Kayu Balsa di Inti Jembatan, Teknologi Baru Jembatan Komposit

Jembatan sangat mempunyai arti penting bagi setiap orang guna memperlancar aksesbilitas. Konstruksi jembatan dapat diklasifikasikan  berdasarkan beberapa aspek, seperti jenis material dari konstruksi yaitu: beton, kayu, baja, komposit, dan lain-lain.

Teknologi baru pada jembatan dengan menggunakan bahan komposit yaitu kayu balsa yang dilapisi dengan FRP (Fibre Reinforced Polymer). Berapa besar berat beban yang dapat diterima oleh jembatan yang terbuat dari kayu balsa? Seperti apakah kayu balsa? Kayu balsa yang memiliki nama ilmiah Ochroma Pyramidalel Orhroma Bicolor merupakan tanaman asli Amerika Selatan.

Kecepatan pertumbuhan pohon balsa bisa mencapai diameter 25 cm – 45 cm dalam kurun waktu 3 sampai 5 tahun. Kayu balsa merupakan kayu komersial paling ringan karena memiliki berat jenis 80-240 kg/m3.

Kayu balsa tergolong sebagai kayu keras karena bentuk daunnya yang lebar. Dengan teknik sandwich composite, kayu balsa dengan tebal 12 mm memiliki kekuatan setara dengan baja 3 mm. Sel-sel ini berisi air saat pohon masih hidup.

Ketika pohon dipanen dan masuk ke tempat pengeringan, air menguap, meninggalkan sebagian besar ke ruang  terbuka, yang membuat kayu beratnya berkurang. Kayu balsa hijau mengandung lima kali lebih banyak air menurut beratnya dari materi padat. Balsa menggunakan air ini untuk kekakuan dan kekuatan saat ia masih hidup.

Kayu balsa memiliki sifat yang ringan dan lentur , kayu jenis ini mempunyai berat jenis 0,29 kg, dan tidak gampang lapuk, disamping itu struktur  kayu balsa memiliki tingkat  kekuatan dan ketahanan yang tinggi. Perlu di cermati bahwa kayu Balsa bukan kayu yang paling ringan . Namun, kayu balsa dianggap sebagai kayu terkuat menurut beratnya.

Ada jenis kayu yang lebih ringan dari kayu Balsa, tetapi tidak memiliki kekuatan seperti Balsa. Keunikan lainnya yaitu Balsa juga mampu menyerap goncangan dan getaran dengan baik dan dapat dengan mudah dipotong, dibentuk, dan ditempel dengan perkakas tangan sederhana.

Rahasia untuk keringanan kayu balsa hanya dapat dilihat dengan mikroskop. Kayu Balsa terstruktur oleh sel-sel yang besar dan berdinding sangat tipis, sehingga rasio padatan untuk membuka ruang yang sekecil mungkin hanya sekitar 40% dari volume sepotong balsa zat padat.

Kayu Balsa menjadi begitu ringan karena memiliki sel besar dengan dinding sel yang sangat tipis diisi dengan air saat pohon itu hidup. Sehingga ketika pohon yang dipanen dan kering, air di dalam sel menguap, sehingga meninggalkan ruang yang sebagian besar terbuka, yang membuat berat kayu kurang.

Untuk memperoleh batang kayu balsa dengan kualitas yang bagus, yaitu kayu yang empuk dan ringan, sebaiknya menanam biji kayu balsa di daerah lembab atau dekat air. Sebaliknya, jika kayu balsa ditanam di tanah yang keras dan kering, kayu pun akan keras. Hal ini terpengaruh oleh intensitas air yang dapat diserap.  Cara penanaman balsa yang baik yaitu dengan jarak 4-5 meter antara pohon satu dengan pohon lainnya. Kayu yang pas akan didapat setelah pohon berusia 4-5 tahun.

Karena sangat ringan, mudah dipotong, dibelah dan dibentuk, kayu balsa banyak digunakan untuk bahan papan surving (selancar), kano, pelampung, raket tenis meja dan pesawat olahraga terbang layang (aeromodeling). Beda dengan kayu albisia, kapuk dan pulai, kayu balsa cukup kuat, hingga bisa dijadikan bahan kerangka bangunan. Karena kuat tetapi ringan, kayu balsa tidak akan mudah patah atau roboh apabila terjadi guncangan. Selain karena ringan dan kuat, kestabilan konstruksi bangunan juga ikut ditentukan pula oleh teknik penyambungan potongan dan belahan kayu.

Di Bex, Switzerland menerapkan teknologi jembatan dek komposit dengan inti kayu balsa untuk mengganti jebatan beton yang sudah berumur 100 tahun. Selain lebih ringan, keuntungan mengganti dek jembatan beton dengan dek jembatan komposit yaitu konstruksi komposit ini tidak mudah terkorosi, sebagai penyebab utama kerusakan struktur beton. Prefabrikasi dilakukan di pabrik guna lebih meningkatkan kualitasnya, memperbaiki serta meningkatkan keselamatan dan daya tahan, sementara mempercepat proses pemasangan di lapangan.

Membangun sebuah jembatan dalam waktu sehari ini terbukti. Di bex, pemasangan dek hanya dilakukan dalam satu hari. Prefabrikasi elemen ringan membuat instalasi yang cepat. Ketiga Unsur komposit yang membentuk dek yaitu: 40 meter persegi masing-masing dan hanya memiliki tebal 30cm. Unsur komposit tersebut diproduksi oleh 3A Komposit di Altenrhein, Swiss, sebelum di angkut dengan truk. Butuh lima hari untuk merakit struktur di lokasi konstruksi sebelum instalasi.

Pada Jembatan Bex akan dilakukan uji kelayakan untuk konstruksinya, dan kesesuaiannya untuk diterapkan di lokasi lain. Ketika jembatan beton mendominasi landscape, teknologi ini mengembalikan “jembatan kayu” pada kehidupan meskipun tersembunyi dibalik kulit/lapisan modern yaitu FRP (Fibre Reinforced Polymer).

Fibre Reinforced Polymers (FRP) merupakan material komposit terdiri dari polimer matrik yang melekat pada serat berkekuatan tinggi seperti, serat gelas, aramid, dan serat karbon. Kekuatan FRP dipengaruhi terhadap jenis serat, tipe serat, jumlah serat, dan jenis resin pada FRP. Penggunaan serat polimer yang diperkuat dengan (FRP) teknologi komposit, teknologi ini dapat memperpanjang umur konstruksi jembatan.

Untuk jembatan-jembatan baru dapat meningkatkan kinerja yang  lebih baik dengan material inovatif yang telah dikembangkan kurang lebih 70 tahun terakhir,dengan membuat kemajuan dalam dunia infrastruktur sipil khususnya pada jembatan. komponen struktural untuk konstruksi jembatan hibrida seperti panel deck FRP dan lempengan, memperkuat elemen, kabel dan sistem tendon, laminasi dan telah berhasil digunakan pada jembatan.

Amerika serikat adalah salah satu negara yang hampir semua proyek jembatan telah menggunakan teknologi komposit (FRP) bila dibandingkan dengan negara lain. Penggunaan bahan FRP untuk perbaikan dan penguatan elemen struktur beton, dan bila dirancang dan diterapkan, itu sangat efektif dan efisien.

Beberapa kelemahan dalam penggunaan komposit di jembatan adalah biaya investasi tinggi, creep dan penyusutan. Desain dan konstruksinya memerlukan spesialis yang sangat mengetahui mengenai desain rekayasa dan disiplin ilmu material. Komposit memiliki potensi untuk terdegradasi oleh lingkungan, sebagai contoh yaitu serangan alkali dan paparan radiasi ultraviolet. Terdapat kekurangan pada bagian sambungan dan/atau teknologi pengikatannya. Ada kekhawatiran terjadi global dan lokal buckling. Meskipun sifat ringan mungkin menjadi keuntungan dalam penanggulangan pada beban gempa, namun hal tersebut juga dapat membuat aerodinamis struktur yang tidak stabil.

Teknologi komposit ini memiiliki banyak potensi aplikasi, di seluruh negeri, jembatan sedang diadaptasi untuk memasukkan jalur bersepeda dan trotoar. Dengan menggunakan bahan komposit ringan, jembatan bisa diperlebar tanpa memperkuat pilar sisanya.

Teknologi ini memang cukup mahal, akan tetapi sebanding dengan masa kekuatan struktur jembatan. Total biaya instalasi kompetitif, dan mengingat bahwa jembatan komposit tidak tunduk terhadap korosi, meningkatkan daya tahan lebih lanjut mengurangi biaya pemeliharaan.

Penulis, Nuryamah,S.Pd. KNOWLEDGE MANAGEMENT Penerapan Teknologi Konstruksi.

Daftar Pustaka :
_.2012. Balsa bridges, with a twist. [Online] Tersedia: http://phys.org/news/2012-10-balsa-bridges.html [1 Desember 2016]
Ferry. 2010. Fiber Reinforced Polymer (FRP) Teknologi Jembatan Komposit. [Online] Tersedia: http://www.ferryndalle.com/2010/05/fiber-reinforced-polymer-frpteknologi_26.html [5 Desember 2016]
Ibrahim, Amrullah. 2012. Kayu Balsa. [Online] Tersedia: http://serumpunlubai.blogspot.co.id/2012/10/kayu-balsa.html [ 5 Desember]
Primasri, dkk.2014. Kajian Distribusi Tegangan Sambungan Material Fiber Reinforced Polymer pada Kondisi Elastik Linier dengan Menggunakan Metode Elemen Hingga. Institut Teknologi Nasional. Bandung