Elemen Struktur Jembatan

TEKNIK STRUKTUR BANGUNAN JEMBATAN 

Klasifikasi dan Bentuk Jembatan 

Elemen Struktur Jembatan

Elemen Struktur Jembatan

Elemen struktur jembatan secara umum dapat dikelompokkan menjadi dua bagian, yaitu elemen sub struktur (bagian bawah) dan super struktur (bagian atas). Substruktur jembatan bertanggung jawab menyalurkan beban dari super struktur ke telapak dan pondasi. Elemen sub struktur melibatkan elemen struktur pendukung vertikal di bagian tengah (seperti pier atau bent) dan pendukung pada bagian akhir (abutmen).

Bentuk Tiang

Pemanjangan tiang, seperti yang terlihat pada Gambar a, digunakan untuk slab dan jembatan balok-T. Biasanya diterapkan ketika melintasi sungai dan keberadaannya tidak menjadi masalah.

Gambar  Substruktur jembatan, pier dan bent:
 (a) bent tiang, (b) pier solid, (c) bent kolom, (d) bent “T”, (e) bent “C” dan (f) bent outrigger

Pier Solid

Gambar b menunjukkan bentuk pier solid yang umumnya digunakan dalam kondisi sungai berarus deras. Pier solid seringkali dipilih untuk bentang panjang dan dapat didukung oleh pondasi telapak yang luas atau pondasi tiang.

Bent Kolom

Bentuk kolom (Gambar c) biasanya digunakan untuk struktur di tanah kering dan diberdayakan oleh pondasi telapak atau pondasi tiang. Ketika jembatan berada di zona gempa, bentuk berkolom banyak dibutuhkan. Bentuk tunggal seperti bent-T (Gambar d), modifikasi bent-T, bent-C (Gambar e), atau outrigger bent (Gambar f) dapat digunakan pada situasi di mana penempatan kolom terbatas dan tidak dapat diubah. Untuk mencapai estetika yang menarik dengan bentuk kolom yang standar dan ekonomis, Caltrans mengembangkan 'Standar Kolom Arsitektural' (Gambar diatas). Model-model ini, seperti kolom tipe 1 dan 1W dengan bentuk prisma, kolom tipe 2 dan 2W dengan pengembangan satu arah, dan kolom tipe 3 dan 3W dengan pengembangan dua arah, dapat diterapkan untuk berbagai variasi jembatan jalan raya.

Gambar Standar kolom arsitektural Caltrans:
 (a) kolom tipe 1,2,3; (b) kolom tipe 1W, 2W, 3W; (c) tampak samping, dan (d) tampak depan 

Abutmen

Abutmen merupakan pendukung akhir suatu jembatan, seperti yang dapat dilihat pada Gambar 9.37 yang menunjukkan tipikal abutmen yang umum digunakan untuk jembatan jalan raya. Terdapat tujuh tipe abutmen yang dapat dikelompokkan ke dalam dua kategori: akhiran terbuka dan tertutup. Pemilihan jenis abutmen bergantung pada kebutuhan pendukung struktural, pergerakan, drainase, kedekatan jalan, dan potensi gempa bumi.

Gambar Jenis-jenis abutmen:
 (a) open end, (b) close end – backfilled, dan (c) close end - cellular

Abutmen dengan Akhiran Terbuka (Open End)

Abutmen akhiran terbuka mencakup sekat dan dudukan abutmen. Tipe ini sering digunakan karena harganya lebih ekonomis, mudah disesuaikan, dan memiliki bentuk yang menarik. Perbedaan struktural mendasar antara kedua tipe ini adalah bahwa dudukan abutmen memungkinkan superstruktur untuk bergerak sendiri dari abutmen, sementara sekatnya tidak. Jika tinggi dinding abutmen rendah, solusi yang lebih sedikit diperlukan pada bagian yang dekat dengan jalan daripada pada kondisi yang lebih tinggi pada abutmen tertutup. Pelebaran pada abutmen terbuka juga lebih ekonomis dibandingkan dengan abutmen tertutup.

Abutmen dengan Akhiran Tertutup (Close End)

Abutmen akhiran tertutup melibatkan kantilever, penopang, rangka kaku, bin, dan penutup abutmen. Meskipun jarang digunakan secara umum, tipe ini sering diterapkan untuk memperlebar jembatan, tapak yang tidak biasa, atau pada lokasi dengan pembatasan ruang. Abutmen rangka kaku umumnya digunakan dengan jenis tunnel untuk menghubungkan bentang tunggal dan struktur yang melebihi batas untuk melewati jalan tersebut. Struktur pendukung yang berdekatan dengan jalur lalu lintas memerlukan biaya awal yang tinggi dan memberikan tampilan yang lebih tertutup di wilayah yang dekat dengan jalan raya.

Sistem Lantai Jembatan

Sistem lantai jembatan umumnya terdiri dari geladak yang didukung oleh gelagar, di mana geladak langsung menerima beban hidup. Rangkaian balok lantai, seperti yang terlihat pada Gambar berikut, membentuk kisi-kisi dan mentransfer beban dari geladak ke gelagar utama. Rangkaian balok digunakan dalam berbagai jenis jembatan, termasuk truss, rangka, dan jembatan pelengkung, di mana jarak antara gelagar utama dan truss diatur secara besar. Pada geladak jembatan tipe gelagar datar, geladak didukung langsung oleh gelagar utama, dan jarang terdapat sistem lantai karena gelagar utama disusun secara paralel dan saling menutupi. Sistem lantai jembatan dibedakan berdasarkan penggunaannya untuk jalan raya atau jalan kereta api, dengan penggunaan material seperti beton, baja, atau kayu.

Gambar Sistem lantai:
(a) jembatan truss, dan (b) jembatan gelagar kotak

Balok Stringer

Balok stringer mendukung geladak secara langsung dan mengalirkan beban ke balok lantai, sebagaimana terlihat pada gambar sistem lantai (Gambar dibawah). Balok ini ditempatkan sejajar dengan gelagar utama pada jembatan gelagar datar, memberikan dukungan yang serupa. Balok stringer harus memiliki kekakuan yang memadai untuk menahan lentur dan mencegah retakan pada geladak atau permukaan jalan, dengan desain jembatan umumnya memperhitungkan batas ketinggian sesuai dengan berat kendaraan.

Balok Lantai

Balok lantai ditempatkan secara melintang dan dihubungkan dengan baut berkekuatan tinggi ke rangka truss atau pelengkung, seperti yang terlihat pada gambar sistem lantai (Gambar berikut). Balok lantai mendukung balok stringer dan mengarahkan beban ke gelagar utama, rangka batang, atau pelengkung. Sebaliknya, gelagar utama atau pelengkung menerima beban secara tidak langsung melalui balok lantai. Balok lantai juga memberikan kekakuan pada jembatan dan meningkatkan kemampuan menahan torsi. Fungsi utama lantai jembatan adalah sebagai lantai untuk lalu lintas, membentuk balok yang dirancang untuk mendukung beban. Biasanya dipasang secara melintang di atas gelagar atau rasuk. Untuk peningkatan kinerja, lantai jembatan dapat dilapisi dengan aspal atau beton, seperti terlihat pada Gambar berikut. Bila menggunakan aspal, balok lantai jembatan harus dipasang tanpa spasi, sedangkan penggunaan beton dapat dikombinasikan dengan seng.

Gambar  Penggunaan lapis aus untuk lantai jembatan

Jika bahan aspal dan beton tidak tersedia, atau untuk situasi tertentu, dapat digunakan papan kayu yang disusun di atas balok lantai, seperti pada Gambar berikut.

Gambar Lantai dengan menggunakan kayu 

Geladak

Geladak beton

Geladak beton slab, terutama yang bertulang, umumnya menjadi pilihan utama pada jembatan jalan raya. Slab geladak beton rawan terhadap kerusakan akibat arus lalu lintas yang berlangsung secara terus-menerus. Jalan raya perkotaan, yang mendapat beban lalu lintas yang berat, sering memerlukan perbaikan lebih sering. Slab geladak komposit (lihat Gambar berikut) telah dikembangkan untuk meningkatkan kekuatan, ketahanan, dan umur pakai tanpa penambahan berat atau peningkatan waktu pelaksanaan dan biaya. Pada slab komposit, plat dasar baja menjadi bagian integral dari slab, berfungsi sebagai bekisting beton.

Gambar Geladak komposit 

Geladak Orthotropic

Untuk bentang panjang, geladak orthotropic digunakan untuk meminimalkan berat geladak. Geladak orthotropic terdiri dari plat geladak baja dengan pengaku rusuk membujur dan melintang, seperti yang terlihat pada Gambar dibawah. Geladak baja ini juga berfungsi sebagai sayap atas untuk menopang gelagar. Permukaan jalan (pavement) pada geladak baja perlu dikerjakan dengan hati-hati untuk mencegah penetrasi air yang dapat menyebabkan korosi pada geladak baja.

Gambar Geladak Orthotropic

Gelagar

Gelagar jembatan bertanggung jawab untuk menopang semua beban yang bekerja pada jembatan. Bahan yang digunakan untuk gelagar dapat berupa kayu atau profil baja, seperti kanal, profil H, atau I. Pemilihan bahan baja memberikan kekuatan struktural yang lebih unggul dibandingkan dengan penggunaan kayu. Meskipun demikian, jika kondisi tertentu tidak memungkinkan, bahan kayu dapat digunakan, baik dalam bentuk balok tunggal maupun balok yang disusun, tergantung pada perencanaan struktural.

Penting untuk memastikan bahwa lendutan yang diperbolehkan pada gelagar jembatan tidak melebihi batas yang telah ditentukan. Untuk mengurangi atau meminimalkan lendutan, dapat dilakukan penambahan balok melintang sebagai penguat, sekaligus untuk meratakan beban. Pada jembatan dengan bentang lebih dari 8 meter, perlu menambahkan pertambatan angin untuk menahan gaya yang timbul akibat tekanan angin dan meningkatkan kekakuan konstruksi. Pertambatan angin umumnya ditempatkan di bagian bawah gelagar dan dirancang untuk bersilangan.

Konstruksi Penghubung Balok Lantai-Gelagar

Pada penghubung antara balok lantai dan gelagar, jika rasuk menggunakan profil baja (tipe I atau kanal), disarankan untuk menghindari lubang pada sayap rasuk agar tidak mengurangi kekuatan struktur jembatan, seperti yang terlihat pada Gambar 9.43. Sebaliknya, jika rasuk menggunakan bahan kayu (balok kayu), alat sambung yang dapat digunakan meliputi kokot-baut, baut, atau kokot-paku.

Gambar 9.43. Hubungan rasuk baja tipe I dan balok lantai 

Pendirian Jembatan

Selengkapnya mengenai Teknik Struktur Bangunan