Tipologi Konstruksi Bangunan Sipil

Ditinjau dari pemanfaatan input material, konstruksi bangunan sipil terjadi dari suatu proses terwujudnya massa, tali, ikatan mekanis, ikatan kimia, ikatan rangka dan ikatan komposit.

Konstruksi bangunan sipil yang paling sederhana adalah suatu proses pemanfaatan massa benda yang bersifat masif. Pada jaman dulu manusia tinggal di dalam guha, dan kemudian mereka mampu untuk membuat guha dengan menggali dinding tanah menggunakan peralatan sederhana. Begitu pun ketika mereka terhambat sungai atau celah, mereka mampu mengatasinya dengan membentangkan log kayu. Struktur bangunan guha dan bangunan jembatan log kayu semakin diperkuat dengan menggunakan ikata-ikatan dan penopang-penopang lainnya.

Penggunaan teknologi tali atau kabel pun dalam konstruksi bangunan sipil termasuk yang paling primitif. Perkembangan awalnya mungkin dimulai dengan akar-akar yang digunakan untuk alat menggelantung. Awal perkembangan teknologi tali bisa jadi di daerah pegunungan dengan topografi yang curam dan penuh jurang-jurang dalam. Mereka membentangkan tali dan menggantungkan alat titian untuk keperluan transportasi mereka. Teknologi tali semakin berkembang ketika ditemukan kabel baja. Jembatan-jembatan gantung yang bentangnya relatif panjang dibangun di daerah pedalaman. Alternatif jembatan gantung dipilih karena kesulitan untuk mendatangkan material yang lebih berat.

Jembatan gantung yang paling terkenal adalah Brooklyn Bridge selesai dibangun 1883 dengan bentang terpanjang 500 meter dan Jembatan Golden Gate selesai dibangun 1937 dengan bentang terpanjang 1.280 meter, keduanya terletak di Amerika Serikat. Setelah itu jembatan dengan teknologi tali dibangun untuk membentuk citra sebuah kota atau wilayah. Setelah ditemukan teknologi cable stayed, yaitu dengan menumpukan kabel pada sebuah menara untuk menahan beban sebuah struktur bangunan, sehingga tampak seperti layar perahu, sangat disukai para arsitek untuk membuat jembatan panjang menyebrang sungai dan selat. Jembatan cable stayed yang paling terkenal di dunia adalah Tatara Bridge di Jepang selesai dibangun tahun 1998 dengan bentang 890 meter, dan Pont du Normandie Bridge di Prancis selesai dibangun tahun 1995 dengan bentang 856 meter.

Sejak tahun 1990-an Indonesia pun telah berhasil membangun jembatan gantung dan cable stayed dengan bentang panjang. Yang pertama dibangun adalah Jembatan Gantung Mamberamo (235 meter) di Papua, Jembatan Gantung Barito (total 1080 meter, bentang terpanjang 230 meter) di Kalimantan Selatan, tiga Jembatan Cable Stayed Balerang di Pulau Bintan, Jembatan Cable Stayed Pasupati (300 meter) di Bandung, Jembatan Mahakam II (270 meter) di Kalimantan Timur, dan terakhir jembatan Suramadu di Jawa Timur.

Teknologi ikatan mekanis sudah berkembang sejak manusia mulai dapat merumuskan tujuan untuk memiliki sesuatu bangunan yang lebih kuat yang terbuatan dari suatu pecahan atau komponen. Batu nisan sebagai tanda kematian, awalnya terbuat dari satu bongkahan batu atau kayu. Tetapi ketika mereka mulai ingin membentuk bangunan tertentu dari nisan tersebut, mereka mulai menyusunnya dari berbagai ukuran dan bentuk batu. Sebelum menemukan teknik-teknik pengunci ikatan, mereka melalui proses pemahaman bahwa batu dengan ukuran lebih besar dan bentu tertentu lebih kokoh jika diletakan lebih di bawah.

Teknologi ikatan mekanis sangat berkembang di bidang jalan. Peninggalan hasil kebudayaan Viking di Skandinavia, Suku Maya di Amerika, Mesir Kuno dan suku-suku di daratan China meninggalkan artefak jejak-jejak jalan yang sudah diperkeras dengan batuan melalui proses ikatan mekanis. Di bidang selain jalan, Candi Borobudur dan candi-candi lainnya yang dibangun sebelum abad X menunjukkan perkembangan teknologi ikatan mekanis dalam konstruksi bangunan sipil.

Teknologi ikatan mekanis yang digunakan untuk konstruksi jalan sebenarnya termasuk teknologi canggih di jamannya. Selain menggunakan logika gravitasi yang saat itu sudah dirasakan tetapi belum ditemukan, dan logika ukuran yang kecil dapat mengunci ukuran yang besar sehingga membentuk ikatan yang lebih stabil. Tentu saja mereka tidak langsung menemukan teknologi pemadatan. Teknologi ini muncul berdasarkan hasil pengamatan jalan atau benda apapun yang terdiri dari berbagai ukuran yang saling mengunci, ternyata lebih padat dibandingkan ketika saat mereka membuatnya.

Kelemahan teknologi mekanis terletak pada elemen kunci pengikatnya. Penyebab kerusakan yang paling besar adalah kombinasi air dan pembebanan pada saat ikatan sedang lemah. Lapisan jalan pasir bisa lebih padat jika diguyur air. Tetapi, ikatan pasir yang basah sangat lemah untuk menerima beban. Selain air, musuh utama teknologi mekanis adalah pembebanan yang mampu mengubah bentuk ikatan. Permukaan jalan yang bergelombang dan menggelembung adalah salah satu tanda ikatan telah hancur akibat pembebanan.

Penggunaan teknologi mekanis dalam konstruksi bangunan sipil lebih banyak digunakan pada jenis struktur bangunan yang sifatnya tergeletak di permukaan suatu bidang, karena lebih mampu memberikan reaksi gaya normal dibandingkan gaya lintang dan momen. Saat ini, penggunaan teknologi mekanis terus berkembang. Selain masih secara luas digunakan dalam konstruksi aggregat jalan, teknologi digunakan dalam konstruksi cone atau paving block untuk keperluan jalan. Struktur ini lebih tahan air dan lebih stabil dalam menerima pembebanan lalu lintas. Namun, kelemahan struktur ini adalah kurang nyaman untuk dilalui, apalagi dengan kecepatan tinggi.

Sejarah penggunaan teknologi ikatan kimia untuk konstruksi bangunan sipil mungkin sama tuanya dengan ditemukannya teknologi keramik. Teknologi keramik dimulai dengan suatu temuan bahwa tanah lempung dapat dibentuk, baik bentuk wadah maupun simbol-simbol lainnya. Selanjutnya mereka menemukan bahwa lempung semakin keras ketika kering. Lebih jauh lagi mereka menemukan teknologi untuk mengeringkan lempung dengan proses pembakaran yang ternyata hasilnya lebih baik dibandingkan pengeringan alami oleh sinar matahari.

Lempung selanjutnya digunakan untuk membangun tempat tinggal, digunakan secara murni atau sebagai pelekat dari material batu lainnya. Sejalan dengan waktu mereka menyadari lekatan oleh lempung kurang kuat. Selanjutnya ditemukan kapur sebagai pengganti lempung untuk melekatkan tanah, batu atau pasir. Secara bertahap, proses perjalanan sejarah membawa manusia kepada suatu temuan teknologi ikatan kimia untuk membentuk material konstruksi bangunan sipil, sampai ditemukannya teknologi semen dan beton. Berbagai peninggalan bangunan Romawi Kuno menunjukkan teknologi ikatan kimia di dunia konstruksi bangunan sudah berkembang pesat pada zaman itu.

Kekakuan struktur bangunan produk dari teknologi ikatan kimia, selain merupakan kekuatan juga menjadi kelemahannya. Kekakuan yang tinggi menjadi renstan terhadap beban batas. Bangunan yang telah rusak lebih sulit diperbaik karena proses ikatan kimia tidak dapat atau lebih sulit diulang kembali. Kelemahan yang lain dari teknologi ikatan kimia adalah diperlukannya waktu untuk proses tercapainya kekuatan yang diharapkan. Untuk pekerjaan pembetonan secara normal dibutuhkan waktu 28 hari. Waktu setting ini dapat dipersingkat dengan ditemukannya bahan additive.


Teknologi konstruksi lainnya adalah ikatan rangka. Teknologi ini sudah diterapkan sebelum ilmu gaya ditemukan. Dimulai dengan teknologi massa, ketika ukuran massa yang dipasang semakin mengecil, berupa batang-batang kayu ukuran kecil, ternyata terjadi lendutan yang besar sampai batang kayu tersebut runtuh ketika dibebani. Mungkin mereka tidak berpikir mengapa batang kayu yang kecil jika dipasang pada bentang yang pendek menghasil lendutan yang lebih kecil, tetapi pasti melalui suatu proses pemasangan batang lain sebagai penopang untuk mengurangi lendutan tersebut. Teknoli ini semakin berkembang ketika mereka harus membuat atap tempat tinggal mereka, karena terlalu berat mengangkat batang-batang kayu besar ke atas. Mereka menggunakan ukuran kayu yang lebih kecil sambil menerapkan teknologi ikatan rangka.

Teknologi ikatan rangka semakin berkembang pesat ketika ditemukan material logam, karena ukuran batang pembentuk rangka menjadi semakin kecil. Jembatan-jembatan panjang pada jaman dahulu dibuat dengan teknologi rangka, karena beban sendiri dapat dikurangi dengan signifikan untuk menerima beban tertentu. Contoh yang paling masyur adalah Harbor Bridge di Sydney Australia. Selain secara horizontal, teknologi ikatan rangka pun digunakan untuk membangun menara pencakar langit, misalnya menara Eifle di Paris.

Teknologi ikatan komposit adalah teknologi moderen dalam konstruksi bangunan sipil. Teknologi ini telah memungkinkan untuk memperbaiki kelemahan yang terdapat pada teknologi lainnya. Penemuan teknologi beton telah merevolusi industri konstruksi di dunia. Tetapi beton memiliki kelemahan yaitu tidak terlalu kuat untuk menahan gaya tarik dan lentur. Ketika beton dikompositkan dengan baja, mampu mengeliminasi kelemahan tersebut. Apa lagi ketika dikombinasikan dengan sistem kabel prategang, kekuatan tarik menjadi sangat tinggi sehingga dapat memikul beban yang lebih besar, atau dengan kata lainnya bentangnya bisa semakin besar.

Material komposit saat ini semakin luas digunakan dalam industri konstruksi. Pengembangan material komposit diarahkan untuk menemukan material seringan mungkin tetapi mempunyai kapasitas daya dukung yang setinggi-tingginya. Secara struktur beton diperingan dengan bentuk ruang yang tidak masif. Jembatan panjang banyak menggunakan struktur beton seperti ini. Ruangan yang ada di dalam beton dapat digunakan sebagai akses untuk pemeliharaan bangunan. Sampai saat ini beton masih banyak digunakan, terutama untuk memanfaatkan kekakuannya yang digunakan sebagai landasan atau lantai dan sebagai sarana untuk mengikatkan material yang fleksibel seperti kabel baja dan lain-lain. Kekuatan tarik masih mengandalkan baja, hanya nilai batasnya dinaikkan dengan penggunan material komposit kabel baja. Bentuk kabel bukan lagi masif, tetapi berbentuk serabut yang lebih ringan. Sekarang sudah dikembangkan sistem pengikat komposit yang lebih menjamin terjadinya kesatuan monolit.