i
ii
iii KONSTRUKSI JEMBATAN JENIS DAN BAGIAN STRUKTUR ATAS Fauzri Fahimuddin
iv
v KONSTRUKSI JEMBATAN JENIS DAN BAGIAN STRUKTUR ATAS
vi Hak Cipta Sanksi Pelanggaran Pasal 113 Undang-undang Nomor 28 Tahun 2014 Tentang Hak Cipta • Setiap Orang yang dengan tanpa hak melakukan pelanggaran hak ekonomi sebagaimana dimaksud dalam Pasal 9 ayat (1) huruf i untuk Penggunaan Secara Komersial dipidana dengan pidana penjara paling lama 1 (satu) tahun dan/atau pidana denda paling banyak Rp. 100.000.000,00 (seratus juta rupiah). • Setiap Orang yang dengan tanpa hak dan/atau tanpa izin Pencipta atau pemegang Hak Cipta melakukan pelanggaran hak ekonomi Pencipta sebagaimana dimaksud dalam Pasal 9 ayat (1) huruf c, huruf d, huruf f, dan/atau huruf h untuk Penggunaan Secara Komersial dipidana dengan pidana penjara paling lama 3 (tiga) tahun dan/atau pidana denda paling banyak Rp. 500.000.000,00 (lima ratus juta rupiah). • Setiap Orang yang dengan tanpa hak dan/ a tau tanpa izin Pencipta atau pemegang Hak Cipta melakukan pelanggaran hak ekonomi Pencipta sebagaimana dimaksud dalam Pasal 9 ayat (1) huruf a, huruf b, huruf e, dan/atau huruf g untuk Penggunaan Secara Komersial dipidana dengan pidana penjara paling lama 4 (empat) tahun dan/ a tau pidana denda paling banyak Rp. 1.000.000.000,00 (satu miliar rupiah). • Setiap Orang yang memenuhi unsur sebagaimana dimaksud pada ayat (3) yang dilakukan dalam bentuk pembajakan, dipidana dengan pidana penjara paling lama 10 (sepuluh) tahun dan/atau pidana denda paling banyak Rp4.000.000.000,00 (empat miliar rupiah).
vii KONSTRUKSI JEMBATAN JENIS DAN BAGIAN STRUKTUR ATAS Fauzri Fahimuddin Penerbit PNJ Press Anggota APPTI No: 001.004.1.06.2018
viii KONSTRUKSI JEMBATAN JENIS DAN BAGIAN STRUKTUR ATAS Fauzri Fahimuddin Editor Nunung Martina Desain Sampul & Tata Letak Dimas Surya Perdana Penerbit PNJ Press Gedung Q, Politeknik Negeri Jakarta, Jl. G.A. Siwabessy, Kampus Baru UI, Depok Cetakan Pertama, November 2021 ISBN : 978-623-5537-02-3 Hak Cipta Dilindungi Oleh Undang-Undang Dilarang mengutip atau memperbanyak sebagian atau seluruh isi buku ini tanpa izin tertulis dari penerbit.
ix PRAKATA Dengan mengucap Syukur Alhamdulilah buku ini dapat terwujud dimulai dengan Seri pertama yang merupakan langkah awal bagi mahasiswa atau pemula dalam mempelajari Konstruksi Jembatan. Hal ini juga didorong banyak dukungan yang memberikan motivasi kepada penulis untuk merealisasikannya. Dukungan datang dari pimpinan Politeknik Negri Jakarta yang memberi kesempatan mulai dari pelatihan sampai kepada pengarahan dalam proses penulisan buku. Ketelibatan mahasiswa juga cukup besar, terutama dari mahasiswa yang selama ini mendapat materi ajar secara terpisah-pisah dan menginginkan adanya pegangan yang utuh dan lengkap pembahasanya dalam mengenal konstruksi jembatan. Bahkan beberapa ilustrasi dan gambar didapatkan dari upaya dari para mahasiswa, terutama mahasiswa kelas tiga serta Program Jalan Tol dan kelas tiga Perancangan Jalan dan Jembatan, Teknik Perancangan Jalan dan Jembatan, yang sangat antusias mengikuti matakuliah ini, untuk itu penulis sangat berterimakasih atas dukungan dan keikhlasan mereka semua. Penulis berupaya membuat buku ini semakin bermanfaat dan disenangi oleh penggunanya, dan sedang dipersiapkan seri-seri berikutnya dalam mempelajari konstruksi jembatan lebih lanjut. Penulis sangat mengharapkan masukan-masukan yang membangun untuk penguatan materi dan juga teknik penyampaiannya. Salam hormat penulis Depok 30 April 2021 Fauzri Fahimuddin
x KATA PENGANTAR Buku ini merupakan rangkaian dari materi ajar yang dikemas sesuai dengan Rencana Pembelajaran Semester yang dipakai di Jurusan Teknik Sipil untuk mendukung matakuliah Konstruksi Jembatan-1. Karena cakupan pembahasan cukup luas, untuk memberikan pemahaman yang kokoh pada mahasiswa sehingga setiap tahapan kompetensi yang akan disampaikan perlu diberikan secara lengkap mulai dari filosopi sampai kepada contoh-contoh yang sesuai. Seri pertama dari materi ajar yang disampaikan dalam buku ini adalah mencakup konsep dasar, karakter dari struktur atas, serta pemahaman tentang faktor-faktor yang perlu dikuasai sebagai calon perancang jembatan. Penulis menganjurkan agar dalam mempelajari buku ini dimulai dari awal dan diteruskan ke Bab berikutnya agar diperoleh pemahaman yang kuat dan lengkap. Semoga buku ini dapat memberi kontribusi dalam upaya menghasilkan perancang-perancangan jembatan di tanah air.
xi TINJAUAN MATA KULIAH Materi yang disampaikan dalam buku ini memberikan pemahaman awal dan mendasar bagi calon perancang jembatan mulai dari jenis-jenis struktur atas jembatan, bagian-bagian dan istilah yang digunakan dalam teknik jembatan, serta konsep-konsep penting dalam proses perancangan jembatan. Seri pertama dari materi ajar yang disampaikan dalam buku ini adalah mencakup konsep yang mendasar, fungsi jembatan, karakter dari setiap jenis struktur atas, serta pemahaman tentang faktor-faktor lain seperti pembebanan pada struktur jembatan, serta pengetahuan yang perlu dikuasai dalam pemilihan bentuk struktur yang benar sebagai calon perancang jembatan. Dalam matakuliah ini juga membahas pilihan yang lebih rinci yang harus dibuat saat desain dikembangkan.
xii
xiii DAFTAR ISI PRAKATA KATA PENGANTAR DAFTAR ISI DAFTAR GAMBAR BAB I - PILIHAN KONSEPTUAL BAB II - AKSI-AKSI BEBAN PADA JEMBATAN BAB III - DEK JEMBATAN DAFTAR PUSTAKA BIOGRAFI SINGKAT ix x xiii xiv 1 45 73 95 97
xiv DAFTAR GAMBAR Gambar 1. 1. Elevasi jembatan girder Gambar 1. 2. Tipe Jembatan yang menerima banyak beban aksial Gambar 1. 3. Gambaran umum jembatan miring Gambar 1. 4. Biaya Jembatan (diagram) Gambar 1. 5. Penyusunan Jembatan Menggunakan Pengapung Gambar 1. 6. Metode Pengangkatan Bagian Jembatan Gambar 1. 7. Tipe Mendirikan Kantilever pada Jembatan Kabel Gambar 1. 8. Tipe Elevasi pada Jembatan Layang Jalan Raya Gambar 1. 9. Tipe Cross Section dari Jembatan Jalan Raya Jalur Tunggal Gambar 1. 10. Dek Baja Ortotropik Gambar 1. 11. Tipe Cross Sections Untuk Jembatan Jalan Raya Gambar 1. 12. Tipe Cross Section Jembatan Kereta Api Gambar 1. 13. Tipe Elevasi Jembatan Girder Bentang Panjang Gambar 1. 14. Tipe Cross Section dari Lebar, Jembatan Girder Bentang Panjang Gambar 1. 15. Tipe Cross Section Box Girder Jembatan Bentang Panjang Gambar 1. 16. Tipe Box Girder Komposit Jembatan Open Top Gambar 1. 17. Perubahan Pada Keekonomisan Desain Gambar 2. 1. Beban Mati (DL) dan Beban Mati Tambahan 3 4 20 21 24 25 26 29 31 32 33 34 38 38 39 39 40 47
xv (SDL) Gambar 2. 2. Letak distribusi beban dan beban pisau untuk membuat Gambar 2. 3. Beban terbagi rata pada jalur lalu lintas Gambar 2. 4. Beban pisau Gambar 2. 5. Beban roda tunggal Gambar 2. 6. Beban roda terkonsentrasi pada lantai jembatan Gambar 2. 7. Gaya traksi dan pengereman longitudinal Gambar 2. 8. Gaya sentrifugal pada lengkung jembatan Gambar 2. 9. Beban merata pejalan kaki Gambar 2. 10. Beban terdistribusi pada railling Gambar 2. 11. Tipe potongan girder jembatan kereta api Gambar 2. 12. Tipe beban kereta api (per trek) Gambar 2. 13. Penyebaran pada beban roda Gambar 2. 14. Gaya traksi dan pengereman longitudinal Gambar 2. 15. Gaya horizontal karena hidung kendaraan Gambar 2. 16. Bagian area yang terkena gaya angin Gambar 2. 17. Contoh dari perbedaan temperature Gambar 2. 18. Efek Struktur dari disribusi temperature non-linear Gambar 2. 19. Contoh dari jembatan simple dinamic Gambar 2. 20. Contoh beban kontruksi untuk tiga bentang jembatan komposit jalan raya Gambar 3. 1. Gaya struktural yang bekerja pada dek jembatan jalan raya Gambar 3. 2. Tahap awal lantai jembatan jalan raya Gambar 3. 3. Dek jembatan jalan raya modern Gambar 3. 4. Stringer / perpotongan cross girder Gambar 3. 5. Stiffener untuk dek baja ortotropik 48 48 49 50 51 52 53 53 54 55 55 56 57 58 60 61 62 64 69 74 76 77 78 80
xvi Gambar 3. 6. Proporsi umum lantai jembatan dengan beton bertulang Gambar 3. 7. Mengeliminasi bekisting konvensional pada lantai beton bertulang Gambar 3. 8. Tipe analisis grillage untuk jembatan komposit, demonstrasi model Gambar 3. 9. Contoh bagan puchers untuk menentukan momen pelat terhadap beban roda Gambar 3. 10. Standar lantai othotropic Gambar 3. 11. Penentuan lebar efektif b Gambar 3. 12. Lantai jembatan kereta api 82 83 85 86 88 91 93
xvii
xviii
1 BAB I PILIHAN KONSEPTUAL TUJUAN / RUANG LINGKUP Untuk memperkenalkan kepada mahasiswa calon perancang atau desainer jembatan terhadap pilihan konseptual utama yang harus ditujukan atau diarahkan untuk merancang atau mendesain jembatan yang ekonomis dan sukses. PRASYARAT Tidak ada prasyarat kepada mahasiswa untuk dapat mengikuti atau mempelajari topik bahasan dalam Bab ini, terutama bagi mahasiswa semester 5 atas diatasnya. RINGKASAN Pada buku ini sangat ditekankan bagaimana pentingnya konseptual perancangan jembatan yang benar sejak awal. Setelah pengantar singkat tentang berbagai jenis jembatan, pembahasan menyoroti pengaruh fungsi jembatan dan faktor lain yang mungkin dimiliki dalam pemilihan bentuk struktur yang benar. Selanjutanya juga membahas pilihan yang lebih rinci yang harus dibuat saat desain dikembangkan. 1.1 PERKENALAN TENTANG BAB INI Ada istilah penting yang perlu disampaikan sejak awal dalam perancangan jembatan, yaitu “Jika konsepnya tepat, maka rancangan selanjutnya akan tepat pula”. Pernyataan yang mungkin dianggap biasa-biasa saja oleh sebagian orang, namun sesungguhnya hal ini mengandung unsur kebenaran yang mempunyai arti besar, asalkan tentu saja pengembangan konsep dilakukan dengan benar. Jika
2 konsepnya salah, maka hal itu bisa mengarah pada desain yang kurang optimal, atau kondisi paling buruk bisa mengakibatkan pekerjaan yang gagal atau desain yang tidak sesuai dengan lokasinya. Desain konseptual tidak melibatkan kalkulasi rinci, namun kenyataan dalam banyak situasi seorang desainer berpengalaman mungkin akan mampu menghasilkan desain yang aman dan ekonomis dari pengalaman sebelumnya dan hanya akan menggunakan kalkulasi rinci sebagai pemeriksaan akhir atau untuk mengecek ketepatan sebagai fine tuning. Tujuan dari buku ini adalah untuk memberikan seorang perancang yang belum berpengalaman, yaitu beberapa panduan tentang pilihan konseptual yang harus dibuat. Ini sengaja dibuat dalam istilah umum dan tidak menggunakan standar nasional atau internasional tertentu untuk desain jembatan. Selain itu, banyak konsep yang dijelaskan dapat dirancang untuk jembatan baja atau beton, namun dalam hal itu, penekanan lebih banyak ditempatkan pada konstruksi baja. 1.2 BENTUK JEMBATAN DASAR 1.2.1 Pendahuluan Sebelummencoba lebih jauh mendeskripsikan bagaimana seorang perancang memulai tugasnya dalam perancangan jembatan, ada gunanya untuk membedakan dalam istilah yang sangat luas antara sejumlah tipe jembatan. Ada baiknya bila mempelajar yang lebih rinci tentang jenis jembatan diberikan dalam literature lain yang bertajuk tentang Pengantar Desain Jembatan Baja, Jembatan Beton, dan Komposit.
3 1.2.2 Jembatan yang Memikul Beban Terutama dalam Lenturan Mayoritas atau kebanyakan jembatan adalah berupa tipe ini. Pada jembatan yang berupa tipe ini bebannya ditransfer ke bantalan dan dermaga dan karenanya ke tanah dengan pelat atau balok yang bekerja dalam lentur, yaitu jembatan memperoleh ketahanan pembawa beban dari kemampuan pelat dan balok untuk menahan momen lentur dan gaya geser. Hanya untuk bentang terpendek yang memungkinkan untuk mengadopsi pelat tanpa balok apapun. Jembatan jenis ini biasanya disebut sebagai jembatan gelagar. Seperti dapat dilihat pada bagian selanjutnya, berbagai macam bentuk struktural dimungkinkan. Gambar-1 menunjukkan elevasi tipikal jembatan gelagar dengan sejumlah istilah yang ditentukan. Gambar 1. 1. Elevasi jembatan girder 1.2.3 Jembatan yang Membawa Bebannya Terutama Sebagai Gaya Aksial Jenis ini dapat dibagi lagi menjadi jembatan di mana gaya-aksial primer adalah tekan, seperti contohnya jembatan yang berbentuk lengkungan, dan yang gaya-aksial Tarik, seperti contohnya jembatan gantung dan jembatan kabel. Kekuatan seperti itu biasanya harus dilawan oleh elemen jembatan yang membawa kekuatan dari pengertian yang berlawanan. Gambar 2a hingga 2d menunjukkan sistem struktural dasar untuk beberapa tata letak tipikal.
4 Gambar 1. 2. Tipe Jembatan yang menerima banyak beban aksial Tidak boleh dianggap bahwa lentur tidak material dalam struktur seperti itu. Tentu saja, di sebagian besar jembatan gantung, kelenturan gelagar pengaku (lihat Gambar 2c) bukan merupakan pembebanan utama karena tegangan berlebih tidak mungkin menyebabkan kegagalan keseluruhan, akan tetapi pada jembatan penahan kabel
5 (terutama jika penahannya ditempatkan dengan jarak yang lebar) kelenturan gelagar adalah pembebanan utama. Demikian pula, pada jembatan lengkung, pembebanan rusuk yang tidak seragam dapat menyebabkan momen lentur utama berkembang di dalamnya dan dapat mengatur desain lengkungan dengan baik. 1.2.4 Jembatan Rangka Jembatan rangka bukanlah bentuk jembatan khusus itu sendiri - tetapi rangka rangka digunakan untuk menjalankan fungsi anggota tertentu di salah satu jenis di atas. Misalnya, gelagar pada lentur atau rusuk lengkung pada kompresi aksial dapat dirancang sebagai rangka daripada sebagai gelagar pelat web yang kokoh. Rangka rangka yang digunakan sebagai gelagar pada lentur membawa momen lenturnya dengan mengembangkan beban aksial pada akordnya, dan gesernya dengan mengembangkan beban aksial pada anggota webnya. Definisi dapat menjadi agak kabur, misalnya, lengkungan yang diikat (lihat Gambar 2b) kadang-kadang dapat dianggap berfungsi sebagai gelagar rangka, terutama jika gantungannya cenderung membentuk sistem triangulasi. Secara umum, semua jembatan dipisahkan menjadi superstruktur dan substruktur. Gambar 4 di bawah mengilustrasikan kedua bagian ini. Superstruktur didefinisikan sebagai semua bagian jembatan di atas substruktur (Tonias, 1995). Fungsi super structure adalah untuk mengumpulkan beban hidup dan memusatkannya ke dalam substruktur. Komponen utama dari superstruktur adalah permukaan lantai kendaraan, geladak atau dek, gelagar sekunder dan gelagar utama. Ini adalah bagian jembatan yang paling terlihat dibagian atas. Sedangkan sub-struktur berfungsi sebagai fondasi jembatan yang terdiri dari misalnya penyangga, dermaga, bantalan, alas, dan dinding penahan.
6 1.2.5 Lapisan Permukaan (Wearing Surface) Saat melintasi jembatan mana pun, bagian yang paling terlihat adalah permukaan keausannya. Permukaan keausan umumnya terbuat dari beton atau aspal. Itu terkena semua lalu lintas yang melintasi jembatan. Itu juga terkena cuaca. Hujan salju biasa terjadi selama bulan-bulan musim dingin di New England. Bahan kimia penghilang es yang digunakan untuk membuat jalan aman menurunkan permukaan jembatan yang aus. Seiring waktu, permukaan yang aus menjadi semakin rusak oleh elemen dan harus diperbaiki atau dilapisi ulang seluruhnya. Umumnya, lapisan beton aspal ini memiliki ketebalan antara 2 dan 4 inci. Karena perbaikan dan pelapisan ulang yang konstan, ketebalan ini umumnyameningkat seiring waktu. (Tobias, 1995) 1.2.6 Dek Jembatan (Bridge Deck) Dek jembatan berada tepat di bawah permukaan keausan. Inilah yang mendukung permukaan pemakaian. Dek jembatan umumnya terbuat dari pelat beton bertulang atau pelat baja besar. Tujuan dari dek jembatan adalah untuk mendistribusikan beban secara melintang. Ini mendistribusikan beban sepanjang jembatan ke elemen struktural yang mendasarinya, seperti gelagar dan tali. Dek umumnya langsung disambungkan ke girder / stringer penyangga, atau dipisahkan oleh pelat baja yang menghubungkan keduanya. (Tonias, 1995) 1.2.7 Bagian Utama (Primary Members) Anggota utama jembatan bertanggung jawab untukmendistribusikan beban dari dek jembatan secara longitudinal. Anggota utama adalah balok penopang yang berada di bawah dek jembatan. Gelagar ini biasanya terbuat dari baja struktural atau beton. Yang paling umum
7 jenis gelagar baja adalah balok yang digulung profil dan balok yang digulung dengan pelat penutup pelat girder. (Tonias, 1995) 1.2.7.1 Balok profil Gambar 5 di bawah ini menunjukkan contoh balok-I baja canai panas. Jenis baja ini adalah baja yang digulung sesuai ukurannya saat masih sangat panas, di atas 1700 ° F. Oleh karena itu, ukuran baja tidak selalu setepat baja canai dingin. Namun, masih sangat umum digunakan dalam desain jembatan jalan raya. Ini karena jauh lebih murah daripada baja canai dingin. Bersamaan dengan ini, ia memiliki banyak atribut positif lainnya, seperti: ia hadir dalam banyak variasi ukuran dan bentuknya, mudah dirakit di lokasi dengan pengelasan atau baut, memungkinkan banyak fabrikasi di luar lokasi, dapat didaur ulang dan menggunakan baja daur ulang, dan tegangannya sangat kuat. Namun, baja canai panas juga memiliki beberapa karakteristik negatif. Satu kelemahan utama adalah baja canai panas, seperti semua balok baja bisa berkarat. Hal ini dapat dicegah dengan lapisan tahan karat, tetapi ini harus dipertahankan jika tidak, umur jembatan akan lebih pendek. Kelemahan lain dari penggunaan gelagar baja adalah desain dan penyimpanan situs. Balok baja harus dikirim ke lokasi dari pabrik fabrikasi. Di situs harus ada kemampuan untuk bekerja dengan mereka sebelum mereka dapat ditempatkan. Ini akan memerlukan ruang untuk memindahkan balok-balok ke dekat lokasi dan area untuk derek untuk memindahkannya.
8 Gambar 5: Rolled Steel I-Beams (Foam Laminates of Vermont, 2008) 1.2.7.2 Balok Beton Pra-tekan Selama lima puluh tahun terakhir, jembatan beton prategang telah menjadi sistem struktur yang paling populer untuk desain jembatan, karena kekuatannya yang tinggi, biaya siklus hidup yang rendah, dan perakitan yang efisien (pcap.org/Presentations/files/acs.ppt). Ada dua tipe utama sistem pra-tekanan. Yang pertama adalah sistem pra-tegangan di mana untaian baja dikencangkan sebelum beton dipasang. Jenis kedua dari sistem pra-tegangan adalah sistem pascategangan. Dalam hal ini, baja tidak akan dikencangkan sampai beton telah dipasang dan telah memperoleh kekuatan yang cukup. Karena fakta bahwa ini adalah kombinasi antara beton dan baja, beton prategang memiliki kekuatan tarik dan tekan yang tinggi. Banyak studi kasus telah dilakukan yang melibatkan penggunaan balok-balok beton prategang dalam desain bentang panjang dan menerus. Dalam beberapa contoh yang ada, beton pra-tekan telah digunakan dalam beberapa jembatan bentang hingga 150 kaki. Salah
9 satu faktor utama dalam beberapa lokasi proyek adalah masalah izin. Balok beton prategang mampu menjangkau jarak atau bentang yang panjang tanpa mengorbankan clearance, dengan tinggi balok yang cukup kecil saja. Sebagai ilustrasi adalah jembatan di Denver, Colorado yang membentang sepanjang 80 kaki dan melewati jalan perkotaan yang sibuk. Jembatan ini bisa dibuat pada lokasi yang memiliki pola lalu lintas yang mirip dengan jembatan di berbagai tempat yang memiliki total tinggi gelagar 3 kaki saja, yang mencakup permukaan keausan setebal 3 inci. Sebaliknya, jembatan yang ada memiliki ketinggian gelagar lebih dari 3 kaki ditambah permukaan keausan tambahan 8 inci. Oleh karena itu, dimungkinkan untuk menggunakan beton prategang dalam bentang panjang tanpa mengorbankan kekuatan atau kedalaman. Gambar 6: Pre-stressed Concrete Bridge di Denver, Colorado (Colorado DOT, 2009) 1.2.7.3 Balok Kotak Komposit Baja-Beton Sistem konstruksi lain yang sering digunakan dalam desain jembatan jalan raya adalah balok balok komposit baja-beton. Anggota primer ini memiliki banyak keuntungan mulai dari kapasitas lentur hingga ketahanan torsi. Juga, mereka menyediakan sistem tertutup yang membatasi pemaparan anggota utama ke elemen. Pada gilirannya,
10 ini membatasi biaya siklus hidup dengan mengurangi korosi. Akhirnya, mereka menyenangkan secara estetika dan memiliki kapasitas untuk bentang yang lebih panjang / lebar. Ada dua metode desain saat menggunakan gelagar kotak. Yang pertama adalah memasang satu gelagar kotak besar di sepanjang bentang. Gelagar kotak ini dapat memiliki satu sel atau beberapa sel dalam penampang melintangnya. Gelagar kotak tunggal terdiri dari dua jaring, satu sayap bawah dan dua sayap atas. Beberapa jaring berbagi gaya geser dan mengurangi kelambatan geser (Duan, 1995). Desain lainnya adalah memiliki dua atau lebih balok balok yang memperpanjang panjang bentang. Dalam desain multi-kotak, kotak umumnya lebih kecil dan lebih berdekatan daripada sistem kotak tunggal. Hal ini menyebabkan torsi dan kekakuan lentur lebih besar dari sistem kotak tunggal. Gambar 7 di bawah ini menunjukkan sistem gelagar kotak multisel yang khas. Meskipun memungkinkan untuk menggunakan desain multi-kotak, namun terbukti lebih efisien dan ekonomis menggunakan desain kotak tunggal dengan penampang lebih besar (rasio kedalaman-ke-bentang = 0.4). Namun, penampang yang besar dapat menyebabkan masalah pada jembatan kita. Sudah ada masalah izin dan jika ada penampang yang besar untuk anggota utama, merekaakan lebih dalam, sehingga mengurangi izin (Duan, 1995).
11 Gambar 7: Sistem Gelagar Kotak Multisel (New Crossing, 2008) 1.2.8 Anggota Sekunder (Secondary Members) Anggota sekunder bertindak sebagai penyangga bagi anggota utama. Mereka berjalan tegak lurus dengan anggota utama. Hal ini mencegah gerakan lateral dan dapat mencegah gaya tensional (Tonias, 1995). 1.2.9 Kepala Jembatan / Abutmen (Abutments) Abutment adalah bagian dari substruktur atau pondasi jembatan. Mereka bertindak sebagai pendukung akhir. Abutmen memberikan dukungan vertikal ke jembatan dan dukungan lateral ke tanah di ujung jalan raya. (Tonias, 1995) Ada sepuluh jenis abutment. Ada Stub Abutment, Full-Height Abutment, Gravity Abutment, U Abutment, Cantilever Abutment, Abutment Semi-Stub, Abutment Counterfort, Abutment Spill-through, Abutment Pile Bent, dan Reinforced Earth Systems. Jembatan yang dianalisis memiliki Abutmen Ketinggian Penuh. Sebuah Stub Abutment ditemukan di bagian atas tanggul. Karena fakta ini, mereka biasanya ditopang oleh tiang pancang yang
12 didorong ke tanah (AASHTO, 1987). Meskipun mereka juga dapat ditemukan tergeletak di atas kerikil atau bahkan tanah itu sendiri, penyangga bertopik umumnya membutuhkan dukungan ekstra dari tiang pancang. Ini terutama benar di New England. Sebagian besar tanah di New England bisa diklasifikasikan sebagai tanah Tipe C. Artinya, sebagian besar tanah terdiri dari batuan lepas atau partikel pasir. Jenis tanah ini hampir tidak mendukung seperti tanah Tipe A, yang memiliki daya dukung lebih tinggi daripada tanah Tipe C. Contoh tanah Tipe A adalah tanah liat. Tipe abutment kedua dikenal sebagai Abutment Tinggi Penuh. Jenis ini jauh lebih besar dari abutment bertopik. Abutment Full-Height adalah abutment kantilever yang berjalan dari jalan raya di bawah sampai ke permukaan jalan raya di atas. Ini pada dasarnya adalah tembok raksasa yang menopang jalan raya di atasnya di ujung-ujungnya. GravityAbutment sangat umum dan biasanya terbuat dari beton atau pasangan batu. Mereka terdiri dari dinding belakang dan dinding sayap yang melebar, yang semuanya berada di atas pijakan. Jenis abutmen ini menggunakan bobotnya untuk menahan gaya bumi horizontal. Fakta bahwa jenis penyangga ini sangat berat adalah alasan perlunya pondasi. (Tonias, 1995) Jenis penyangga keempat adalah Penyangga U. Abutment U sangat mirip dengan Gravity Abutment. Itu juga terbuat dari dinding belakang dan dua dinding sayap. Perbedaan utama antara keduanya adalah bahwa dinding sayap pada Abutmen U dipasang ke dinding belakang dengan sudut siku-siku. Terakhir, dinding sayap dari Abutment U dapat memiliki ketebalan yang bervariasi. Misalnya, bagian paling tebal dari dinding sayap biasanya ditemukan di tempat yang ditempelkan ke dinding belakang. Bagian tertipis biasanya
13 ditemukan di ujung dinding sayap yang bebas. (Tonias, 1995) Abutmen kantilever adalah abutmen yang dipasang pada pondasi dan menjulur ke atas. Abutment Kantilever memiliki dudukan jembatan dan mampu menahan beban vertikal yang besar. Sama seperti Gravity Abutment, bobot mati dari Cantilever Abutment digunakan, bersama dengan pondasi, untuk menahan beban horizontal bumi. Biasanya, penyangga jenis ini digunakan untuk ketinggian hingga 21 kaki. Untuk ketinggian apapun yang lebih besar dari ini, sebuah Counterfort Abutment akan digunakan. (Tobias, 1995) A Counterfort Abutment menggunakan batang dan pijakan, yang diperkuat oleh lempengan yang dikenal sebagai counterforts. Hal ini memungkinkan abutment untuk bertindak sebagai balok horizontal antara setiap counterfort (diberi jarak di sepanjang pondasi). Ini tidak seperti Abutment Cantilever yang hanya dilampirkan pijakan dan bertindak sebagai batang kantilever. Fakta ini memungkinkan Counterfort Abutment digunakan untuk ketinggian besar hingga 21 kaki. (Tonias, 1995) Jenis abutment lainnya dikenal sebagai Spill-through Abutment. Berbeda dengan abutment lain yang disebutkan, Spill-through Abutment bukanlah dinding, melainkan dua kolom dengan balok penutup bertumpu di atasnya. Balok topi bertanggung jawab untuk menopang dudukan jembatan, yang pada gilirannya menopang superstruktur jembatan. Karena adanya celah antara kedua kolom tersebut, maka hanya sebagian kecil dari tanggul yang ditopang oleh abutment. Tanah dari tanggul dapat tumpah melalui celah antara dua kolom. Abutment Pile Bent identik dengan abutment spill-through; itu dibedakan oleh fakta bahwa itu didukung oleh satu atau dua tiang daripada kolom. (Tonias, 1995)
14 1.2.10 Dermaga (Piers) Jembatan yang ada terdiri dari dua bentang yang sama dengan dermaga selebar enam kaki di tengahnya. Meskipun tujuannya adalah untuk menghilangkan dermaga tengah untuk mencapai tujuan proyek, ada kemungkinan hal ini tidak dapat dilakukan. “Dermaga adalah struktur yang terletak di ujung bentang jembatan yang menyediakan fungsi dasar bentang pendukung di titik-titik perantara antara penyangga ujung (abutmen)”. (Tonias, 1995) Pilar memiliki tiga fungsi utama yaitu untuk menahan beban sendiri, menopang beban mati dan hidup yang disediakan oleh superstruktur, dan untuk menyalurkan semua beban ke pondasi. Seperti abutmen, ada sejumlah tipe dermaga yang berbeda. Pemilihan jenis dermaga / kolom yang akan digunakan didasarkan pada estetika, bentuk bangunan atas, dan fakta bahwa dermaga / kolom harus membatasi gangguan terhadap lalu lintas yang lewat. Ada enam tipe berbeda dari dermaga. Mereka termasuk kepala martil, kolom bengkok, tiang bengkok, dinding kokoh, integral, dan kolom tunggal. Seperti yang telah dikemukakan sebelumnya, penggunaan tiap jenis dermaga digunakan berdasarkan kriteria yang berbeda (Tonias, 1995). Dalam kasus Rt. 122 jalan layang, digunakan dermaga dinding yang kokoh. “Dermaga tembok yang kokoh (juga dikenal sebagai dermaga dinding yang bersambung) seperti yang disiratkan oleh namanya, terdiri dari dinding kokoh yang menjulur dari pondasi yang terdiri dari pijakan atau tiang pancang”. (Tonias, 1995) Tidak disarankan menggunakan jenis dermaga ini untukmenopang bangunan atas yang lebar karena menyebabkan masalah jarak pandang untuk lalu lintas yang berjalan di bawah jembatan atau jembatan penyeberangan. Jika dermaga dinding yang kokoh digunakan untuk bangunan atas yang lebar, diperlukan penerangan yang tepat. Dalam kasus Rt. 122
15 jalan layang yang lebarnya lebih dari 70 kaki, digunakan dermaga dinding yang kokoh tanpa penerangan yang memadai. Seperti yang dinyatakan sebelumnya, hal ini menyebabkan masalah jarak pandang, yang kami rencanakan untuk dihilangkan dengan desain jembatan layang yang baru dan lebih efektif. 1.2.11 Perletakan (Bearings) Bantalan mungkin merupakan bagian kecil dari jembatan atau jembatan penyeberangan mana pun, tetapi kepentingannya tidak dapat diabaikan. Fungsi utama bantalan adalah untuk mentransmisikan beban dari superstruktur ke substruktur. Ada dua kategori utama bantalan, bantalan tetap dan bantalan ekspansi. Bantalan tetap memungkinkan rotasi di ujung anggota dan menolak terjemahan. Di sisi lain, bantalan ekspansi memungkinkan rotasi dan terjemahan. Jenis pergerakan ini terjadi karena gaya creep, shrinkage, settlement, uplift, loading, dan termal. Bantalan ini juga terkena berbagai jenis pembebanan yang meliputi beban mati bangunan atas, beban hidup lalu lintas, beban angin, dan beban seismik. Di dalam dua kategori bantalan, ada beberapa tipe berbeda. Ini adalah bantalan goyang, bantalan rol, bantalan pelat geser, bantalan pot, bantalan bola, bantalan elastomer, dan bantalan karet timbal. Meskipun ada tujuh jenis bantalan, untuk tujuan jalan layang khusus ini dan pemuatan / dimensinya, kami memilih untuk fokus pada tiga: bantalan rol, bantalan rocker, dan bantalan elastomer. Bagian ini merupakan langkah pertama yang penting dalam menyelesaikan proyek ini. Ini memberikan informasi yang berkaitan dengan berbagai komponen jembatan layang jalan raya. Selain memberikan informasi tentang jalan layang, ini juga memberi kami wawasan tentang bagian lain dari proyek kami, seperti tahap
16 konstruksi dan analisis biaya. 1.3 TUJUAN DAN FUNGSI JEMBATAN 1.3.1 Pendahuluan Sebuah jembatan harus membawa layanan (yang mungkin lalu lintas jalan raya atau kereta api, jalan setapak, utilitas umum, dll.) Melewati rintangan (yang mungkin berupa jalan atau kereta api lain, sungai, lembah, dll.) Dan untuk mentransfer beban dari layanan ke fondasi di permukaan tanah. Pertimbangan fungsional yang memiliki pengaruh terbesar pada pilihan konseptual adalah: • Persyaratan izin (baik secara vertikal maupun horizontal) dan menghindari benturan • Jenis dan besaran muatan yang akan diangkut • Topografi dan geologi situs Pertimbangan ini tidak mungkin ditempatkan dalam urutan kepentingan tertentu; kepentingan relatif mungkin berbeda dari proyek ke proyek dan masing-masing harus dipertimbangkan berdasarkan manfaatnya. 1.3.2 Persyaratan Izin Semua jembatan harus dirancang untuk memastikan, sejauh mungkin, tidak tertabrak oleh kendaraan, kapal atau kereta api yang mungkin lewat di bawahnya. Persyaratan ini biasanya dipenuhi dengan menetapkan izin minimum. Harus diingat bahwa nilai yang dirancang harus memperhitungkan defleksi karena adanya pembebanan yang mungkin terjadi pada struktur jembatan. Persyaratan jarak bebas dengan demikian dapat menentukan bentang jembatan dan juga memiliki pengaruh yang signifikan pada kedalaman konstruksi. Meskipun persyaratan biasanya tidak menentukan secara tepat jenis jembatan, hal itu mungkin saja
17 menghilangkan beberapa kemungkinan. Biasanya, misalnya, jembatan di atas jalan raya utama diharapkan memiliki jarak vertikal minimum sekitar 5,3 meter; bahkan ini mungkin tidak melindunginya dari dampak yang tidak disengaja (misalnya kasus telah terjadi dari jib crane yang dipindahkan pada transporter menjadi bebas dan naik). Selain itu, posisi dermaga harus sedemikian rupa sehingga kemungkinan dampak dari kendaraan yang salah jalan diminimalkan, baik untuk melindungi dermaga maupun kendaraan itu sendiri. Persyaratan ini biasanya dicapai dengan menyetel dermaga mundur pada jarak yang wajar dari tepi jalur lalu lintas. Aturan ketat untuk jarak vertikal dan lateral atas rel kereta api ditetapkan oleh semua otoritas perkeretaapian, dan harus dipatuhi. Otoritas navigasi menentukan jarak bebas di atas sungai, untuk memungkinkan tidak hanya tinggi tiang dan lebar kapal di bawah jembatan, tetapi juga untuk persyaratan khusus dermaga di jalur air (atau di dataran banjir) untuk menghindari kecepatan aliran yang berlebihan dan gerusan tepi sungai. Dalam mempertimbangkan izin vertikal, seorang desainer harus memperhatikan masalah dalam mencapainya. Kemiringan pendekatan untuk jembatan jalan raya biasanya tidak boleh melebihi sekitar 4% dan jembatan kereta api jauh lebih sedikit. Ini sangat penting saat membandingkan jembatan tetap dengan jembatan yang bergerak. 1.3.3 Pembebanan Jenis dan besaran pembebanan memiliki pengaruh yang signifikan terhadap bentuk jembatan. Pembebanan jalan raya menurut sifatnya tidak mungkin untuk ditentukan dengan tepat, baik dalam disposisi atau besarnya. Untuk alasan yang jelas, jembatan jalan
18 raya memerlukan dek tempat lalu lintas dapat berjalan dan (kecuali jika bentangnya terlalu pendek sehingga pelat sederhana cukup untuk merentang di antara abutmen) geladak harus cukup kuat untuk mendistribusikan beban ke balok utama. Secara tradisional, jembatan kereta api dirancang tanpa geladak penuh karena posisi beban ditentukan dan jembatan dapat dibangun dengan rel yang berjalan langsung pada balok penopang. Namun, jembatan kereta api modern, terutama di lingkungan tertentu, memiliki geladak untuk menopang pemberat. Yang terakhir ini diperlukan untuk memberikan pengurangan kebisingan yang memuaskan. Jembatan layanan, mis. pipa, juga dapat membuang dek. Setiap negara memiliki spesifikasi masing-masing untuk besaran beban di jalan raya dan jembatan kereta api. Akhirnya, di Komunitas Eropa, spesifikasi ini akan diganti dengan spesifikasi pemuatan standar Eropa, tetapi sampai saat itu kode nasional akan terus digunakan. Untuk jembatan jalan raya, sebagian besar kode nasional memiliki kesamaan pembebanan yang seragam bersama dengan beban garis (atau rangkaian beban titik) untuk mewakili as roda berat yang terisolasi. Dalam banyak kode, beban seragam mengalami penurunan intensitas dengan bertambahnya panjang jembatan, untuk mengurangi kemungkinan konsentrasi truk berat. Selain itu, ada aturan untuk pemuatan banyak lajur, seringkali dengan asumsi bahwa tidak lebih dari dua lajur yang terisi penuh pada satu waktu, sekali lagi berdasarkan pendekatan probabilistik. Banyak otoritas juga menentukan pemeriksaan untuk satu kendaraan abnormal yang sangat berat. Dalam banyak kode, pengaruh dampak (perbesaran dinamis) dari beban jalan raya secara implisit diperhitungkan oleh spesifikasi beban statis.
19 Beban kereta api lebih bersifat deterministik karena beban kereta api terberat sudah cukup diketahui. Namun, sebagian besar aturan untuk beban rel kereta api memerlukan kalkulasi eksplisit untuk efek tumbukan. Selain itu, gaya yang timbul dari pengereman atau akselerasi kendaraan, efek sentrifugal pada jembatan lengkung, pengaruh suhu dan angin harus diperhitungkan jika relevan. Sementara detail beban yang diterapkan sesuai dengan detail, daripada desain konseptual jembatan, aspek-aspek tertentu dimasukkan ke dalam konsep. Misalnya, jika kendaraan berat tidak normal ditentukan, jembatan akan membutuhkan distribusi beban melintang yang baik. Persyaratan ini dapat menghilangkan bentuk konstruksi tertentu. Efek suhu signifikan untuk tata letak bantalan dan artikulasi struktural, dan beban angin memainkan peran dominan dalam desain konseptual bentang yang sangat panjang, meskipun mungkin tidak signifikan untuk bentang pendek (kecuali, mungkin, untuk fondasi). Kuliah 15B.2 memberikan pengantar rinci tentang pembebanan jembatan. 1.3.4 Topografi dan Geologi Lapangan Terkadang hanya aspek ini yang menentukan bentuk strukturalnya. Sebagai contoh: • Topografi lokasi secara keseluruhan mungkin akan menentukan jalur jalan atau rel kereta api. Hal ini tidak jarang berarti bahwa jembatan harus melintasi jalan lain, rel kereta api atau sungai pada sudut yang cukup besar, yang mengakibatkan bentang miring (Gambar 3). Jalan mungkin berada di tikungan; Meskipun mungkin untuk membelokkan jembatan untuk mengikuti ini, seringkali mahal dan tidak efisien secara struktural, biasanya
20 menentukan penggunaan balok penopang yang kaku bahkan untuk bentang pendek. Jika lengkungannya kecil, mungkin lebih disukai untuk membangun jembatan sebagai rangkaian bentang lurus. • Kondisi pondasi yang buruk akan menyebabkan lebih sedikit pondasi dan karenanya bentang yang lebih panjang. Representasi diagram dari biaya jembatan diberikan pada Gambar 4. Keseimbangan harus ditemukan antara biaya pondasi dan superstruktur untuk meminimalkan biaya total. • Kadang-kadang topografi saja akan menunjukkan solusi tertentu; kasus klasiknya adalah jurang yang dalam dan berbatu yang cocok untuk jembatan lengkung tetap (Gambar 2a). Gambar 1. 3. Gambaran umum jembatan miring
21 Gambar 1. 4. Biaya Jembatan (diagram) Umumnya, lokasi jembatan ditentukan oleh geometri rintangan dan medan setempat. •Namun, jikamemungkinkan, sebaiknyapertimbangkanpenempatan secara hati-hati. Seringkali ada kemungkinan untuk mengurangi ukuran bentang, menghindari penempatan jembatan pada suatu kurva, untuk mengurangi sudut kemiringan, atau meningkatkan kedalaman konstruksi. 1.4 FAKTOR LAIN YANG MEMPENGARUHI PILIHAN KONSEPTUAL 1.4.1 Pendahuluan Selain pertimbangan tujuan dan fungsi jembatan, ada beberapa faktor penting lain yang dapat memberikan pengaruh signifikan terhadap desain konseptual jembatan.
22 1.4.2 Metode Ereksi Sudah lama diketahui bahwa seorang desainer harus mempertimbangkan pada tahap desain metode yang akan digunakan untuk mendirikan jembatan. Memang tidak jarang pertimbangan semacam itu harus dibuat bahkan pada saat pilihan konseptual, karena dapat terjadi bahwa desain yang dangkal paling menarik tidak mungkin untuk didirikan di lokasi tertentu. Misalnya, desain yang bergantung pada pemasangan dalam potongan besar (seperti balok utama kotak), dapat dikesampingkan karena ketidakmungkinan untuk mengangkut potongan tersebut ke lokasi terpencil dengan akses jalan yang tidak memadai. Seringkali, terutama pada bangunan besar, dimungkinkan untuk menyesuaikan distribusi momen dan gaya dalam suatu struktur dengan memilih urutan ereksi tertentu. Kemungkinan ini dapat mempengaruhi pilihan konseptual, mis. perancang persilangan muara tiga bentang utama dengan bentang tengah 200m, dapat mempertimbangkan bahwa pilihan konseptual terbaik adalah gelagar kotak baja yang diikat di dermaga internal sehingga membawa momen lentur memonopoli yang tinggi pada dermaga ini dan momen kendur yang relatif rendah pada bentang tengah. Namun, metode ereksi yang paling nyaman untuk situs ini mungkin dengan mengapung dan mengangkat sebagian besar bentang tengah dalam satu bagian, sehingga menyebabkan momen kendur beban mati yang tinggi pada bentang tengah. Dengan membangun ujung penyangga tinggi dan mendongkrak ujung jembatan ke bawah setelah sambungan mainspan dibuat, momen memonopoli keseluruhan dapat diinduksi untuk melawan momen kendur yang tidak diinginkan. Tentunya solusi ini membutuhkan analisis yang sangat cermat, serta perhitungan fabrikasi dan dimensi precambering untuk mendapatkan profil jalur lalu lintas yang benar,
23 tetapi setidaknya konsepnya akan benar! Ada banyak metode pemasangan jembatan baja; lima yang khas adalah: • Perakitan in situ • Peluncuran • Mengangkat • Kantilever • Geser atau berguling. Kombinasi metode ini dimungkinkan. 1.4.2.1 Perakitan in situ Metode ini melibatkan pemasangan jembatan dari masing-masing komponen atau sub-rakitannya pada posisi akhirnya, biasanya pada pekerjaan palsu atau bentuk dukungan sementara lainnya, membuat sambungan lokasi dan menghilangkan pekerjaan palsu. Cengkeraman yang memadai harus disediakan untuk menutupi seluruh area dek. Adanya pekerjaan palsu untuk sementara waktu dapat memblokir jalan, rel kereta api atau sungai tempat jembatan dibangun. Karena potongan individu yang besar biasanya tidak dilibatkan, ini adalah metode yang dapat dipraktikkan ketika akses ke situs sulit. Perakitan in situ dapat digunakan dalam hubungannya dengan metode ereksi lainnya. 1.4.2.2 Peluncuran Metode ini melibatkan perakitan jembatan di atas roller, lintasan geser atau sepatu roda pada kesejajaran terakhirnya tetapi di sisi penghalang yang akan dilintasi. Setelah selesai, ia didorong atau ditarik ke depan untuk melewati rintangan dan mendarat di bantalan di sisi yang jauh (Gambar 5).
24 Gambar 1. 5. Penyusunan Jembatan Menggunakan Pengapung Meskipun pada prinsipnya sederhana, peluncuran memerlukan lokasi di mana potongan-potongan besar jembatan dapat dibangun sesuai dengan posisi akhir tetapi di pantai. Pengoperasian juga memerlukan kontrol yang sangat hati-hati dan analisis rinci karena, pada berbagai tahapan, bagian jembatan dapat mengalami pembebanan yang sangat berbeda dari yang ada dalam layanan. 1.4.2.3 Mengangkat Metode ini melibatkan pengangkatan bagian swadaya atau seluruh jembatan ke dalam atau dekat posisi akhirnya (Gambar 6). Potongan yang diangkat dapat bervariasi dari jembatan penyeberangan kecil dengan berat beberapa ton, hingga bagian besar dari penyeberangan besar yang beratnya lebih dari 1000 ton. Pengangkatan mungkin merupakan operasi lengkap itu sendiri, atau bagian dari skema ereksi kantilever.
25 Gambar 1. 6. Metode Pengangkatan Bagian Jembatan Pabrik pengangkat dapat berupa derek kecil untuk jembatan kecil, hingga derek apung yang sangat besar untuk bagian utama jembatan muara; sebagai alternatif, derek atau dongkrak pada bagian jembatan yang sudah dipasang dapat digunakan. Oleh karena itu, posisi dan topografi situs akan memiliki pengaruh yang signifikan pada pilihan konseptual. 1.4.2.4 Kantilever Metode ini melibatkan pembangunan jembatan, biasanya terus menerus selama beberapa bentang, secara progresif dari satu atau kedua abutmen, dengan memasang bagian ke ujung bagian yang sudah didirikan (Gambar 7). Rentang jangkar diangkat atau
26 dipasang di tempat, dan bagian-bagian kemudian dikantilever dari sini dengan mengangkat dari permukaan tanah, atau berjalan di sepanjang geladak dan menurunkan dari ujung. Posisi situs dan akses ke sana akan menentukan ukuran potongan yang didirikan dan ini pada gilirannya akan mempengaruhi pilihan awal konsep struktural. Kantilever adalah metode yang ideal untuk mendirikan jembatan penyangga kabel, menggunakan penopang sebagai penyangga kantilever saat pekerjaan berlangsung. Gambar 1. 7. Tipe Mendirikan Kantilever pada Jembatan Kabel
27 1.4.2.5 Geser atau berguling Metode ini melibatkan pembangunan jembatan diimbangi secara lateral dari lokasi akhir dan kemudian mendongkrak dan menariknya ke samping ke posisi akhirnya. Ini biasanya digunakan untuk mengganti jembatan yang ada yang tidak dapat dihentikan layanannya untuk waktu yang lama. Untuk alasan yang jelas, ini hanya mungkin digunakan untuk jenis situs yang sangat terbatas. 1.4.3 Keterampilan dan Bahan Konstruksi Lokal Tidak perlu dikatakan lagi bahwa jembatan harus disesuaikan dengan teknologi lokal. Tidaklah bijaksana untuk menentukan desain yang canggih pada baja high tensile las jika semua material dan tenaga kerja harus diimpor. Pertimbangan ini berlaku tidak hanya untuk jembatan kecil - Jembatan Hooghly dengan bentang 460 m baru di Calcutta, yang sedang dibangun pada tahun 1992, dirancang sebagai jembatan penyangga kabel terpaku; Keterampilan memukau masih tersedia di India dan baja lokal bisa memberikan masalah dengan pengelasan lokasi; desain tersebut terbukti merupakan solusi ekonomis sedangkan di Eropa mungkin tidak ada riveter yang masih ada dan baja yang dapat dilas adalah norma. 1.4.4 Inspeksi dan Pemeliharaan di Masa Mendatang Pentingnya inspeksi dan pemeliharaan di masa mendatang tidak dapat terlalu ditekankan, baik pada desain konseptual maupun tahap desain rinci. Ada sedikit keraguan bahwa terlalu sedikit perhatian yang diberikan padanya di masa lalu, akibatnya banyak jembatan, jika tidak memuaskan, telah rusak karena kesulitan dalam pemeriksaan dan pemeliharaan. Sangat penting bahwa di lokasi di mana akses sulit (baik secara fisik atau karena akan menyebabkan gangguan layanan) rincian yang memburuk harus dihindari sejauh
28 mungkin. Ini akan dipertimbangkan lebih lanjut dalam berbagai hal, misalnya apakah sebuah jembatan harus berupa rangkaian bentang sederhana atau harus kontinu. Pada tahap desain konseptual, seorang desainer harus mempertimbangkan apakah layak menggunakan material seperti baja tahan cuaca atau mungkin apakah struktur harus ditutup sepenuhnya dengan material non-perawatan untuk melindunginya dan memberikan akses untuk inspeksi. Salah satu dari cara-cara ini dapat mengakibatkan, misalnya, persyaratan untuk jarak bebas yang lebih besar dari jembatan di atas penghalang yang akan dilintasi. Mereka mungkin harus dipertimbangkan bersama dengan tata letak skema keseluruhan. Misalnya, topografi mungkin menunjukkan bahwa perubahan kecil dari kesejajaran dapat mengakomodasi jarak yang lebih besar dengan sedikit atau tanpa biaya tambahan. 1.4.5 Aspek Estetika dan Lingkungan Munculnya jembatan dalam beberapa tahun terakhir menjadi hal yang sangat penting. Seringkali, sebuah skema mengambil jalan atau rel kereta api melalui area yang sangat indah dan sangat penting bahwa setiap bangunan sesuai dengan lingkungan ini dan tidak mempengaruhi mereka secara negatif. Banyak pihak berwenang menganggap bahwa ada beberapa jembatan yang sebenarnya berkontribusi pada lingkungan dengan memberikan fokus yang menarik pada pemandangan yang kosong; Jembatan Severn adalah contoh tipikal. Sayangnya, ada banyak jembatan yang justru sebaliknya. Tak jarang, masalah tersebut bisa dihindari dengan mengikuti beberapa aturan sederhana. Misalnya, secara umum diterima bahwa jembatan lebih estetis dengan jumlah bentang yang ganjil daripada bilangan genap. Selain itu, tingkat pendalaman di dermaga bisa menambah daya
29 tarik. Gambar 8 menunjukkan lokasi tipikal untuk jembatan penyeberangan jalan raya, dengan sejumlah solusi yang mungkin, yang mana pun biasanya layak secara struktural. Tidak diragukan lagi bahwa struktur 3 bentang lebih menarik daripada struktur dua bentang. Oleh karena itu, kecuali ada kontra-indikasi lain, pilihan konseptual mungkin cenderung mengarah pada solusi 3-rentang. Gambar 1. 8. Tipe Elevasi pada Jembatan Layang Jalan Raya
30 Pada Bagian 3.3 disebutkan bahwa pada jembatan kereta api, dimungkinkan untuk memasang rel langsung pada gelagar utama. Sayangnya pengaturan ini menimbulkan emisi kebisingan tingkat tinggi sehingga biasanya tidak dapat diterima, terutama di daerah perkotaan. Penyediaan pelat lantai beton bersama-sama dengan penggunaan pemberat dan kemungkinan pemasangan rel elastomer dapat menghasilkan peningkatan yang dramatis dan menunjukkan di mana pilihan yang “jelas” dapat dimodifikasi dengan pertimbangan lingkungan. 1.5 PERTIMBANGAN RINCI - JEMBATAN GIRDER 1.5.1 Pendahuluan Dalam Bagian 3 dan 4 pertimbangan diberikan pada sejumlah aspek umum yang harus dipertimbangkan oleh seorang desainer dalam membuat pilihan konseptual. Pada bagian ini, perhatian akan difokuskan pada beberapa hal yang lebih rinci sebagai pengantar bentuk-bentuk konstruksi tertentu yang dibahas dalam perkuliahan lainnya. Karena sebagian besar jembatan adalah tipe gelagar sederhana, perhatian akan terkonsentrasi pada ini. 1.5.2 Dek Penampang melintang yang khas dari jembatan jalan raya bentang pendek ditunjukkan pada Gambar 9. Untuk alasan yang jelas, jembatan semacam itu membutuhkan dek tempat lalu lintas dapat berjalan. Dek harus cukup kuat untuk mendistribusikan beban lokal ke gelagar utama. Untuk struktur multi-gelagar seperti itu, terdapat sedikit pilihan konseptual bagi seorang desainer - berdasarkan pengalaman telah ditemukan bahwa pelat beton bertulang dengan tebal antara sekitar 200 dan 300mm, yang didukung pada sekitar pusat 3 - 3,5m cocok untuk sebagian besar tujuan. Untuk struktur bentang
31 besar, solusi gelagar kembar menjadi lebihmenarik dan geladak yang lebih tebal, mungkin dengan kedalaman yang bervariasi, diperlukan atau balok penopang silang harus diperkenalkan. Hanya di jembatan yang beratnya sangat tinggi (misalnya jembatan bentang panjang, atau jembatan bergerak) biasanya perlu untuk berpikir lebih jauh dari ini. Gambar 1. 9. Tipe Cross Section dari Jembatan Jalan Raya Jalur Tunggal Salah satu kemungkinan untuk mengurangi berat dek adalah penggunaan beton ringan (contohnya adalah Jembatan Friarton dengan bentang utama 174m di Inggris dimana dek telah dibangun sebagai pelat beton bertulang ringan). Namun, alternatif yang lebih normal untuk pelat beton bertulang adalah dek pelat baja yang dikeraskan secara ortotropis. Banyak tata letak telah dicoba, beberapa di antaranya menderita kelelahan dini akibat tekanan lalu lintas yang berulang. Sekarang tampaknya ada kesepakatan umum di Eropa bahwa penampang yang ditunjukkan pada Gambar 10 adalah solusi “mutakhir” untuk dek baja pada tahun 1992.
32 Gambar 1. 10. Dek Baja Ortotropik Akhirnya, harus ditekankan bahwa dalam desain modern dek, baik dari beton bertulang atau pelapisan baja kaku, akan selalu disambungkan ke gelagar di bawahnya sehingga berfungsi secara komposit dalam menahan momen lentur yang dikenakan padanya. Dalam kasus dek beton, sambungan ini akan dibuat menggunakan konektor geser (lihat Gambar 9) dan dalam kasus dek baja dengan sambungan langsung (biasanya pengelasan atau baut pegangan gesekan berkekuatan tinggi). 1.5.3 Tata Letak Khas Jembatan Rentang Pendek danMenengah Gambar 8 dan gambar 11 - 12 menunjukkan sejumlah tata letak tipikal untuk jembatan jenis ini dengan indikasi dimensi. Komentar telah dibuat di Bagian 4.5 tentang aspek estetika. Pada bagian ini, beberapa pertanyaan teknis mengenai alternatif dibahas. Sebagai contoh: • Apa keuntungan relatif dari membuat bentang pelat melintang antara balok utama (Gambar 11 a, b, c, d dan f) atau membuatnya merentang secara longitudinal antara balok-balok melintang yang membentang di antara balok-balok memanjang (Gambar 11 e)?
33 • Haruskah pelat menjadi satu-satunya media distribusi untuk memindahkan beban lalu lintas dari permukaan jalan raya ke balok utama longitudinal, atau apakah akan digunakan balokbalok melintang tambahan dan / atau penguat melintang? • Haruskah pelat memiliki kedalaman konstan atau variabel? • Haruskah gelagar longitudinal utama dibuat dari bagian yang digulung atau dibuat (misalnya gelagar pelat atau gelagar kotak)? • Haruskah balok utama didesain kompak atau tidak kompak? • Apakah gelagar utama harus memiliki kedalaman konstan atau variabel? • Haruskah balok utama disambung di atas tiang atau tidak? Jika terus menerus, ke dalam berapa bentang penyeberangan harus dibagi? • Berapa kedalaman balok utama? • Apakah ada manfaatnya menggunakan konstruksi selain balok penopang sederhana, mis. bingkai portal. • Bagaimana beban lingkungan, mis. angin, suhu, dipenuhi? Gambar 1. 11. Tipe Cross Sections Untuk Jembatan Jalan Raya
34 Jembatan yang ditunjukkan pada Gambar 5, 8, 11 dan 12 semuanya adalah struktur nyata; Gambar 11, secara khusus, mengidentifikasi enam jenis penampang melintang untuk jembatan jalan raya, yang kesemuanya telah berhasil digunakan. Pada akhirnya, pengujian pada tahap desain mendetail adalah tata letak mana yang paling ekonomis untuk lokasi tertentu. Untuk mengatasi pertanyaan ini mungkin memerlukan sejumlah besar perhitungan coba-coba. Namun, ada gunanya untuk memberikan beberapa pedoman pada tahap desain konseptual (tidak harus dalam urutan yang sama seperti pertanyaan di atas!): Gambar 1. 12. Tipe Cross Section Jembatan Kereta Api
35 • Jika pelat dibuat merentang secara melintang di antara balokbalok utama longitudinal, jarak gelagar dibatasi pada 3 - 3,5m (kecuali pelat yang lebih tebal digunakan; pelat semacam itu kemungkinan besar memiliki kedalaman yang bervariasi). Oleh karena itu, jika jalur lalu lintas lebar, terutama dalam kasus bentang yang panjang, mungkin diperlukan girder utama dalam jumlah besar yang tidak ekonomis. Di sisi lain, girder utama dengan jarak lebar membutuhkan penggunaan girder melintang yang tidak berkontribusi untuk membawa momen lentur longitudinal. Oleh karena itu, untuk jalur lalu lintas yang sempit, terutama pada bentang yang pendek, pengaturan ini sepertinya tidak ekonomis. • Ketika pelat beton terbentang di antara balok-balok melintang, efek tekukan lokal menyebabkan tegangan ke arah yang sama dengan tegangan tekuk keseluruhan. Oleh karena itu, efeknya sering kali bersifat aditif dan pelat harus dirancang untuk memungkinkan hal ini. • Dek pelat baja hampir selalu dirancang untuk merentang di antara gelagar melintang karena, jika merupakan bagian dari sayap tekan keseluruhan dari gelagar utama, bagaimanapun juga, akan memerlukan pengerasan longitudinal. • Sebuah alternatif untuk gelagar melintang, untuk mengurangi jumlah gelagar longitudinal tetapi masih memungkinkan pelat merentang secara melintang, ditunjukkan pada Gambar 11d, di mana penyangga bagian kecil memanjang menopang pelat dan ditopang secara bergantian dari gelagar utama. • Biasanya dalam jenis bentang di mana beberapa gelagar longitudinal dengan pelat bentang melintang merupakan solusi ekonomis, akan ditemukan bahwa pelat akan cukup untuk mendistribusikan momen lentur memanjang di antara gelagar
RkJQdWJsaXNoZXIy MTM3NDc5MQ==