ILMU TEKNIK :BAHAN-BAHAN KONSTRUKSI ATAP

A. Pengertian Atap

Atap merupakan bagian dari struktur bangunan yang berfungsi sebagai penutup/pelindung bangunan dari panas terik matahari dan hujan sehingga memberikan kenyamanan bagi pengguna bangunan. Struktur atap adalah bagian bangunan yang menahan /mengalirkan beban-beban dari atap. Struktur atap terbagi menjadi rangka atap dan penopang rangka atap. Struktur atap pada umumnya terdiri dari tiga bagian utama yaitu: struktur penutup atap, gording dan rangka kuda-kuda. Konstruksi atap memungkinkan terjadinya sirkulasi udara dengan baik..

B. Bahan-Bahan Konstruksi Atap

1. Kayu

Kayu adalah material alam dari pohon yang sering dimanfaatkan untuk kontruksi bangunan. Alasan mengapa kayu digunakan untuk kontruksi bangunan adalah mempunyai sifat yang mudah dibentuk dan kuat. Bahan bangunan tersebut sering digunakan untuk elemen-elemen struktur dan arsitektur pada rumah tinggal seperti kuda-kuda, usuk, reng, pintu kayu, jendela kayu dan sebagainya. Konstruksi rangka kayu sesuai untuk bangunan dengan dengan lebar bentang tidak lebih dari 4 meter

Jenis-jenis kayu untuk konstruksi atap :

1. Kayu jati

Kayu ini sering dianggap sebagai kayu dengan serat dan tekstur paling indah. Karakteristiknya yang stabil, kuat dan tahan lama membuat kayu ini menjadi pilihan utama sebagai material bahan bangunan. Termasuk kayu dengan Kelas Awet I, II dan Kelas Kuat I, II. Kayu jati juga terbukti tahan terhadap jamur, rayap dan serangga lainnya karena kandungan minyak di dalam kayu itu sendiri. Tidak ada kayu lain yang memberikan kualitas dan penampilan sebanding dengan kayu jati.

2. Kayu Merbau

Kayu merbau termasuk salah satu jenis kayu yang cukup keras dan stabil sebagai alternatif pembanding dengan kayu jati. Merbau juga terbukti tahan terhadap serangga. Warna kayu merbau coklat kemerahan dan kadang disertai adanya highlight kuning. Merbau memiliki tekstur serat garis terputus putus. Pohon merbau termasuk pohon hutan hujan tropis. Termasuk kayu dengan Kelas Awet I, II dan Kelas Kuat I, II. Merbau juga terbukti tahan terhadap serangga. Warna kayu merbau coklat kemerahan dan kadang disertai adanya highlight kuning. Kayu merbau biasanya difinishing dengan melamin warna gelap / tua. Merbau memiliki tekstur serat garis terputus putus.

3. Kayu Bangkirai

Kayu bengkirai termasuk jenis kayu yang cukup awet dan kuat. Termasuk kayu dengan Kelas Awet I, II, III dan Kelas Kuat I, II. Sifat kerasnya juga disertai tingkat kegetasan yang tinggi sehingga mudah muncul retak rambut dipermukaan. Selain itu, pada kayu bangkirai sering dijumpai adanya pinhole. Secara struktural, pin hole ini tidak mengurangi kekuatan kayu bangkirai itu sendiri. Karena kuatnya, kayu ini sering digunakan untuk material konstruksi berat seperti atap kayu. Kayu bangkirai termasuk jenis kayu yang tahan terhadap cuaca sehingga sering menjadi pilihan bahan material untuk di luar bangunan / eksterior seperti lis plank, outdoor flooring / decking, dll. Kayu berwarna kuning dan kadang agak kecoklatan, oleh karena itulah disebut yellow balau.

4. Kayu kamper

Kayu kamper telah lama menjadi alternatif bahan bangunan yang harganya lebih terjangkau. Meskipun tidak setahan lama kayu jati dan sekuat bangkirai, kamper memiliki serat kayu yang halus dan indah sehingga sering menjadi pilihan bahan membuat pintu panil dan jendela. Karena tidak segetas bangkirai, retak rambut jarang ditemui. Karena tidak sekeras bangkirai, kecenderungan berubah bentuk juga besar, sehingga, tidak disarankan untuk pintu dan jendela dengan desain terlalu lebar dan tinggi. Termasuk kayu dengan Kelas Awet II, III dan Kelas Kuat II, I

5. Kayu kelapa

Adalah salah satu sumber kayu alternatif baru yang berasal dari perkebunan kelapa yang sudah tidak menghasilkan lagi (berumur 60 tahun keatas) sehingga harus ditebang untuk diganti dengan bibit pohon yang baru. Semua bagian dari pohon kelapa adalah serat /fiber yaitu berbentuk garis pendek-pendek. Anda tidak akan menemukan alur serat lurus dan serat mahkota pada kayu kelapa karena semua bagiannya adalah fiber. Tidak juga ditemukan mata kayu karena pohon kelapa tidak ada ranting/ cabang. Pohon kelapa tumbuh subur di sepanjang pantai Indonesia. Namun, yang paling terkenal dengan warnanya yang coklat gelap adalah dari Sulawesi. Pohon kelapa di jawa umumnya berwarna terang.

6. Kayu meranti merah

Kayu merantai merah merupakan jenis kayu keras, warnanya merah muda tua hingga merah muda pucat, namun tidak sepucat meranti putih. Selain bertekstur tidak terlalu halus, kayu meranti juga tidak begitu tahan terhadap cuaca, sehingga tidak dianjurkan untuk dipakai di luar ruangan. Termasuk kayu dengan Kelas Awet III, IV dan Kelas Kuat II, IV.

7. Kayu Karet (Rubber wood)

Kayu karet berwarna putih kekuningan, sedikit krem ketika baru saja dibelah atau dipotong. Ketika sudah mulai mengering akan berubah sedikit kecoklatan. Tidak terdapat perbedaan warna yang menyolok pada kayu gubal dengan kayu teras. Bisa dikatakan hampir tidak terdapat kayu teras pada rubberwood. karet tergolong kayu lunak – keras, kayu Karet termasuk kelas kuat II, dan kelas awet III, sehingga kayu karet dapat digunakan sebagai substitusi alternatif kayu alam untuk bahan konstruksi.

8. Kayu gelam

Sering digunakan pada bagian perumahan, perahu, kayu bakar, pagar, atau tiang tiang sementara. Kayu gelam dengan diameter kecil umumnya dikenal dan dipakai sebagai steger pada konstruksi beton, sedangkan yang berdiameter besar biasa dipakai untuk cerucuk pada pekerjaan sungai dan jembatan.

9. Kayu Ulin

Kayu ini banyak digunakan untuk bahan bangunan rumah, kantor, gedung, serta bangunan lainnya. Kayu Ulin berwarna gelap dan tahan terhadap air laut. Kayu ulin banyak digunakan sebagai konstruksi bangunan berupa tiang bangunan, sirap (atap kayu), papan lantai, kosen, bahan untuk banguan jembatan, bantalan kereta api dan kegunaan lain yang memerlukan sifat-sifat khusus awet dan kuat. Kayu ulin termasuk kayu kelas kuat I dan Kelas Awet I.

10. Kayu Akasia (Acacia Mangium)

Mempunyai pori-pori dan seratnya cukup rapat sehingga daya serap airnya kecil. Kelas awetnya II, yang berarti mampu bertahan sampai 20 tahun keatas, bila diolah dengan baik. Kelas kuatnya II-I, berdasarkan sifat kembang susut kayu yang kecil, daya retaknya rendah, kekerasannya sedang dan bertekstur agak kasar serta berserat lurus berpadu, maka kayu ini mempunyai sifat pengerjaan mudah, sehingga banyak diminati untuk digunakan sebagai bahan konstruksi maupun bahan meibel-furnitur.

Dibandingkan dengan material lain, kayu memiliki beberapa kelebihan, diantaranya adalah:

• Kayu mudah dalam pengerjaan, bisa dibuat atau dibentuk sesuai keinginan, kayu juga mudah untuk dipaku, dibaut, dan direkatkan

• Kualitas kayu bisa dilihat secara visual, misalkan saja bila terjadi cacat kayu dapat diketahui secara kasat mata.

• Kayu lebih tahan terhadap tekanan dan lenturan.

• Dengan adanya bermacam jenis kayu, maka kayu memiliki tekstur yang baik dan indah.

• Kayu memiliki berat jenis yang cukup ringan sehingga bisa mengapung dan sifat resonansinya.

• Kayu dapat diubah menjadi bentuk pulp (bubur kayu), dan bisa diolah untuk dijadikan bahan produk lainnya, misal untuk bahan baku pembuatan kertas.

Sedangkan kekurangan atau kelemahan material kayu diantaranya adalah:

• Tidak tahan api, sehingga kayu mudah terbakar, apalagi kalau dalam kondisi kering.

• Kayu tidak dapat dimanfaatkan secara keseluruhan sehingga sisa penggunaan kayu hanya menjadi limbah.

• Untuk pekerjaan tertentu (yang besar atau lebar), kayu tidak bisa menutup secara keselurahan karena terbatasnya diameter kayu. Biasanya untuk menyikapi hal ini kayu harus disambung atau diperlebar/perbesar.

• Kayu mudah diserang oleh serangga pemakan kayu seperti rayap atau serangga lainnya.

• Kayu mengandung air dan berpengaruh besar terhadap bentuk kayu. Kayu yang belum kering biasanya masih mengalami penyusutan atau perubahan bentuk, oleh karena itu kayu harus dikeringkan sebelum digunakan.

• Kayu bersifat higroskopis, dan sensitif terhadap kelembaban.

2. Baja ringan

Baja ringan adalah baja berkualitas tinggi yang bersifat ringan dan tipis, akan tetapi kekuatannya tidak kalah dari baja konvensional. Bahan dasar baja ringan adalah Carbon Steel, Carbon Steel adalah baja yang terdiri dari elemen-elemen yang prosentase maksimum. Ada bebarapa macam baja ringan yang dikelompokan berdasarkan nilai tegangan tariknya (tensile strength). Kemampuan tegangan tarik ini umumnya didasarkan pada fungsi akhir dari baja ringan tersebut.

Sebagai contoh untuk produk structural seperti rangka atap baja ringan menggunakan baja ringan dengan tegangan tarik tinggi (G550). Namun untuk berbagai produk home appliances diperlukan baja ringan dengan tegangan tarik yang lebih rendah (G300, G250) yang lebih lentur dan lunak sehingga lebih mudah dibentuk sesuai keinginan. Karena tingkat kualitas dan kuat tarik tinggi, tidak heran baja ringan lebih tipis dan ringan dibandingkan baja konvensional. Baja G550 bisa diartikan sebagai baja yang mempunyai kuat tarik 550 Mpa (Mega Pascal). Meskipun lebih ringan dan tipis dari baja konvensional, dengan kuat tarik sebesar 550 Mpa baja ringan dapat dijadikan andalan untuk menopang beban struktur bangunan. Untuk fungsi non structural seperti penutup atap diguanakan baja ringan kualitas G300.

Baja ringan yang umum digunakan adalah bentuk “Canal” atau “C” dan “Omega”. Kesemua bentuk ini dapat dipergunakan sebagai penyusun konstruksi baja ringan dengan kelebihan dan kekurangan masing-masing. Bentuk ini dianggap sebagai profil baja ringan. Profil Canal C merupakan profil tertua pada material batang baja.

Penampang profil ini juga sudah digunakan pada baja konvensional jauh sebelulm istilah baja ringan hadir yang hingga saat ini masih dipakai. Pada profil C kelebihan utamanya adalah pada saat digabungkan, dua profil C yang saling berhadapan disatukan menjadi “box” atau “kotak”. Profil Canal “C” digunakan sebagai rangka utama pada konstruksi kuda-kuda baja ringan. Sementara untuk konstruksi pendukung seperti reng sebagai tempat kedudukan penutup atap/genteng digunakanlah profil “Omega”.

Gambar 1.1 propil Canal C Gambar 1.2 propil Omega

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

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

Untuk saat ini, jenis baja ringan yang beredar di pasaran Indonesia dikerucutkan menjadi 2 jenis yakni :

• Baja Galvanis

Galvanis adalah istilah untuk baja ringan yang diberi lapisan seng (zinc). Untuk galvanis finishingnya terdiri dari : 98% unsur coatingnya adalah seng/zink dan 2% adalah unsur alumunium. Lapisan tersebut ditujukan untuk mencegah korosi galvanik berkarat. Meskipun telah dilakukan proses pelapisan zinc pada baja (galvanis) tersebut, pada tempo 1 tahun biasanya akan tetap timbul karat, namun karena karat yang dihasilkan berwarna putih (AlO3 & ZnO) sering dianggap tidak berkarat karena yang dikenal berkarat masyarakat luas hanyalah besi dengan warna coklat.

• Baja Galvalume

Galvalum merujuk pada material baja dengan pelapisan yang mengandung unsur Alumunium dan Zinc, terdiri dari: 55% unsur coatingnya adalah aluminium, 43,5% adalah unsur seng/zink dan 1,5% unsur silikon. Sifat Aluminium yang tahan karat dikombinasikan dengan Zinc yang keras menjadikan kombinasi dari kedua bahan tersebut lebih tahan karat, kuat dan lebih ringan dibandingkan dengan Galvanis. Dengan komposisi yang akurat dan teknologi yang tinggi, memberikan perlindungan dari korosi. Mengkombinasi sifat – sifat utama logam baja , Zinc dan Alumunium, yaitu : kekuatan dari baja , proteksi korosi prima dan ketahanan temperatur tinggi dari Alumunium, serta perlindungan Zinc pada bagian lipatan baja dan daerah goresan dengan aksi katodiknya.

Beberapa kelebihan & kekurangan penggunaan baja ringan dalam konstruksi bangunan

Kelebihan :

• Karena bobotnya yang ringan maka dibandingkan kayu, beban yang harus ditanggung oleh struktur di bawahnya lebih rendah

• Baja ringan bersifat tidak membesarkan api (non-combustible).

• Tidak bisa dimakan rayap serta tahan karat dan cuaca

• Baja ringan lebih hemat biaya

• Pemasangannya relatif lebih cepat apabila dibandingkan rangka kayu.

• Baja ringan nyaris tidak memiliki nilai muai dan susut, jadi tidak berubah karena panas dan dingin

Kekurangan :

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

• Jika salah satu bagian kurang memenuhi syarat keamanan, maka kegagalan bisa terjadi secara keseluruhan (biasanya perhitungan strukturnya langsung dilakukan oleh structural engineer dari aplikatornya)

• Rangka atap baja ringan tidak sefleksibel kayu yang dapat dipotong dan dibentuk berbagai profil.

3. Baja Konvensional

Baja adalah logam paduan dengan besi (Fe) sebagai unsur dasar dan karbon (C) sebagai unsur paduan utamanya. Kandungan karbon dalam baja berkisar antara 0,2 % hingga 2,1 % berat sesuai grade-nya. 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.

Macam-Macam Dan Jenis Profil Baja :

• Wide Flange ( WF )

Baja Wide Flang atau kebanyakan orang baja WF atau baja H-beam ini biasa digunakan untuk membuat sebuah kolom , balok , tiang pancang , top & bottom chord member pada truss , composite beam atau coloum , kanti liverkanopi , dan masih banyak lagi kegunaan nya.

• U Channel ( Kanal U , UNP )

Baja Channel atau UNP ini punya kegunaan yang hampir sama dengan baja WF , kecuali untuk kolom jarang baja UNP ini jarang digunakan karena struktur nya yang mudah mengalami tekukan disetiap sisi nya.

• C Channel ( Kanal C, CNP )

Baja channel C (CNP) Biasa digunakan untuk : purlin (balok dudukan penutup atap), girts (elemen yang memegang penutup dinding misalnya metal sheet, dll), member pada truss, rangka komponenarsitektural.

• RHS (Rectangular Hollow Section) – cold formed ( Hollow Persegi )

Baja jenis ini biasa digunakan untuk komponen rangka arsitektural (ceiling, partisi gipsum, dll), rangka dan support ornamen-ornamen non struktural.

• SHS (Square Hollow Section) – cold formed ( Hollow Kotak )

Baja ini kegunaan dan istilah lain hampir sama dengan RHS.

• Steel Pipe ( Pipa Baja, Pipa Hitam, Pipa Galvanis, Pipa Seamless, Pipa Welded )

Penggunaan : bracing (horizontal dan vertikal), secondary beam (biasanya pada rangka atap), kolom arsitektural, support komponen arsitektural (biasanya eksposed, karena bentuknya yang silinder mempunyai nilai artistik)

Kelebihan material baja :

• Kekuatan Tinggi

Kekuatan yang tinggi dari baja per satuan berat mempunyai konsekuensi bahwa beban mati akan kecil. Hal ini sangat penting untuk jembatan bentang panjang, bangunan tinggi, dan bangunan dengan kondisi tanah yang buruk.

• Keseragaman

Sifat baja tidak berubah banyak terhadap waktu, tidak seperti halnya pada struktur beton bertulang.

• Elastisitas

Baja berperilaku mendekati asumsi perancang teknik dibandingkan dengan material lain karena baja mengikuti hukum Hooke hingga mencapai tegangan yang cukup tinggi. Momen inersia untuk penampang baja

dapat ditentukan dengan pasti dibandingkan dengan penampang beton bertulang.

• Permanen

Portal baja yang mendapat perawatan baik akan berumur sangat panjang, bahkan hasil penelitian menunjukkan bahwa pada kondisi tertentu baja tidak memerlukan perawatan pengecatan sama sekali.

• Kemudahan penyambungan baik dengan baut, paku keling maupun las

• Cepat dalam pemasangan

• Dapat dibentuk menjadi profil yang diinginkan

• Kekuatan terhadap fatik

• Kemungkinan untuk penggunaan kembali setelah pembongkaran

Secara umum baja mempunyai kekurangan yaitu :

• Biaya Pemeliharaan

Umumnya material baja sangat rentan terhadap korosi jika dibiarkan terjadi kontak dengan udara dan air sehingga perlu dicat secara periodik.

• Biaya Perlindungan Terhadap Kebakaran

Meskipun baja tidak mudah terbakar tetapi kekuatannya menurun drastis jika terjadi kebakaran. Selain itu baja juga merupakan konduktor panas yang baik sehingga dapat menjadi pemicu kebakaran pada komponen lain.

• Rentan Terhadap Buckling

Semakin langsung suatu elemen tekan, semakin besar pula bahaya terhadap buckling (tekuk). Sebagaimana telah disebutkan bahwa baja mempunyai kekuatan yang tinggi per satuan berat dan jika digunakan sebagai kolom seringkali tidak ekonomis karena banyak material yang perlu digunakan untuk memperkuat kolom terhadap buckling.

• Fatik

Kekuatan baja akan menurun jika mendapat beban siklis. Dalam perancangan perlu dilakukan pengurangan kekuatan jika pada elemen struktur akan terjadi beban siklis.

• Keruntuhan Getas

Pada kondisi tertentu baja akan kehilangan daktilitasnya dan keruntuhan getas dapat terjadi pada tempat dengan konsentrasi tegangan tinggi. Jenis beban fatik dan temperatur yang sangat rendah akan memperbesar kemungkinan keruntuhan getas.

4. Bambu

Pada dasarnya, rumah – rumah zaman dulu menggunakan material alami yang mudah diperoleh dari lingkungan sekitar. Seiring dengan perkembangan teknologi, bahan – bahan alami tersebut banyak yang dilupakan. Sekarang saat wancana lingkungan gencar didengungkan, berbagai bahan konstruksi alami mulai titik dilirik kembali dan perbaiki kelemahannya dengan teknologi yang ada.

Bambu misalnya dulu , bahan yang satu ini merupakan material utama untuk mendirikan rumah atau bangunan. Sayang, umur bangunan yang terbuat dari bambu cenderung pendek. Ini dikarenakan tingkat keawetan alami bambu memang terbatas. Kini, tersedia bahan pengawet, misalnya politer, yang dapat dipakai untuk melapisi dan membuat bambu lebih awat. Dengan kondisi seperti ini, dapat diartikan bahwa dari segi harga, bambu tergolong murah, bahkan lebih murah dibandingkan bahan bangunan lain dengan fungsi sama, karakter bambu yang baik dipakai untuk stuktur konstruksi adalah bambu yang tua.Usia bambu dapat diketahui dari warnanya. Kalau sudah tua, warnanya kuning jernih atau hijau tua dengan bintik putih pada bagian pangkalnya serta memiliki serat padat dengan permukaan mengkilat.

Bangunan dengan konstruksi bambu terhitung lebih praktis karena tidak memerlukkan sambungan khusus, cukup berupa ikatan dan pen yang juga terbuat dari bambu. Ini dikarenakan dimensi ruang yang dapat diakomodasi konstruksi bambu biasanya tidak terlalu besar, bersisar antara 30 m2.

Kelebihan penggunaan bambu :

• Harganya Lebih Murah

• Memiliki Bobot yang Ringan

• Bersifat Elastis

• Ramah Lingkungan

• Tampilannya Sangat Alami

Kelemahan penggunaan bambu :

• Karakteristiknya Tidak Seragam

• Detail Sambungan yang Rumit

• Rentan Serangan Rayap