JEMBATAN MISSISSIPPI DAN AIR BELITI Sohei Matsuno,Aditya, dan Eko Aprianto Nugroho, Universitas Gunadarma, Jakarta Selatan

ABSTRAK

Mencari penyebab jatuhnya jembatan yang terjadi di tempat yang jauh tanpa investigasi langsung. Jatuhnya jembatan 35W di atas sungai Mississippi di Amerika Serikat (USA) adalah studi kasus yang dibahas dalam wacana yang mengilustrasikan kejadian pada jam sibuk lalu-lintas, 1 Agustus 2007. Penulis menjelaskan analogi jatuhnya jembatan 35W dengan jembatan Air Beliti. Pertama, penulis mengkonfirmasikan status jembatan setelah jatuh dengan mempelajari gambar-gambar yang diambil di lokasi kejadian jatuhnya jembatan. Kedua, penulis memperkenalkan dua kategori yang dominan yaitu ‘kelelahan dan korosi’ dan menjelaskan bahwa terakhir jembatan itu sudah diperiksa secara rutin dan tidak menunjukkan adanya tanda-tanda akan jatuh. Jadi penyebab jatuhnya jembatan adalah dampak kelelahan (metal fatigue) kecuali adanya sabotase. Ketiga, penulis menjelaskan urutan kejadian jatuhnya jembatan yang dapat menjelaskan status tanpa kontradiksi. Terakhir, penulis berpendapat bahwa kesalahan kemungkinan besar ada pada struktur jembatan. Tidak diperhitungkannya pada awal rencana gaya yang berubah-ubah yang menyebabkan kelelahan (metal fatigue) pada chord tertentu yang lebih rendah. Ini merupakan penyebab runtuhnya jembatan. Kata Kunci

Jembatan jatuh, Analisis Kausalitas, Kelelahan logam yang tidak diperhitungkan.

1. Pendahuluan

Bridge Condition Rating (BCR) adalah indeks kondisi jembatan dipergunakan pada metode NYSDOT (New York State Departement of Transportation) dalam Bridge Management dan Inventory Manual. Penilaian secara keseluruhan kondisi jembatan dapat dirumuskan sebagai:

BCR : Indeks kondisi jembatan Component rating : rasio komponen yang merupakan kondisi tiap jembatan Weight : bobot komponen 1. Penilaian kondisi jembatan Ada 9 tingkat penilaian kondisi yang diberikan

oleh NYSDOT pada Bridge and Tunnels Annual Condition Report, yaitu dari 1 sampai 9, namun yang sering diberikan hanya dari 1 sampai 7, untuk nilai 9 adalah kondisi komponen tidak diketahui (tidak terlihat), seperti pondasi jembatan dan tiang- tiang yang tertanam, nilai 8 adalah bila kondisi jembatan tidak mempunyai komponen yang ditinjau. Penilaian secara umum dapat dibedakan sebagai berikut: a. Nilai 1 adalah penurunan kondisi dalam keadaan gagal, terjadi kerusakan penurunan kondisi secara keseluruhan b. Nilai 3 adalah jembatan tidak dapat berfungsi seperti desain yang direncanakan, terjadi kerusakan penurunan kondisi serius c. Nilai 5 adalah terjadi kerusakan (penurunan kondisi) minor d. Nilai 7 adalah kondisi baru : tidak terjadi penurunan kondisi

Sedang nilai 2,4 dan 6 adalah nilai antara nilai-nilai kondisi diatas Pengelompokan persentase kerusakan ada pada tabel 2.1. 2. Pembobotan komponen NYSDOT digunakan 13 komponen atau elemen jembatan dalam analisis BCR. Bobot 13 komponen itu dapat diuraikan dalam Tabel 2.2.

Tabel 2.1 Jenis kerusakan berdasarkan Tingkatannya

Tabel 2.2 Bobot komponen Jembatan

3. Sistim penilaian akhir Sistem penilaian jembatan secara visual dengan BCR dihasilkan nilai kondisi akhir jembatan. Hasil akhir ini digunakan 3 angka dibelakang koma agar hasilnya lebih teliti. Kriteria yang digunakan oleh BCR menurut NYSDOT dalam Bridge and Tunnels Annual Condition Report untuk penilaian akhir diuraikan dalam Tabel 2.3.

Tabel 2.3 Nilai akhir kondisi jembatan

ASPEK DASAR

Jembatan yang membentang di atas Sungai Mississippi terdiri atas tiga bentang (span) bersambung dengan rangka Warren. Bentang utama (center span) mempunyai dua gelagar (penopang) rangka yang terbagi atas 12 unit bingkai (frame) dan dipisahkan oleh 13 batang tegak (vertical chord). Setiap bingkai terdiri atas batang atas (upper chord), batang bawah (lower chord), batang diagonal (diagonal chord), dan batang tegak/vertikal (bagian yang tidak terlalu penting kecuali batangbatang yang berada di bentangan tengah). Rangka-rangka batang bentang sisi kiri dan kanan masing-masing mempunyai 8 unit bingkai, masing-masing pada kedua ujungnya mempunyai bagian yang disebut approach viaduct (oprit), yaitu bagian yang berfungsi sebagai jalan di atas jembatan tersebut. Kegagalan teknis struktural terjadi pada bentang utama (sepanjang 139 m). Kegagalan ini diikuti oleh kegagalan pada dua bentang sisi kiri dan kanan (masing-masing sepanjang 91.7 m) dan empat approach viaduct (panjang total 260 m). Dengan demikian, sumber utama malapetaka adalah kegagalan pada bentang utama, dan oleh karena itu pembicaraan selanjutnya terfokus pada bentang utama.

STATUS JEMBATAN YANG RUNTUH

Bagian bentang utama jembatan yang runtuh bertumpu pada dasar sungai yang berada langsung di bawahnya. Kerusakan yang signifikan terlihat pada kedua ujungnya. Pada ujung tepi sungai bagian kiri terhujam gelagar rangka, kelihatan berdiri tegak di dasar sungai sedangkan pada tepi sugai bagian kanan gelagar rangka itu terpilih dan jatuh menyamping ke bagian yang lebih rendah. Lempengan dek beton, karena terpisah dari gelagar rangka, jatuh ke air pada kedua ujungnya, sedangkan bagian tengahnya tertekuk tetapi masih melekat pada gelagar rangka yang jatuh tertegak. Pilar (pier) bentang utama pada tepi sungai sebelah kiri mendobrak ke arah sungai, lebih jelas lagi pada bagian bawah. Bantalan masih tetap ada pada bagian atas pilar. Pilar pada bagian tepi sungai bagian kanan tidak membentur. Bantalan tidak kelihatan pada tampilan gambar, karena itu tidak dapat dipastikan keadaannya apakah masih utuh. Pada tepi sungai bagian kiri, gelagar rangka sisi kiri sampai terbelah pada bagian tengah bentang, meluncur dari pilar bentang utama dan tersandar pada bentangan itu. Bantalan sisi hulu dan bantalan sisi hilir bingkai pertama rangka bentang utama masih utuh, masih terhubungkan dengan bingkai pertama rangka bentang sisi kiri, tidak berubah seperti sebelum runtuh. Dilihat dari antara bagian-bagian bingkai pertama bentang utama, batang-batang atas terlepas dari rangka bingkai kedua dan menggantung pada batang bingkai pertama bentang utama pada hal sebelum runtuh bagian-bagian itu tersambung satu sama lain. Bagian bawah dari batang tegak juga terlepas dari bingkai kedua dan menggantung pada bingkai pertama, pada hal sebelumnya bagian-bagian itu terhubung satu sama lain sebelum runtuh. Namun, batang tegak bagian atas hilang. Pada tepi sungai

bagian kanan, beberapa bingkai rangka bentang utama dan bentang sisi kanan pada bagian tengah pilar jatuh menyamping ke sisi bagian bawah dan bingkai rangka bagian atas tersandar terbalik pada pilar bagian atas. Bingkai rangka bagian bawah tersandar ke tanah pada pilar bagian bawah yang berada di bawah lempeng dek beton. Oprit (Approach viaduct) jatuh dari pilar pada kedua ujungnya, yang juga merupakan penunjang gelagar bentang sisi kiri dan kanan. Oprit (Approach viaduct) lainnya pada setiap tepi sungai juga terpengaruh dan keluar dari pilarnya masing-masing. SEBAB DAN MEKANISME KERUNTUHAN Batang bawah bagian hulu bentang utama bingkai kedua terputus pada sendi yang menghubungkan bingkai pertama dengan kedua. Inilah permulaan dari kegagalan yang beruntun. Ketika rangka bagian hulu mulai runtuh, ia menarik rangka yang di bawahnya melalui gelagar hulu. Kemudian, batang bawah dari bagian hilir bingkai kedua terputus pada sendi yang menghubungkan bingkai pertama dengan yang kedua. Kedua rangka bentang utama dari tepi sungai sebelah kiri jatuh ke dasar sungai setelah menghancurkan bentang hulu (berkelanjutan dari bingkai pertama dan kedua) pada sendi yang menghubungkan bingkai 2 dengan bingkai 3. Goncangan pada saat jatuhnya yang keras menyebabkan lempengan beton pecah dan ambruk sepanjang, kurang lebih 20 m dari ujung pilar. Pilar pada bagian itu tertarik oleh rangka yang jatuh dan ambruk ke sungai. Setelah kehilangan tekanan dari rangka bentang utama, bentang sisi kiri pada bagian ini pecah menjadi dua pada bentang utamanya dan bagian yang mengarah ke sungai tersandar pada pilar yang menimbulkan kerusakan yang tidak berarti. Pergerakan jatuhnya bentang utama dimulai dari ujung kiri tepi sungai, kemudian menjalar ke bagian kanan tepi sungai menarik jatuh rangka-rangka pada

ujung ini. Karena batang bawah tidak terlepas maka tidak mungkin rangka-rangka itu jatuh kecuali terbalik dan jatuh menyamping ke arah sisi atas sepanjang kurang lebih 20 m bagian atas pilar. Gerakan ini menyebabkan bengkokan rangka-rangka bentang utama dan bentang sisi kiri dan kanan sepanjang masing-masing 10 m. Lempeng dek beton pada bagian ini hancur dan jatuh ke sungai. Runtuhnya rangka bentang sisi kiri dan kanan dan rusaknya oprit (approach viaduct) yang bersebelahan semuanya disebabkan oleh efek domino yang diawali oleh runtuhnya gelagar rangka bentang utama. Pertanyaan akhir yang perlu diajukan adalah, “Mengapa batang bawah bentang utama pada sisi kiri sungai lepas?” Jawaban atas pertanyaan ini lah yang menjadi penyebab runtuhnya jembatan. Sebelum masuk ke pembicaraan topik akhir, mari terlebih dahulu kita mantapkan pengetahuan awal kita. Penyebab runtuhnya sebuah jembatan baja yang dirawat secara normal tanpa peringatan awal atau defleksi yang berarti adalah “kelelahan” (fatigue, misalnya pada “kelelahan metal” atau “metal fatigue”), kecuali kalau terjadi sabotase. “Kelelahan” adalah fenomena terjadinya keretakan pada bahan material bila mengalami tekanan yang berulang-ulang (tekanan berulang-ulang dan ketegangan). Karena tekanan itu, bahan atau logam akan pecah dengan tekanan yang berulang-ulang meskipun lebih kecil dari tekanan yang statis (tidak berulang-ulang). Jembatan yang runtuh di atas Sungai Mississippi terdiri atas 12 bingkai pada bentang utama. Yang menahan tekanan berulang-ulang beban kendaraan adalah bagian-bagian yang menjadi bagian bingkai ke-4 dihitung dari ujung bentang utama ke bagian penunjang. Namun dari, kelelahan seperti ini seharusnya sudah diperhitungkan ketika desain jembatan dibuat karena ini termasuk pengetahuan dasar di tingkat pendidikan strata 1. Karena kesalahan terjadi pada bingkai yang ke-2, seharusnya ada penyebab lain yang menimbulkan “kelelahan”

pada posisi yang tidak terduga. Secara konvensional jembatan seukuran Jembatan Mississippi disangga oleh sebuah bantalan engsel pada satu ujung dan oleh bantalan roda (roller shoes) pada ketiga ujung penyangga yang lain. Cara terbaru perletakan ialah bahwa keempat titik penyanggaan dilengkapi dengan bantalan karet. Dengan cara-cara ini, system perletakan dapat mengakomodasikan pemuaian dan penciutan (kontraksi) jembatan karena perubahan suhu. Kaki jembatan yang membentang di atas Sungai Mississippi tidak dilengakapi dengan bantalan roda. Kemudian, apakah ada bantalan karet? Bantalan ini tidak teridentifikasikan dengan jelas pada tayangan gambar yang dapat ditangkap. Namun, walaupun ada, ketebalan bantalan karet terlalu tipis, barangkali kurang dari 10 cm. Di Indonesia, yang perubahan udaranya berfluktuasi sebesar 30 derajat celcius dan ini jauh lebih rendah dibandingkan dengan di Amerika Serikat yang dapat mencapai 60 derajat celcius, diperlukan bantalan karet setebal 20 cm. Jembatan Air Beliti dengan bentang sepanjang 50,29 m, secara keliru dilengkapi dengan engsel pada kedua ujungnya. Semua batang bawah yang paling ujung, bagian yang mengalami pengaruh perubahan suhu yang paling penting, menjadi bagian yang menanggung perubahan suhu dan kontraksi, dan ini menimbulkan keretakan karena kelelahan. Keruntuhan jembatan dipicu oleh lepasnya batang-batang bawah (ujung). Bantalan-bantalan pada Jembatan Mississippi menghambat perubahan panjang jembatan karena perubahan cuaca. Selanjutnya, kami akan menjawab dua pertanyaan lagi. Pertanyaan-pertanyaan itu adalah sebagai Berikut: 1. “Mengapa diskoneksi tidak terjadi pada

bagian paling ujung batang bawah tetapi pada bingkai ke-2 batang bawah?

2. “Mengapa batang bawah pada ujung sisi kanan tepi sungai tidak terlepas padahal jembatan itu simetris?”

Jawaban atas pertanyaan-pertanyaan itu adalah sebagai berikut.

1. Jembatan Air Beliti adalah jembatan yang hanya mempunyai satu-bentang rangka sederhana yang tidak mengalami tekanan yang berubah-ubah karena perubahan berat kendaraan. Ia hanya dipengaruhi oleh perubahan tekanan pada bantalan penyangga pada kedua ujung. Sebaliknya, Jembatan Mississippi mempunyai tiga rangka dengan tiga bentangan yang bersambungan satu sama lain dan yang menahan perubahan tekanan disebabkan oleh berat kendaraan. Kondisi yang paling krusial terjadi karena pengaruh gabungan berat kendaraan (terbesar pada bingkai ke-4) dan bantalan (terbesar pada bingkai ke-1).

2. Jembatan itu sendiri simetris sedangkan gesekan fungsional pada bantalan tidak. Gesekan yang lebih besar terjadi pada pilar di sebelah tepi kiri sungai dibandingkan dengan yang di sebelah kanan (barangkali tiga kali lebih besar) dari tenaga yang ditimbulkan oleh perubahan suhu yang terjadi. Tenaga yang berubah-ubah pada bantalan di sebelah kanan lebih kecil dari perubahan tenaga yang dihasilkan, namun lebih rendah dan tidak menimbulkan kelelahan.

REFLEKSI

Setelah mengenal penyebab runtuhnya Jembatan Air Beliti dan menyadari adanya ratusan jembatan mempunyai kelemahan yang sama dengan Jembatan Air Beliti di Indonesia, kami memperluas penelitian kami pada 30 buah jembatan lainnya di Sumatera Selatan. Kami menemukan dua buah jembatan lagi yang telah menunjukkan kerusakan karena “kelelahan.” Masalah itu telah dilaporkan

kepada Ketua Seksi Jembatan, Ir. Y. pada Kantor Pengembangan Daerah. Team beliau (tidak termasuk kami) melakukan pemeriksaan terhadap jembatan-jembatan itu (Jembatan Air Pangi dan Jembatan Air Linsing). Hasilnya, “tim tidak menemukan adanya kerusakan.” Hal itu dilaporkan kepada Direktur Jaringan Infrastruktur Regional, pada waktu itu dijabat Dr. X Jawabannya adalah, “Anda membunuh saya dengan mengatakan begitu.” Sayangnya, Beliau meninggal tidak lama kemudian. Masalah itu telah dipublikasikan di dua jurnal akademik, yaitu pada jurnal Universitas Trisakti (dalam bahasa Inggris) dan Universitas Tarumanagara (dalam bahasa Indonesia) dalam tahun 2000, yang memprediksikan runtuhnya kedua jembatan itu pada awal tahun 2000-an. Namun, masyarakat dikuasai oleh opini penyebab runtuhnya jembatan “karena umur dan kelebihan beban” dan menolak atau tidak mau mempercayai penyebab lain yang kami ajukan. Kedua jembatan itu runtuh pada pertengahan tahun 2000-an (tahun 2005-2006). Untuk memastikan atau menolak penyebab yang saya ajukan tidak diperlukan banyak bukti. Untuk melihat buktinya, periksalah potongan diputus pada batang bawah sisi hulu sebelah kiri terdapat tanda beach mark (metal fatigue = tanda kelelahan logam) atau tidak. Kasus Jembatan Mississippi menunjukkan perkembangan yang berbeda dengan Jembatan Air Beliti. Apakah penelitian memberikan penyebab yang sebenarnya tergantung dengan benar tidaknya kita menemukan penyebabnya.

Gambar: Konsep struktural Jembatan Mississippi (dari hulu) Legenda:

LV: left viaduct (oprit sebelah kiri)

LSS: left side span (betang sebelah kiri)

CS: center span (betang utama)

RSS: right side span (bentang sebelah kanan)

RV: right viaduct (oprit sebelah kanan)

RW: Railway (jalur kereta api)

LRS: left rubber shoes (bantalan karet sebelah

kiri)

LP: left pier (pier sisi kiri)

LB: left base (dasar kiri)

CL: center line (garis tengah)

WL: water level (muka air)

RRS: right rubber shoes (bantalan karet

sebelah kanan)

RP: right pier (pier sisi kiri)

CDS: concrete deck slab (lempengan beton)

UC: upper cord (batang atas)

LC: lower chord (batang bawah)

D: diagonal (diagonal)

V: vertical (vertikal)

LF1: left side span’s 1st frame (bingkai ke-1

bentang sebelah kiri)

RF1: right side span’s 1st frame (bingkai ke-1

bentang sebelah kanan).

CF1-4, 12: bingkai ke-1-4, 12 dari bentang

utama.

1. Tempat dimana terjadi diskoneksi awal

pada batang bawah (sisi atas dan bawah)

2. Tempat dimana terjadi diskoneksi vertical

(sisi atas)

3. Tempat terjadinya diskoneksi vertikal (sisi

bawah)

4. Tempat terjadinya diskoneksi pada batang

atas (sisi atas dan bawah)

REFRENSI

1. Masalan Hasan, Novita Sari, Arvan Zulhandi, Sohei Matsuno, “What’s the matter with current engineering? - Lessons of Air Beliti Bridge fall along Asian Highway -”, 18–29 November 1999, CONFERENCE PROCEEDINGS, 17th CONFERENCE OF THE ASEAN FEDERATION OF ENGINEERING ORGANIZATIONS, Singapore

2. Novita Sari, Arvan Zulhandi, Sohei Matsuno, “A study on the collapse of Air Beliti Bridge” No. 8, Aug., 2000, Jurnal Penelitian dan Karya Ilmiah, Trisakti Univ. (Usakti)

3. Sohei Matsuno, Novita Sari, Arvan Zulhandi, “A technical trouble at Kramasan Fly-over Bridge.” No. 8, Aug. 2000, Jurnal Penelitian dan Karya Ilmiah, Usakti

4. Sohei Matsuno, Yusnoveri, “Studi Identifikasi Keruntuhan Jembatan Air Beliti” No. 1, Maret/2000, Jurnal Teknik Sipil, Tarumanagara Univ. (Untar).

5. Sohei Matsuno, “Kesalahan Teknis pada Bagian Oprit Jembatan Layang Kramasan” No.2, Juli/2000, Jurnal Teknik Sipil, Untar

6. Sohei Matsuno, Hazairin Samaula, “A study on settlement at the approach embankment of Bayung Lincir Bridge” No. 3, Nov. 2000, Jurnal Teknik Sipil, Untar

(1) The Bridge over the Mississippi River before collapse (from right bank-upper side)

(2) Bird-eye view from left bank-lower side

(3) Left-bank end of center span (from lower side)

(4) Left-bank-center-span pier and side span leaning upon pier (from lower side)

5) Right-bank end of center span (from upper side)