Meremas atau meregangkan?

Setiap bagian struktur sedang didorong atau ditarik oleh bagian di sebelahnya. Insinyur mengelompokkan gaya internal ini menjadi beberapa jenis:

• Kompresi: material ditekan. Contohnya, kolom yang menopang atap atau tumpukan buku yang ditekan oleh tangan.
• Tarik: material diregangkan. Contohnya, tali yang menahan lampu, kabel jembatan, atau karet gelang yang diregangkan.
• Geser: lapisan-lapisan material berusaha saling bergeser, seperti kertas yang dipotong dengan gunting.
• Lentur: sebuah balok melengkung ke bawah, sehingga sisi atasnya tertekan dan sisi bawahnya teregang.

Gaya saja tidak cukup untuk menentukan apakah suatu bagian akan bertahan. Yang penting adalah gaya yang tersebar pada luas yang menahannya. Itulah tegangan: stress = force ÷ area, diukur dalam pascal (Pa), atau megapascal (MPa, jutaan pascal). Beban 1 kN (kira-kira seberat massa 100 kg) yang tergantung pada batang dengan penampang 100 mm² menghasilkan 1 000 N ÷ 0.0001 m² = 10 MPa.

Material tidak sama baiknya untuk kedua jenis gaya. Batu, bata, dan beton kuat terhadap tekan, tetapi lemah terhadap tarik. Sebagai gambaran kasar, kekuatan tariknya sekitar sepersepuluh kekuatan tekannya, dan sering kali lebih kecil. Tarik balok batu, dan balok itu akan retak jauh sebelum balok batu dengan ukuran sama yang ditekan akan hancur. Baja dan tali adalah kebalikannya: baja kuat terhadap kedua jenis gaya, sedangkan tali atau kabel sangat baik menahan tarik tetapi tidak berguna menahan tekan, karena tali akan mengendur saat didorong.

Ada satu hal lagi. Bagian yang langsing dan ditekan tidak langsung hancur; bagian itu akan melengkung, membengkok ke samping seperti penggaris yang ditekan dari kedua ujungnya. Itulah sebabnya kolom batu dibuat tebal, dan elemen tekan dari baja dibuat berbentuk tabung atau penampang yang dalam, bukan batang tipis.

Pelajaran bagi perancang adalah bentuk struktur menentukan gaya internal yang digunakannya. Sering kali kamu bisa memilih bentuk sehingga material yang lemah terhadap tarik hanya mengalami gaya tekan. Itulah yang dilakukan oleh lengkung. Dan jika kamu memiliki material yang kuat menahan tarik, kabel adalah cara paling ringan untuk membawa beban melintasi celah.