Teknik Struktur Sebagai Cabang Teknik Sipil

Teknik Struktur Sebagai Cabang Teknik Sipil

Teknik Struktur adalah cabang teknik yang paling tua di dunia. Beberapa ilmuwan terkenal yang bisa dikenal sebagai insinyur struktur adalah Leonardo da Vinci, Galileo Galilei, Robert Hooke, Isaac Newton, dll. Memang para ilmuwan ini bukan saja hebat dalam teknik struktur. Leonardo da Vinci lebih dikenal oleh lukisannya, Galileo dengan gravitasi, Hooke dengan hukum pegas yang kita pelajari di SMP. Ilmu teknik atau “Engineering” di dalam bahasa inggris, secara garis besar adalah “Applied Science”.

Dulu saya tidak mengerti terminologi “Applied Science“. Engineering adalah sebuah “Applied Science” karena kita menggunakan konsep-konsep yang kita pelajari di Fisika/Kimia dalam dunia nyata. Dalam konteks Teknik Sipil, kita menggunakan konsep-konsep seperti gravitasi, tekanan, dll untuk menjawab pertanyaan seperti “Seberapa besarkah kolom yang saya butuhkan agar bangunan ini tidak tumbang?”

Teknik Sipil

Di dalam teknik sipil sendiri, ada berbagai macam konsentrasi yang bisa kita pilih. Semua mahasiswa tahun ke-2 di perguruan tinggi S1 saya, Purdue University, diharuskan mengambil kelas seminar: CE290. Di dalam kelas seminar ini, beberapa profesor dari berbagai konsentrasi di Teknik Sipil akan memberikan presentasi ke mahasiswa dengan tujuan untuk menjelaskan apa yang mereka lakukan dalam kesehari-hariannya. Beberapa konsentrasi yang ada di Purdue (tiap universitas akan berbeda) adalah:

  • Architectural – Konsentrasi ini biasanya berhubungan dengan hitungan energi seperti seberapa besar kapasitas Air Conditioning yang kita butuhkan untuk sesuatu bangunan, berapa besarkah jendela yang optimum, seberapa banyak lampu yang kita butuhkan di dalam sebuah bangunan dan dimana kita harus meletakkannya. Konsentrasi ini mulai populer di banyak negara negara maju karena banyaknya organisasi seperti EPA (Environmental Protection Agency) yang mengadvokasikan peraturan-peraturan untuk menghemat energi. Dulu saya pikir Architectural Engineering ini mirip dengan pekerjaan Architect. Ternyata saya salah besar. Pekerjaan Architect tidak banyak menghitung dan lebih sering menggambar. Architectural Engineering ini lebih ke “function” daripada “art”. Jadi, lebih banyak menghitung daripada design.
  • Construction – Jika orang biasa menyebutkan teknik sipil, inilah yang biasanya mereka pikirkan. Konsentrasi di bidang konstruksi biasanya akan melakukan hal seperti membuat jadwal konstruksi, kapan truk beton harus datang dan kapan mereka harus menuang, melihat apakah kualitas beton yang dituang memadai standar, dll.
  • Environmental – Konsentrasi ini tidak terlalu sering ditemui di Indonesia, tetapi adalah salah satu konsentrasi penting di universitas. Dalam prakteknya, konsentrasi ini lebih mirip ke teknik kimia daripada teknik sipil. Para environmental engineers biasanya terlibat dengan pengolahan air limbah, pengolahan air minum, dll.
  • Geomatics (Surveying) – Konsentrasi ini biasanya adalah untuk orang yang akan kerja di lapangan dan mengukur tanah. Konsentrasi ini penting karena jika ada kesalahan survey, situasi seperti di sini bisa terjadi.
  • Geotechnical – Konsentrasi ini biasanya mendesain tanah. Walau terdengar gampang, konsentrasi ini adalah salah satu konsentrasi yang paling sulit di Teknik Sipil, karena sulitnya memprediksi kondisi tanah. Dalam praktek, para Geotechnical Engineer akan menusukkan tiang panjang ke dalam tanah dan menghitung kekuatan tanah tersebut. Jika angka ini salah, bangunan tersebut bisa tenggelam sedikit demi sedikit atau bahkan tumbang.
  • Hydraulics – Konsentrasi ini biasanya untuk orang yang akan mendesain jalur air. Hitungan seperti surface water run-off, open channel flow, dll. Dalam prakteknya, mereka adalah orang yang akan mendesain parit-parit di proyek kita. Seberapa besarkah parit yang diperlukan? Apakah parit kita cukup besar untuk menahan banjir ? Pentingnya konsentrasi ini bisa dilihat dari seberapa sering banjir terjadi di Jakarta.
  • Materials – Konsentrasi ini terbagi 2: Aspal dan Beton. Kebanyakan dari lulusan materials akan menjadi akademia dan melakukan riset, tetapi ada juga beberapa yang menjadi profesional dan bekerja di perusahaan supplier beton/aspal.
  • Structural – Selain Construction, banyak orang yang mengira bahwa Civil Engineering sama saja dengan Structural Engineering. Sebenarnya, Structural Engineering adalah sebuah subset dari Civil Engineering dimana kita menghitung kekuatan sebuah bangunan.
  • Transportation – Konsentrasi ini mirip sekali dengan Urban Planning di mana para Transportation Engineer akan membahas bagaimana cara nya mengoptimasikan penggunaan sebuah jalan, apa lampu merah dibutuhkan untuk mengurangi kecelakaan, dll.

Di dalam publikasi U.S. News & World Report, ranking Purdue dalam program S2 Teknik Sipil adalah nomor 6, setara dengan MIT. Karena Purdue University adalah salah satu sekolah unggul di dalam bidang Teknik Sipil di Amerika, jumlah konsentrasi yang ditawarkan bisa dibilang komplit. Universitas lain mungkin mempunyai konsentrasi dengan nama yang berbeda, tapi inti dari yang dipelajari tetap sama. Walaupun ada banyak konsentrasi yang berbeda di Teknik Sipil, kebanyakan perguruan tinggi mengharuskan para mahasiswa dari berbagai konsentrasi untuk mengambil kelas yang sama sampai kira kira pertengahan tahun ketiga. Ini dikarenakan banyaknya kemiripan di antara konsentrasi konsentrasi yang baru disebutkan. Seperti Geotechnical Engineering contohnya, walau kita bekerja di bidang Structural Engineering, kita pasti tetap membutuhkan data tanah karena bangunan kita akan berdiri di atas tanah. Begitu juga dengan Materials Engineering. Jika kita kurang mengerti tentang material yang kita pakai, kita bisa salah memperkirakan kekuatan material tersebut dan bisa bisa bangunan itu roboh.

Teknik Struktur

Mari kita kembali ke… Laptop topik. Apakah itu Structural Engineering? Seperti yang tadi sudah disebutkan, pada intinya, Structural Engineer menghitung kekuatan sebuah bangunan. Sebelum kita membahas terlalu dalam, mari kita pikirkan kenapa kita mempelajari Structural Engineering. Kita ambil contoh komputer. Jika sebuah komponen di dalam komputer kita rusak, paling kita bawa ke toko komputer dan komputer kita akan menjadi seperti baru lagi. Tapi jika komponen struktur seperti kolom dalam sebuah bangunan rusak, bangunan tersebut akan runtuh dan bisa bisa mencederai orang-orang di dalam bangunan tersebut.

Banyak desain-desain struktur yang berbeda dasarnya. Desain untuk sebuah jembatan jauh bedanya dari desain sebuah ruko 2 lantai. Pada intinya, kita tidak mau suatu bangunan runtuh. Ada dua sisi dari desain: kapasitas sebuah bangunan dan beban yang diberikan kepada bangunan tersebut. Jika beban yang kita berikan melebihi kapasitas bangunan tersebut, bangunan itu akan runtuh. Oleh karena itu, kita sebagai structural engineer menyelidiki mekanisme bagaimana sebuah bangunan bisa runtuh agar kita bisa menghindarinya.

Kapasitas bangunan sangat dipengaruhi oleh bahan yang kita pakai untuk membangun bangunan itu. Dua bahan yang umum dipakai adalah baja dan beton:

  • Desain baja biasanya jauh lebih akurat daripada desain beton, karena baja lebih gampang diprediksi. Oleh karena itu, baja bisa dimodel dengan lebih akurat dengan komputer dan menghasilkan desain yang sangat efisien. Untuk mencapai desain yang efisien, program seperti STAAD Pro, SAP2000, dll biasa dipakai. Dengan kata lain, tidak banyak material yang “terbuang”. Bangunan yang memakai baja biasanya lebih gampang/cepat untuk dibangun. Tetapi, harga baja jauh lebih mahal daripada beton. Desain baja di Amerika biasanya dipadu oleh buku manual yang diproduksi organisasi seperti AISC (American Institute of Steel Construction). Bila kita tidak mendesain sesuai dengan AISC Manual, saat bangunan yang kita desain roboh, kita bisa dituntut oleh klien.
  • Desain beton biasanya sedikit lebih kasar, karena properti dalam beton tidak bisa diprediksi se-akurat baja. Beton menciut pada saat mengering dan ini memproduksi gelembung udara di dalam beton. Gelembung udara ini menyebabkan beton menjadi lebih lemah dari yang telah diperkirakan karena area beton tidak sebesar yang telah diperkirakan. Tetapi, harga beton lebih murah daripada baja. Banyak juga hal-hal lain yang harus dipertimbangkan ketika memilih bahan yang sesuai dengan kebutuhan bangunan. Desain beton di Amerika biasanya dipadu oleh buku manual yang diproduksi organisasi seperti ACI (American Concrete Institute).

Ada banyak beban yang harus dipertimbangkan oleh seorang structural engineer. Beberapa yang paling penting adalah:

  • Dead Load dan Live Load. Inilah beban yang paling umum. Dead Load adalah beban mati seperti beban beton/baja dan beban lain yang tidak akan pernah bergerak. Live Load adalah beban hidup seperti furniture, manusia, dan beban lain yang bisa bergerak.
  • Wind Load – Beban angin biasanya mendorong bangunan secara lateral.
  • Earthquake Load – Beban gempa lumayan umum di Indonesia. Karena itu, bangunan harus bisa tetap berdiri bila ada gempa bumi yang relatif lemah.

Mekanisme kegagalan (Failure Mechanism) daripada berbagai macam bangunan berbeda-beda. Berbagai kecelakaan di dunia yang pernah terjadi telah dipelajari oleh para ahli riset. Tetapi, tidak mungkin kita bisa membaca semua laporan riset ini. Oleh karena itu, riset-riset ini disusun untuk menjadi sebuah buku panduan, untuk memudahkan pekerjaan kita. Ada buku panduan umum seperti IBC (International Building Code), ASCE7 (American Society of Civil Engineer). Ada juga buku panduan yang spesifik ke satu industri. Jembatan di Amerika biasanya di desain dengan menggunakan buku manual bernama AASHTO (American Association of State Highway and Transportation Officials) sedangkan di bidang industri gas di pandu oleh API (American Petroleum Industry).

Ada persepsi di mana structural engineering tidak akan berganti, karena structural engineering adalah profesi tertua di dunia. Oleh karena itu, jika kita sudah mempelajarinya, kita tidak perlu terus menerus belajar. Masalahnya, profesi structural engineering dulu banyak menggunakan “perkiraan” sedangkan sekarang lebih banyak menggunakan model. Perubahan zaman membolehkan kita membuat model yang jauh lebih akurat daripada dulu. Oleh karena itu, kita bisa membuat desain yang jauh lebih efisien dengan menggunakan bahan yang lebih sedikit. Semua konsep ini disusun ke dalam buku panduan seperti ASCE7, IBC, AASHTO, dll. Dalam dunia yang ideal, seorang structural engineer seharusnya bisa mengingat isi semua buku panduan ini di luar kepala. Tetapi, ini tidak mungkin terjadi. Lebih-lebih lagi buku panduan ini di-update setiap kurang dari 10 tahun, dan terkadang, kita harus memperbaiki bangunan yang telah dibangun sebelum kita lahir.

Pengalaman Pribadi

Ketika SD, kita pasti pernah mendengar istilah kata “Insinyur”. Saya ingat, pertama kali saya mendengar kata “insinyur” adalah dari nama Presiden pertama kita di Indonesia, Ir. Soekarno. Walaupun begitu, sebagai mahasiswa tahun ke-2, saya masih belum benar-benar mengerti apa artinya bekerja sebagai insinyur. Satu hal yang saya tahu, sebagian besar pekerjaan insinyur itu melibatkan fisika dan matematika. Di masa-masa SMA, Fisika dan Matematika adalah 2 mata pelajaran favorit saya, jadi dengan pasti saya memilih jurusan teknik untuk menjadi insinyur. Satu pertanyaan terbesar, insinyur teknik apa?

Banyak sekali pilihan yang ada: teknik mesin, teknik kimia, teknik industri, teknik sipil, teknik elektro, dll. Ketika masih di SMA, saya pikir saya akan memilih teknik mesin atau teknik elektro. Ayah saya menganjurkan saya untuk mengambil teknik sipil, dan karena saya pikir semua teknik itu dalam garis besar adalah sama, saya tidak begitu peduli. Untungnya, Universitas di Malaysia tidak mengharuskan kita mendeklarasikan jurusan kita di awal studi. Saya mengambil yang namanya “American University Program” dan di dalam program ini, asal kita bilang kita mau menjadi insinyur, kebanyakan dari kelas yang diambil sama saja.

Saya belajar di INTI Int’l Univ. College, Malaysia selama dua tahun sebelum saya mendaftar ke Purdue University di Amerika. Saya mendaftar sebagai jurusan teknik sipil, tapi dimasukkan ke dalam program yang namanya “First-Year Engineering”. Di sinilah saya menyadari bahwa jurusan teknik itu sangatlah bervariasi, dan tiap-tiap program sangat berbeda. Teknik mesin bisa bekerja untuk mendesain mobil, pipa, ac rumah dll. Teknik sipil bisa bekerja dengan urban-planning, transportasi, struktur rumah, pondasi, dll.

Di Purdue University, kita mempunyai fasilitas academic advisor dimana mereka akan menganjurkan kelas apa yang sebaiknya diambil semester depan. Mereka akan memberi tahu kelas mana yang sulit dan kelas mana yang gampang. Kelas di Purdue University bisa kita bagi menjadi beberapa group:

  • Humanities – History, Philosophy, Music, etc.
  • Social Sciences – Psychology, Sociology, Economics, etc.
  • Math and Basic Sciences – Calculus, Statistics, Physics, Chemistry, etc.
  • Applied Sciences – Mechanics of Materials, Statics and Dynamics, Hydraulics, etc.

Biasanya, Humanities dan Social Sciences adalah di mana kita bisa memperbaiki GPA kita, dan kelas Applied Sciences adalah kelas yang lebih sulit. Maka dari itu, para academic advisors biasanya menganjurkan untuk mencampur kelas tiap semester: 1 Humanities/Social Sciences, 2 Math and Basic Sciences, 2 Applied Sciences. Dari pengalaman saya, justru sebaliknya, karena saya tidak begitu bisa menghafal. Nilai Humanities/Social Sciences saya jelek.

Penutup

Itulah pengalaman saya berkelana mempelajari teknik struktur. Walau pengalaman saya terbatas, saya berharap pengalaman saya bisa membantu menambah wawasan para pembaca Indonesia Mengglobal. Jika tertarik dengan profesi structural engineering, ada beberapa buku bagus yang bisa dibaca:

Mario Salvadori – Why Buildings Stand Up
R.C. Hibbeler – Mechanics of Materials
Beer & Johnston – Vector Mechanics for Engineers
Photo taken by the author himself



===========================================
Eka Linwood is an Associate Technical Professional at Kellog Brown & Root (KBR). He obtained his Bachelor's Degree (BSCE) and subsequently his Master's Degree (MSCE) in the field of Structural Engineering from Purdue University. Originally from Pekanbaru, he has lived in Malaysia, Singapore and is currently residing in Chicago, IL. A structural engineer by trade, his true passion lies in business and entrepreneurship.
Posts | LinkedIn