DENGAN KONSTRUKSI BETON
H. Plat wafel
9. TEKNIK STRUKTUR BANGUNAN JEMBATAN
9.1. Klasifikasi dan Bentuk Jembatan
9.1.1. Klasifikasi Jembatan
1. lingkup pekerjaan dan peraturan bangunan
a) Klasifikasi material superstruktur
Menurut material superstrukturnya jembatan diklasifikasikan atas:
− Jembatan baja
Jembatan yang menggunakan berbagai macam komponen dan sistem struktur baja: deck, girder, rangka batang, pelengkung, penahan dan penggantung kabel.
− Jembatan beton
Jembatan yang beton bertulang dan beton prategang
− Jembatan kayu
Jembatan dengan bahan kayu untuk bentang yang relatif pendek
− Jembatan Metal alloy
Jembatan yang menggunakan bahan metal alloy seperti alluminium alloy dan stainless steel
− Jembatan komposit
Jembatan dengan bahan komposit komposit fiber dan plastik
− Jembatan batu
Jembatan yang terbuat dari bahan batu; di masa lampau batu merupakan bahan yang umum digunakan untuk jembatan pelengkung.
b) Klasifikasi berdasarkan penggunanya
− Jembatan jalan
Jembatan untuk lalu lintas kendaraan bermotor
− Jembatan kereta api
Jembatan untuk lintasan kereta api
− Jembatan kombinasi
Jembatan yang digunakan sebagai lintasan kendaraan bermotor dan kereta api
− Jembatan pejalan kaki
Jembatan yang digunakan untuk lalu lintas pejalan kaki
− Jembatan aquaduct
Jembatan untuk menyangga jaringan perpipaan saluran air c) Klasifikasi berdasarkan sistem struktur yang digunakan
− jembatan I–Girder.
Gelagar utama terdiri dari plat girder atau rolled-I. Penampang I efektif menahan beban tekuk dan geser.
− Jembatan gelagar kotak (box girder)
Gelagar utama terdiri dari satu atau beberapa balok kotak baja fabrikasi dan dibangun dari beton, sehingga mampu menahan lendutan, geser dan torsi secara efektif.
− Jembatan Balok T (T-Beam)
1. lingkup pekerjaan dan peraturan bangunan
Sejumlah Balok T dari beton bertulang diletakkan bersebelahan untuk mendukung beban hidup
− Jembatan Gelagar Komposit
Plat lantai beton dihubungkan dengan girder atau gelagar baja yang bekerja sama mendukung beban sebagai satu kesatuan balok.
Gelagar baja terutama menahan tarik sedangkan plat beton menahan momen lendutan.
− Jembatan gelagar grillage (grillage girder)
Gelagar utama dihubungkan secara melintang dengan balok lantai membentuk pola grid dan akan menyalurkan beban bersama-sama
− Jembatan Dek Othotropic
Dek terdiri dari plat dek baja dan rusuk/rib pengaku
− Jembatan Rangka Batang (Truss)
Elemen-elemen berbentuk batang disusun dengan pola dasar menerus dalam struktur segitiga kaku. Elemen-elemen tersebut dihubungkan dengan sambungan pada ujungnya. Setiap bagian menahan beban axial juga tekan dan tarik. Gambar 9.2.
menunjukkan Jembatan truss Warren dengan elemen vertikal yang disebut ”through bridge”, plat dek diletakkan melintasi bagian bawah jembatan
Gambar 9.2. Jembatan Truss Warren Sumber: Chen & Duan, 2000
− Jembatan Pelengkung (arch)
Pelengkung merupakan struktur busur vertikal yang mampu menahan beban tegangan axial
− Jembatan Kabel Tarik (Cable stayed)
Gelagar digantung oleh kabel berkekuatan tinggi dari satu atau lebih menara. Desain ini lebih sesuai untuk jembatan jarak panjang
− Jembatan Gantung
1. lingkup pekerjaan dan peraturan bangunan
Gelagar digantung oleh penggantung vertikal atau mendekati vertikal yang kemudian digantungkan pada kabel penggantung utama yang melewati menara dari tumpuan satu ke tumpuan lainnya. Beban diteruskan melalui gaya tarik kabel. Desain ini sesuai dengan jembatan dengan bentang yang terpanjang.
d) Klasifikasi berdasarkan kondisi pendukung
Gambar 9.3. menunjukkan tiga perbedaan kondisi pendukung untuk gelagar dan gelagar rangka
Gambar 9.3. Pendukung gelagar jembatan:
(a) gelagar sederhana; (b) gelagar menerus; (c) gelagar gerber Sumber: Chen & Duan, 2000
− Jembatan dengan pendukung sederhana
Gelagar utama atau rangka batang ditopang oleh roll di satu sisi dan sendi di sisi yang lainnya.
− Jembatan dengan pendukung menerus
Gelagar atau rangka batang didukung menerus oleh lebih dari tiga sendi sehingga menjadi sistem struktur yang tidak tetap.
Kecenderungan itu lebih ekonomis karena jumlah sambungan sedikit serta tidak memerlukan perawatan. Penurunan pada pendukung sebaiknya dihindari.
− Jembatan gerber (jembatan kantilever)
Jembatan menerus yang dibuat dengan penempatan sendi di antara pendukung.
− Jembatan rangka kaku
Gelagar terhubung secara kaku pada sub struktur 9.1.2. Desain Konseptual
Desain jembatan merupakan sebuah kombinasi kreasi seni, ilmu alam, dan teknologi. Desain konseptual merupakan langkah awal yang harus di ambil perancang untuk mewujudkan dan menggambarkan
1. lingkup pekerjaan dan peraturan bangunan
jembatan untuk menentukan fungsi dasar dan tampilan, sebelum dianalisa secara teoritis dan membuat detail-detail desain. Proses desain termasuk pertimbangan faktor-faktor penting seperti pemilihan sistem jembatan, material, proporsi, dimensi, pondasi, estetika dan lingkungan sekitarnya.
Perencanaan jembatan secara prinsip dimaksudkan untuk mendapatkan fungsi tertentu yang optimal. Proyek jembatan diawali dengan perencanaan kondisi yang mendasar. Untuk mendapatkan tujuan yang spesifik, jembatan memiliki beberapa arah yang berbeda-beda; lurus, miring atau tidak simetris, dan melengkung horisontal seperti terlihat pada Gambar 9.4. Jembatan lurus mudah di rencanakan dan dibangun tetapi memerlukan bentang yang panjang. Jembatan miring atau jembatan lengkung umumnya diperlukan untuk jalan raya jalur cepat (expressway) atau jalan kereta api yang memerlukan garis jalan harus tetap lurus atau melengkung ke atas, sering memerlukan desain yang lebih sulit. Lebar jembatan tergantung pada keperluan lalu lintasnya. Untuk jembatan layang, lebarnya ditentukan oleh lebar jalur lalu lintas dan lebar jalur pejalan kaki, dan seringkali disamakan dengan lebar jalannya.
Gambar 9.4. Arah Jembatan Sumber: Chen & Duan, 2000
Estetika – selaras dengan lingkungan
Jembatan harus berfungsi tidak saja sebagai jalan, tetapi struktur dan bentuknya juga harus selaras dan meningkatkan nilai lingkungan sekitarnya.
Meskipun terdapat perbedaan pandangan estetika dalam teknik jembatan, Svensson (1998) menyarankan:
− Pilih sistem struktur yang bersih dan sederhana seperti balok, rangka, pelengkung atau struktur gantung; jembatan harus terlihat terpercaya dan stabil;
− Terapkan proporsi tiga dimensional yang indah, antar elemen struktural atau panjang dan ukuran pintu masuk jembatan
− Satukan semua garis pinggir struktur, yang menentukan tampilannya. Kekurangan salah satu bagian tersebut akan dapat menyebabkan kekacauan, kebimbangan dan perasaan ragu-ragu.
Transisi dari bentuk garis lurus ke garis lengkung akan membentuk parabola.
− Perpaduan yang sesuai antara struktur dan lingkungannya akan menjadi lansekap kota. Sangat perlu skala struktur dibandingkan skala lingkungan sekitarnya.
1. lingkup pekerjaan dan peraturan bangunan
− Pemilihan material akan sangat berpengaruh pada estetika
− Kesederhanaan dan pembatasan pada bentuk struktural asli sangat penting
− Tampilan yang menyenangkan dapat lebih ditingkatkan dengan pemakaian warna
− Ruang di atas jembatan sebaiknya dibentuk menjadi semacam jalan yang dapat berkesan dan membuat pengendara merasa nyaman.
− Strukturnya harus direncanakan sedemikian rupa sehingga aliran gaya dapat diamati dengan jelas
− Pencahayaan yang cukup akan dapat meningkatkan tampilan jembatan pada malam hari.
Gambar 9.5. berikut menunjukkan konsep rancangan jembatan Ruck-a-Chucky melintasi sungai Amerika sekitar 17 km dari bendungan Auburn di California. Anker kabel untuk Lengkung horisontal kabel penahan jembatan sepanjang 396 m direncanakan di sisi bukit. Meskipun jembatan ini tidak pernah dibangun, desain ini sesuai dengan topografi lingkungan sekitarnya, dan merupakan sebuah desain yang sangat memahami lingkungan.
Gambar 9.5. Konsep desain jembatan Ruck-a-Chucky Sumber: Chen & Duan, 2000
e) Pemilihan Jenis Jembatan
Pemilihan jenis-jenis jembatan merupakan tugas yang kompleks untuk memenuhi keinginan pemilik. Tabel 9.1. menunjukkan format matriks
1. lingkup pekerjaan dan peraturan bangunan
evaluasi yang dapat digunakan untuk memilih jenis-jenis jembatan. Untuk poin yang ada pada tabel tersebut untuk faktor prioritas diberikan penilaian 1 – 5 ( 1 = rendah; 2 = standar; 3 = tinggi; 4 = tinggi sekali; 5 = sangat tinggi).
Tingkat kualitas diberikan dalam skala 1 – 5 (1 = kurang; 2 = cukup; 3 = bagus; 4 = sangat bagus; 5 = sempurna). Bobot penilaian berisi perkalian faktor prioritas dengan faktor tingkat kualitas dan dihitung untuk setiap alternatif jenis jembatan. Jembatan dengan jenis yang memiliki total nilai tertinggi akan menjadi alternatif terbaik.
Tabel 9.1. Format matriks evaluasi untuk memilih jenis jembatan
Tipe jembatan Poin
(1)
Prioritas (2)
Kualitas (3)
Bobot penilaian (2) x (3) Struktural
Trafik Kemudahan konstruksi
Pemeliharaan dan pemeriksaan Dampak jadwal konstruksi
Estetika Lingkungan Pengembangan
selanjutnya
Biaya Total penilaian
Tipe jembatan umumnya ditentukan oleh berbagai faktor seperti beban yang direncanakan, kondisi geografi sekitar, jalur lintasan dan lebarnya, panjang dan bentang jembatan, estetika, persyaratan ruang di bawah jembatan, transportasi material konstruksi, prosedur pendirian, biaya dan masa pembangunan. Tabel 9.2. berikut menunjukkan aplikasi panjang bentang beberapa tipe jembatan.
Tabel 9.2. Tipe jembatan dan aplikasi panjang jembatan
Tipe jembatan Panjang bentang (m) Contoh jembatan dan panjangnya Gelagar beton prestress 10 - 300 Stolmasundet, Norwegia, 301 m Gelagar baja I / kotak 15 - 376 Jembatan Sfalassa, Itali, 376 m
Rangka baja 40 - 550 Quebec, Canada, 549 m
Baja lengkung 50 - 550 Shanghai Lupu, China, 550 m
Beton lengkung 40 - 425 Wanxian, China, 425 m (tabung baja
berisi beton)
Kabel tarik 110 - 1100 Sutong, China, 1088 m
Gantung 150 - 2000 Akaski-Kaikyo, Jepang, 1991 m