang di atap, sehingga diperoleh ikatan kekuatan yang sempurna.





































Coba perhatikan detailnya, apa ada di text book standard. Nggak ada khan. Itulah yang dinamakan kreativitas, bentuknya nyeni tapi kalau asal nyeni nggak tahu ilmu strength of material pasti jebol. Itu di atas kerjaannya orang structural engineer lho, bukan seniman.

Masih ada contoh menarik, jika di atas adalah bangunan maka sekarang ke jembatan. Seni di jembatan rasanya belum masuk kurikulum arsitek indonesia lho, jadi orang structural engineer mestinya bisa masuk. Jembatan berikut adalah Kirchheim overpass, perhatikan filosofi yang mendasari dipilihnya bentuk berikut.














 






































Bentuk kaki jembatan yang miring dan Girder pada jembatan yang dibuat melengkung. Menyerupai bentuk manusia yang sedang tengkurap. Desain ini akan memperkuat struktur beton karena beban yang ditimbukan dari atas akan dapat ditahan oleh tiang dengan lebih sempurna. Sekali lagi, ini merupakan karya Structure Engineer, dan bukan Arsitek.

Jangan lupa juga untuk melihat gedung stadion Stuttgart. Kalau penggemar sepakbola pasti udah tahu. Ini idenya prof. Schlaich juga lho, coba lihat detail-detail berikut, nyeni nggak. Arsitek kita sih pasti angkat tangan, itu semua yang kelihatan (exposed) itu ya strukturnya itu sendiri.  

















 Ini dia atapnya...


































Gimana teman-teman, mau jadi seniman yang nggak bisa ditiru oleh para seniman itu sendiri.
Hayo, kita punya ilmunya.

Bagaimana teman- teman.? mau jadi seniman yang tidak bisa ditiru oleh para seniman itu sendiri..? Atau bahkan melebihi seni seorang Arsitek..? Ayo para structural engineer, kita punya ilmunya…!! Bidang ini belum ada yang menyentuhnya, sehingga prospek karir structural engineer yang juga menguasai ilmu Arsitek diperkirakan akan mempunyai peluang dan harapan yang lebih besar, daripada hanya menjadi Structure engineer ataupun Arsitek saja. Ingin tahu lebi banyak...? Bisa download buku "The Art of Structural Engineer". Klik disini

Mengenal Lebih Dekat Struktur Bambu

Struktur kayu khususnya bambu memang dapat dibilang kalah populer dibanding struktur baja atau struktur beton, sehingga saat kita melihat bangunan dengan struktur kayu atau bambu rasanya jadi takjub sendiri. Naah, itulah yang saya alami saat diundang rapat di salah satu Rumah Makan unik di Yogyakarta oleh Om Irawan dan Tante Teri, Dosen UGM dan Owner dari bimbingan belajar inggris anak “Happy Honey Bee”.

Banyak temen- temen saya yang bilang… “Ih…, kamu tuh temennya kok Tante dan Om- om sih…” Hahahahaha… Ya yang namanya bergaul kan boleh dengan siapa sajaa, lagipula justru saya banyak belajar dari orang- orang dewasa. Betuuul…?
:D

Mungkin hanya beberapa orang di Indonesia ini saja yang dapat membanggakan struktur kayu rancangannya. Itu saja dikarenakan arsiteknya memang menginginkannya Ketidak-populeran struktur kayu, ternyata tidak hanya terjadi di dunia praktisi (proyek lapangan). Kalaupun ada, maka umumnya struktur kayu tersebut hanya dijumpai pada pembuatan  bangunan non-permanen. Maklum konstruksi kayu khan hanya mengandalkan kayu hasil tebangan hutan, apa adanya. Kayu yang baik mahal harganya sehingga sudah kalah ekonomis dengan baja ringan.

Padahal di luar sana, di Kanada, Swedia, Jepang, Cina, dan Amerika Selatan, konstruksi kayu dan bambu berkembang pesat menuju era yang belum pernah ada di negeri ini. Kita ini sangat tertinggal. Jadi kalau melihat negeri ini, yang struktur kayunya kembang kempis, hanya berkembang pada taraf finishing untuk memenuhi kebutuhan arsitek saja. Padahal kayu dan bambu memiliki banyak kelebihan dibandingkan dengan material lain. Tabel berikut ini menunjukkan kuat mekanik bahan material konstruksi :  

Tabel Perbandingan Kuat Mekanik Beberapa Bahan Material Konstruksi

Material Berat Jenis (BJ) Modulus Elastis Kuat (MPa) Rasio Kuat  /BJ (1E+6 * 1/mm)
(kg/m3) (MPa) Leleh Ultimate
Serat karbon 1760 150,305 - 5,650 321
Baja A 36 7850 200,000 250 400 – 550 5.1 – 7.0
Baja A 992 7850 200,000 345 450 5.7
Aluminum 2723 68,947 180 200 7.3
Besi cor 7000 190,000 - 200 2.8
Bambu 400 18,575 - 60* 15
Kayu 640 11,000 - 40* 6.25
Beton 2200 21,000 – 33,000 - 20 – 50 0.9 – 2
Coba perhatikan Tabel di atas. Tabel tersebut saya ambil dari makalahnya Pak Wiryanto Dewobroto di Gran Melia. Perhatikan rasio kuat dibanding berat volumenya.  Paling tidak efisien adalah beton, sedangkan kayu mempunyai efisiensi lebih tinggi dibanding baja. Itu menunjukkan pada berat yang sama maka kayu mempunyai kekuatan yang lebih baik. Kayu hanya bisa dikalahkan oleh material bambu. Ini jelas suatu potensi yang tidak dapat diabaikan jika digunakan kayu sebagai material konstruksi.
Berikut saya tunjukkan konstruksi bambu yang ada di lokasi :

Gambar 1. Desain Tempat Parkir dengan Struktur Bambu

Sekilas terlihat simple tapi pengerjaannya justru lebih ribet loh… Ini saya perlihatkan detail hubungan antara bambu dengan base plate sebagai dudukan pondasinya :
 
Gambar 2. Detail Hubungan Antara Bambu Dengan Base Plate Sebagai Dudukan Pondasinya

Gambar 3. Kuda- kuda Bambu yang Diletakkan di Kolom Beton

Gambar 4. Hubungan Kuda- kuda Bambu dengan Kolom Beton

Kurang jelas ya… Ini saya tunjukkan detail sambungannya.
Gambar 5. Detail Hubungan Kuda- kuda Bambu dengan Kolom Beton

Untuk mengantisipasi lapuknya bambu dan sebagai perlindungan dari rayap, maka pondasi bawahnya tetap menggunakan beton begitu pula dengan balok pemikul untuk dudukan lantai. Berikut fotonya :
Gambar 6. Detail Hubungan Pondasi ke Balok Pemikul Lantai Bambu
Gambar 7. Balok- balok yang Didesain untuk Menahan Lantai Bambu
Dan ini desain yang paling saya sukai, tempat lesehan dengan pilar- pilar bambu yang dibuat secara melingkar dan diikatkan ke gordingnya.
Gambar 7. Desain Pilar- pilar Bambu yang dibuat melingkar dan diikatkan ke Gording
Gambar 8. Desain Pilar- pilar Bambu yang dibuat melingkar dan diikatkan ke Gording

Dan ini bentuk- bentuk rumah unik dari bambu yang telah jadi…





Berbicara tentang kayu dan bambu, menurut Prof Morisco bambu unggul dari sisi penyiapan bahannya, dimana bambu relatif lebih cepat tumbuh dibanding pohon  kayu yang digunakan untuk material konstruksi.  Adapun kelemahan bambu yang relatif kecil dibanding pohon kayu, dapat diatasi dengan dibuatnya laminasi (penggabungan dan penyambungan) balok bambu.

Pondasi Cakar Ayam, The Original

Jika mendengar istilah pondasi Cakar Ayam, sebagian besar dari kita (baca: penikmat dunia teknik sipil) akan mengarahkan pikiran kita ke bentuk pondasi seperti di bawah ini
pondasi tapak   shallow foundation  
spread footing
Padahal… di dalam buku teks (text book) manapun tidak pernah sama sekali digunakan istilah Pondasi Cakar Ayam. Jangan sampai anda menjadi penasaran, kemudian mengetikkan kata “Chicken Scratch Foundation” pada Google. :D :D Tapi.. sebenarnya teori dasar mengenai Pondasi Cakar Ayam sudah diperkenalkan di text book.

Istilah “Pondasi Cakar Ayam” memang asli hasil karya seorang professor dan insinyur lokal…  Prof Dr Ir Sedijatmo sekitar tahun 1961-1962. Dan… Pondasi Cakar Ayam yang asli sangat jauh bentuk dan rupanya dengan gambar di atas. Menurut Wikipedia:
Pondasi cakar ayam terdiri dari plat beton bertulang yang relatif tipis yang didukung oleh buis-buis beton bertulang yang dipasang vertikal dan disatukan secara monolit dengan plat beton pada jarak 200-250 cm. Tebal pelat beton berkisar antara 10-20 cm, sedang pipa-buis beton bertulang berdiameter 120 cm, tebal 8 cm dan panjang berkisar 150-250 cm. Buis-buis beton ini gunanya untuk pengaku pelat. Dalam mendukung beban bangunan, pelat buis beton dan tanah yang terkurung di dalam pondasi bekerjasama, sehingga menciptakan suatu siatem komposit yang di dalam cara bekerjanya secara keseluruhan akan identik dengan pondasi rakit ralft foundation.
Nah lho… jadi? Bagaimana sebenarnya wujud Pondasi Cakar Ayam itu? Kalo anda rajin buka Google, anda mungkin akan menemukan gambar-gambar sebagai berikut:
cakar ayam modifikasi   cakar ayam pondasi 01   cakar ayam pondasi 02   cakar ayam pondasi 03   cakar ayam pondasi 11   pondasi cakar ayam 12
Beda banget kan?… Jadi.. istilah “cakar ayam” yang sebenarnya sudah mengalami pergantian makna. :) Pondasi Cakar Ayam versi (maaf) tukang, di dalam text book sebenarnya sangat familiar dikenal dengan istilah “pondasi tapak”, atau “pondasi setempat”, atau “spread footing”, atau “rectangular/square footing”, yang termasuk ke dalam jenis pondasi dangkal (shallow foundation).
Sementara pondasi Cakar Ayam yang asli… saya lupa referensinya, tapi dia termasuk pondasi menengah (antara dangkal dan dalam). Beberapa orang malah menyebut Pondasi Cakar Ayam dengan sebutan Pondasi Sumuran, atau Pondasi Kaison, alias Caisson Foundation. Naah.. kalo Caisson ini memang ada beberapa text book yang memasukkannya ke dalam bagian Drilled Shaft Foundation alias Bored Pile. Misalnya Braja M. Das dan Bowles. Tapi, Pondasi Cakar Ayam sebenarnya merupakan perpaduan cantik antara Drilled Foundation dengan Mat atau Raft Foundation.
Jadi… jika anda seorang engineer yang sangat familiar dengan text book dan teori, kemudian diminta mendesain sebuah Pondasi Cakar Ayam, pastikan dulu.. Pondasi Cakar Ayamnya yang original atau yang crispy..

Green Building Vs Green Construction

Kita tentu sering mendengar istilah dalam proyek konstruksi atau di bidang arsitektural, yaitu Green Construction dan Green Building. Keduanya menggunakan kata green, sedangkan kata building dan construction kadang bisa diartikan sama walaupun dalam konteks yang lain bisa saja bermakna beda. Lalu samakah kedua istilah tersebut?  Terlebih dahulu ada beberapa hal yang menjadi pertimbangan dalam menjawab pertanyaan.itu? Apakah Green Building sama dengan Green Construction?

Dalam Wikipedia, Green Building disebut juga Green Construction atau Sustainable Building. Hal ini mengacu pada struktur dan menggunakan proses yang bertanggung jawab terhadap lingkungan dan sumber daya yang efisien sepanjang siklus hidup bangunan dari tampak untuk desain, konstruksi, operasi, pemeliharaan, renovasi, dan pembongkaran. Sedangkan di bidang arsitektur dan teknik sipil, konstruksi (construction) adalah suatu proses yang terdiri dari membangun atau perakitan infrastruktur.

Sekarang kita fokus pada kata building dan construction. Dalam konteks tertentu, dua kata ini bisa dikatakan sama yang bermakna bangunan dan atau konstruksi. Namun dalam konteks yang lain, building dapat berarti gedung. Sedangkan kata construction pada konteks teknik arsitektur dan sipil dapat berarti suatu proses yaitu proses membangun bangunan itu sendiri. Jadi dapat disimpulkan bahwa construction adalah bagian dari proses siklus hidup bangunan. Makna Green Building dengan cara sederhana dapat disebut sebagai bangunan yang “hijau” atau bangunan yang memperhatikan faktor kelestarian lingkungan hidup. Sedangkan makna dari Green Construction secara khusus adalah suatu proses membangun yang memperhatikan aspek kelestarian lingkungan hidup. Sama atau beda?

Jawabannya adalah tergantung konteksnya. Jika kita sedang membicarakan konteks bangunan yang memperhatikan lingkungan hidup, istilah Green Building dan Green Construction sering dianggap sama. Sama- sama berarti bangunan yang “hijau”. Sedangkan jika konteks pembicaraan adalah pada siklus hidup bangunan, maka Green Building akan berbeda dengan Green Construction karena Green Construction akan fokus pada cara membangun yang memperhatikan aspek kelestarian lingkungan hidup, sedangkan Green Building lebh fokus ke desain bangunan itu sendiri dengan ciri- ciri bangunan sebagai berikut :
  1. Menggunakan energi yang seminimal mungkin,
  2. Memanfaatkan ruang alam,
  3. Menggunakan energi yang dapat diperbaharui,
  4. Menggunakan bahan yang bersifat ramah lingkungan,
  5. Menggunakan bahan atau material yang bersifat reuse, reduce, dan recycle,
  6. Sistem gedung yang menghasilkan limbah yang dalam batas toleransi berdasarkan aspek lingkungan hidup.
Berikut ini contoh desain bangunan yang memperhatikan unsur- unsur Green Building :
 
Sedangkan ciri-ciri atau maksud dari Green Construction dapat disebutkan beberapa diantaranya adalah:
  1. Proses pembangunan yang berusaha mengurangi material yang merusak lingkungan
  2. Proses pembangunan yang tidak menggangu ketenangan penghuni sekitar.
  3. Metode pelaksanaan yang tidak menghasilkan limbah di atas batas ambang toleransi
  4. Metode pelaksanaan yang tidak menggangu keseimbangan alam sekitar.
  5. Pelaksanaan pembangunan yang tidak mencemari lingkungan atas bahan kimia yang berbahaya.
  6. Proses pembangunan yang harusnya memanfaatkan kembali sisa material.
  7. Proses pembangunan yang menggunakan material yang tidak merusak lingkungan hidup.
Berikut ini contoh pengerjaan konstruksi bangunan yang memperhatikan unsur- unsur Green Construction

Gambar Pengerjaan Konstruksi Plat Lantai dengan Bekisting Plastik (tanpa kayu)

Berdasarkan contoh penjelas di atas, tentunya sudah dapat dibedakan dengan jelas perbedaan diantara keduanya. Green Building lebih dimaksudkan pada bentuk fisik bangunan yang berwawasan lingkungan. Sedangkan Green Construction lebih dimaksudkan sebagai proses pembuatan bangunan (building) yang memperhatikan aspek kelestarian lingkungan hidup.

Sekarang tinggal tergantung konteks pembicaraannya. Namun dalam manajemen proyek, keduanya adalah berbeda. Karena manajemen proyek mengenal fase siklus hidup proyek dimana salah satunya adalah implementing atau construction. Jika kita bicara dalam konteks manajemen proyek, maka Green Building dan Green Construction bisa jadi berbeda. Green Building belum tentu Green Construction, dan Green Construction pun belum tentu Green Building. Tapi akan sangat baik jika building yang “green” dikerjakan dengan cara yang “green” pula. Kita harus berusaha secara terus menerus meningkatkan upaya dalam rangka melestarikan lingkungan hidup demi penerus kita esok.

Terimakasih Pak Budi Suanda, atas pencerahan ilmu yang diberikan.