Teknik Jembatan II

MACAM-MACAM KONSTRUKSI JEMBATAN

A. Jembatan Rangka Batang (Truss)

Jembatan Rangka Batang terdiri dari dua rangka bidang utama yang diikat

bersama dengan balok-balok melintang dan pengaku lateral. Rangka batang pada

umumnya dipakai sebagai struktur pengaku untuk jembatan gantung

konvensional, karena memiliki kemampuan untuk dilalui angin (aerodinamis)

yang baik. Beratnya yang relatif ringan merupakan keuntungan dalam

pembangunannya, dimana jembatan bisa dirakit bagian demi bagian.

Jembatan rangka batang jarang terlihat memiliki estetika yang baik, namun

untuk jembatan rangka yang panjang dan besar faktor itu tidak begitu kentara

karena pengaruh visual dalam skala besar. Contoh terkenal dari jembatan rangka

batang baja yang artistik adalah jembatan Sydney Harbour di Australia dan

jembatan New River George di West Virginia (USA), dimana keduanya

merupakan jembatan rangka batang yang berbentuk pelengkung.

Gambar 1. Jembatan Rangka Batang Pelengkung

Sydney Harbour, Australia

1

Teknik Jembatan II

Gambar 2. Jembatan Rangka Batang Pelengkung

New River George, West Virginia

Jembatan rangka batang ada beberapa tipe. Disain, lokasi, dan bahan-bahan

peyusunnya menentukan tipe rangka batang apa yang akan dipakai. Pada awal

masa revolusi industri, jembatan balok dengan tambahan rangka batang

berkembang sangat cepat di Amerika. Salah satu rangka batang yang terkenal

adalah rangka batang Howe, yang dipatenkan oleh William pada tahun 1840.

Inovasinya merupakan perkembangan dari rangka batang Kingpost, bedanya

ditambahkan batang vertikal diantara batang diagonalnya.

Gambar 3. Tipe-tipe Rangka Batang

2

Teknik Jembatan II

Kelebihan Jembatan Rangka Batang

Gaya batang utama merupakan gaya aksial

Dengan sistem badan terbuka (open web) pada rangka batang dimungkinkan

menggunakan tinggi maksimal dibandingkan dengan jembatan balok tanpa

rongga.

Kedua faktor diatas menyebabkan pengurangan berat sendiri struktur.

Disamping itu, ukuran yang tinggi juga mengurangi lendutan sehingga struktur

lebih kaku. Keuntungan ini diperoleh sebagai ganti dari biaya pabrikasi dan

pemeliharaan yang lebih tinggi. Jembatan rangka batang yang konvensional

paling ekonomis untuk bentang sedang.

Kelemahan Jembatan Rangka batang

Efisiensi rangka batang tergantung dari panjang bentangnya, artinya jika

jembatan rangka batang dibuat semakin panjang, maka ukuran dari rangka batang

itu sendiri juga harus diperbesar atau dibuat lebih tinggi dengan sudut yang lebih

besar untuk menjaga kekakuannya, sampai rangka batang itu mencapai titik

dimana berat sendiri jembatan terlalu besar sehingga rangka batang tidak mampu

lagi mendukung beban tersebut.

Perhatikanlah Gambar 4. Kombinasi antara pasangan gaya yang berupa

regangan dan tegangan, menyebabkan setiap bagian jembatan yang berbentuk

segitiga membagi berat beban jembatan secara sama rata sehingga meningkatkan

perbandingan antara kekuatan terhadap berat jembatan. Pada umumnya, jembatan

kantilever digunakan sebagai penghubung jalan yang jaraknya tidak terlalu jauh,

karena jembatan jenis ini hanya cocok untuk rentang jarak 200 m sampai dengan

400 m.

3

Teknik Jembatan II

Gambar 4. Jembatan kantilever ini banyak digunakan di Indonesia untuk

menghubungkan wilayah antardaerah.

B. Jembatan Gantung

Jembatan gantung adalah jenis konstruksi jembatan yang menggunakan

kabel-kabel baja sebagai penggantungnya, dan terentang di antara menara-menara.

Setiap ujung kabel-kabel penggantung tersebut ditanamkan pada jangkar yang

tertanam di pinggiran pantai. Perhatikanlah Gambar 5. Jembatan gantung

menyangga bebannya dengan cara menyalurkan beban tersebut (dalam bentuk

tekanan oleh gaya-gaya) melalui kabel-kabel baja menuju menara penyangga.

Kemudian, gaya tekan tersebut diteruskan oleh menara penyangga ke tanah.

Jembatan gantung ini memiliki perbandingan antara kekuatan terhadap berat

jembatan yang paling besar, jika dibandingkan dengan jenis jembatan lainnya.

Oleh karena itu, jembatan gantung dapat dibuat lebih panjang, seperti Jembatan

Akashi-Kaikyo di Jepang yang memiliki panjang rentang antarmenara 1780 m.

Salah satu tipe bentuk jembatan adalah jembatan gantung. Tipe ini sering

digunakan untuk jembatan bentang panjang. Pertimbangan pemakaian tipe

jembatan gantung adalah dapat dibuat untuk bentang panjang tanpa pilar

ditengahnya. Jembatan gantung terdiri atas pelengkung penggantung dan batang

4

Teknik Jembatan II

penggantung (hanger) dari kabel baja, dan bagian yang lurus berfungsi

mendukung lalulintas (dek jembatan)

Selain bentang utama, biasanya jembatan gantung mempunyai bentang luar

(side span) yang berfungsi untuk mengikat atau mengangkerkan kabel utama pada

balok angker. Walaupun pada kondisi tertentu terdapat keadaan dimana kabel

utama dapat langsung diangkerkan pada ujung jembatan dan tidak memungkinkan

adanya bentang luar, bahkan kadangkala tidak membutuhkan dibangunnya pilar.

Gambar 5. Jembatan Ampera yang terdapat di Sumatra Selatan ini menggunakan

konstruksi jembatan gantung dengan dua menara

Berkaitan dengan bentang luar (side plan) terdapat bentuk struktur jembatan

gantung sebagai berikut:

1.Bentuk batang luar bebas (side span free)

Pada batang luar kabel utama tidak menahan/dihubungkan dengan lantai

jembatan oleh hanger, jadi tidak terdapat hanger pada batang luar. Disebut

juga dengan tipe straight backstays atau kabel utama pada bentang luar

berbentuk lurus.

2.Bentuk bentang luar digantungi (side span suspended)

Pada bentuk kabel ini kabel utama pada bentang luar menahan struktur lantai

jembatan dengan dihubungkan oleh hanger.

5

Teknik Jembatan II

Gambar 6. Komponen Jembatan Gantung

Steinman (1953), membedakan jembatan gantung menjadi 2 jenis yaitu:

a. Jembatan gantung tanpa pengaku

Jembatan gantung tanpa pengaku hanya digunakan untuk struktur yang

sederhana (bukan untuk struktur yang rumit dan berfungsi untuk menahan beban

yang terlalu berat), karena tidak adanya pendukung lantai jembatan yang kaku

atau kurang memenuhi syarat utntuk diperhitungkan sebagai struktur kaku /balok

menerus.

Jembatan tanpa pengaku adalah tipe jembatan gantung dimana seluruh

beban sendiri dan lalu lintas didukung penuh oleh kabel. Hal ini dikarenakan tidak

6

Teknik Jembatan II

terdapatnya elemen struktur kaku pada jembatan. Dalam hal ini bagian lurus yang

berfungsi untuk mendukung lantai lalu lintas berupa struktur sederhana, yaitu

berupa balok kayu biasa atau bahkan mungkin terbuat dari bambu. Dalam

perhitungan struktur secara keseluruhan, struktur pendukung lantai lalulintas ini

kekakuannya (EI) dapat diabaikan, sehingga seluruh beban mati dan beban lalu

lintas akan didukung secara penuh oleh kabel baja melalui hanger

b. Jembatan gantung dengan pengaku

Jembatan gantung dengan pengaku adalah tipe jembatan gantung yang

karena kebutuhan akan persyaratan keamanan dan kenyamanan, memiliki bagian

struktur dengan kekakuan tertentu.

Jembatan dengan pengaku adalah tipe jembatan gantung dimana pada salah

satu bagian strukturnya mempunyai bagian yang lurus yang berfungsi untuk

mendukung lantai lalu lintas (dek). Dek pada jembatan gantung jenis ini biasanya

berupa struktur rangka, yang mempunyai kekakuan (EI) tertentu. Dalam

perhitungan struktur secara keseluruhan, beban dan lantai jembatan didukung

secara bersama-sama oleh kabel dan gelagar pengaku berdasarkan prinsip

kompaktibilitas lendutan (kerjasama antara kabel dan dek dalam mendukung

lendutan).

Jembatan gantung dengan pengaku mempunyai dua dasar bentuk umum, yaitu:

Tipe rangka batang kaku (stiffening truss)

Pada tipe ini jembatan mempunyai bagian yang kaku atau diperkaku yaitu pada

bagian lurus pendukung lantai jembatan (dek) yang dengan hanger dihubungkan

pada kabel utama.

Tipe rantai kaku (braced chain)

Pada tipe ini bagian yang kaku atau diperkaku adalah bagian yang berfungsi

sebagai kabel utama.

7

Teknik Jembatan II

Sistem Kabel

Kabel merupakan bahan atau material utama dalam struktur jembatan gantung.

Karakteristik kabel kaitannya dengan struktur jembatan gantung antara lain:

Mempunyai penampang yang seragam/homogen pada seluruh bentang

Tidak dapat menahan momen dan gaya desak,

Gaya-gaya dalam yang bekerja selalu merupakan gaya tarik aksial,

Bentuk kabel tergantung pada beban yang bekerja padanya,

Bila kabel menderita beban terbagi merata, maka wujudnya akan merupakan

lengkung parabola,

Pada jembatan gantung kabel menderita beberapa beban titik sepanjang

beban mendatar.

Schodek (1991) menyatakan bahwa kabel bersifat fleksibel cenderung

berubah bentuk drastis apabila pembebanan berubah. Dalam hal pemakaiannya

kabel berfungsi sebagai batang tarik.

Menara (Tower)

Menara pada sistem jembatan gantung akan menjadi tumpuan kabel utama.

Beban yang dipikul oleh kabel selanjutnya diteruskan ke menara yang kemudian

disebarkan ke tanah melalui pondasi. Konstruksi menara dapat juga berupa

konstruksi cellular, yang terbuat dari pelat baja lembaran, baja berongga, atau

beton bertulang.

Kelebihan Jembatan Gantung

Seluruh struktur jembatan dapat dibangun tanpa perancah dari tanah.

Struktur utamanya nampak gagah dan mengekspresikan fungsinya dengan

baik.

Merupakan pilihan yang ekonomis untuk jembatan dengan panjang bentang

lebih dari 600 meter.

Kelemahan Jembatan Gantung

Apabila lantai kerja tidak cukup kaku, maka jembatan penggantung akan

bergoyang dan menjadi tidak stabil jika terkena angin dan getaran akibat

8

Teknik Jembatan II

resonansi, seperti pada jembatan Tacoma Narrows, Seattle, Amerika dan

jembatan Millenium, River Thames, London.

Saat ini jembatan gantung yang terpanjang adalah Jembatan Akashi-Kaikyo, di

Jepang, dengan panjang total mencapai 4 km, dan panjang bentang 1990 meter.

C. Jembatan Cable Stayed

Jembatan cable stayed (Kabel Tetap) sudah dikenal sejak lebih dari 200

tahun yang lalu (Walther, 1988) yang pada awal era tersebut umumnya dibangun

dengan menggunakan kabel vertical dan miring seperti Dryburgh Abbey

Footbridge di Skotlandia yang dibangun pada tahun 1817. Jembatan seperti ini

masih merupakan kombinasi dari jembatan cable stayed modern. Sejak saat itu

jembatan cable stayed mengalami banyak perkembangan dan mempunyai bentuk

yang bervariasi dari segi material yang digunakan maupun segi estetika.

9

Teknik Jembatan II

Dryburgh Abbey Footbridge

Pada umumnya jembatan cable stayed menggunakan gelagar baja, rangka,

beton atau beton pratekan sebagai gelagar utama (Zarkasi dan Rosliansjah, 1995).

Pemilihan bahan gelagar tergantung pada ketersediaan bahan, metode pelaksanaan

dan harga konstruksi. Penilaian parameter tersebut tidak hanya tergantung pada

perhitungan semata melainkan masalah ekonomi dan estetika lebih dominan.

Kecenderungan sekarang adalah menggunakan gelagar beton, cast in situ atau

prefabricated (pre cast).

Pada dasarnya komponen utama jembatan cable stayed terdiri atas gelagar,

sistem kabel , dan menara atau pylon.

a). Sistem kabel

Sistem kabel merupakan salah satu hal mendasar dalam perencanaan

jembatan cable stayed. Kabel digunakan untuk menopang gelagar di antara dua

tumpuan dan memindahkan beban tersebut ke menara. Secara umum sistem kabel

dapat dilihat sebagai tatanan kabel transversal dan tatanan kabel longitudinal.

Pemilihan tatanan kabel tersebut didasarkan atas berbagai hal karena akan

memberikan pengaruh yang berlainan terhadap perilaku struktur terutama pada

bentuk menara dan tampang gelagar. Selain itu akan berpengaruh pula pada

metode pelaksanaan, biaya dan arsitektur jembatan. Sebagian besar struktur yang

sudah dibangun terdiri atas dua bidang kabel dan diangkerkan pada sisi-sisi

gelagar (Walther, 1988). Namun ada beberapa yang hanya menggunakan satu

bidang. Penggunaan tiga bidang atau lebih mungkin dapat dipikirkan untuk

jembatan yang sangat lebar agar dimensi balok melintang dapat lebih kecil.

10

Teknik Jembatan II

b). Tatanan kabel transversal

Tatanan kabel transversal terhadap arah sumbu longitudinal jembatan dapat

dibuat satu atau dua bidang dan sebaliknya ditempatkan secara simetri. Ada juga

perencana yang menggunakan tiga bidang kabel sampai sekarang belum

diterapkan di lapangan. Secara tatanan kabel transversal dapat dilihat pada gambar

berikut.

Sistem satu bidang

Sistem ini sangat menguntungkan dari segi estetika karena tidak terjadi

kabel bersilangan yang terlihat oleh pandangan sehingga terlihat penampilan

struktur yang indah. Kabel ditempatkan ditengah-tengah dek dan membatasi dua

arah jalur lalulintas. Untuk jembatan bentang panjang biasanya memerlukan

menara yang tinggi menyebabkan lebar menara di bawah dek sangat besar. Secara

umum jembatan yang sangat panjang atau sangat lebar tidak cocok dengan

penggantung kabel satu bidang.

Sunshine Skyway Bridge, St. Petersburg and Bradenton, Florida

Sistem dua bidang

Penggantung dengan dua bidang dapat berupa dua bidang vertikal sejajar

atau dua bidang miring yang pada sisi atas lebih sempit.

11

Teknik Jembatan II

suspension bridge over savannah georgia usa

Sistem tiga bidang

Pada perencanaan jembatan yang sangat lebar atau membutuhkan jalur

lalulintas yang banyak, akan ditemui torsi yang sangat besar bila menggunakan

sistem kabel satu bidang dan momen lentur yang besar pada tengah balok

melintang bila menggunakan sistem dua bidang. Kejadian ini menyebabkan

gelagar sangat besar dan menjadi tidak ekonomis lagi. Penggunaan penggantung

tiga bidang dapat mengurangi torsi, momen lentur, dan gaya geser yang

berlebihan. Penggunaan penggantung tiga bidang sampai saat ini masih berupa

inovasi dan baru sampai pada tahap desain (Walther,1988)

Gelagar

Bentuk gelagar jembatan cable stayed sangat bervariasi namun yang paling

sering digunakan ada dua yaitu stiffening truss dan solid web (Podolny and Scalzi,

1976). Stiffening truss digunakan untuk struktur baja dan solid web digunakan

untuk struktur baja atau beton bertulang maupun beton prategang. Gelagar yang

tersusun dari solid web yang terbuat dari baja atau beton cenderung terbagi atas

dua tipe yaitu :

12

Teknik Jembatan II

1.gelagar pelat (plate girder), dapat terdiri atas dua atau banyak gelagar.

2.gelagar box (box girder), dapat terdiri atas satu susunan box yang dapat

berbentuk persegi panjang atau trapesium.

Kelebihan Jembatan Cable Stayed :

Kabel lurus memberikan kekakuan yang lebih besar dari kabel melengkung.

Disamping itu, analisis non linier tidak perlu dilakukan untuk geometri kabel

lurus. Kabel diangker pada lantai jembatan dan menimbulkan gaya aksial tekan

yang menguntungkan secara ekonomis dan teknis. Tiap – tiap kabel penggantung

lebih pendek dari panjang jembatan secara keseluruhan dan dapat diganti satu

persatu.

Kelemahan Jembatan Cable Stayed

Diperlukan metode pelaksanaan yang cukup teliti jika jembatan Cable

Stayed dibangun dengan bentang yang lebih panjang, bagian yang terkantilever

sangat rentan terhadap getaran akibat angin selama masa konstruksinya. Sama

halnya dengan jembatan penggantung, kabel penggantungnya memerlukan

perawatan yang intensif untuk melindungi dari karat.

Jembatan kabel tetap Sutong Bridge, China

13

Teknik Jembatan II

D. Jembatan Pelengkung

Jembatan pelengkung adalah struktur setengah lingkaran dengan abutmen di

kedua sisinya. Desain pelengkung (setengah lingkaran) secara alami akan

mengalihkan beban yang diterima lantai kendaraan jembatan menuju ke abutmen

yang menjaga kedua sisi jembatan agar tidak bergerak kesamping.

Ketika menahan beban akibat berat sendiri dan beban lalu lintas, setiap

bagian pelengkung menerima gaya tekan, karena alasan itulah jembatan

pelengkung harus terdiri dari material yang tahan terhadap gaya tekan.

Walaupun pelengkung tidak mengalami gaya tarik yang membuat

pelengkung lebih efisien dari jembatan balok, namun kekuatan struktur jembatan

pelengkung juga masih dibatasi. Misal, untuk jembatan yang struktur utamanya

diatas lantai kendaraan, semakin besar sudut kelengkungannya (semakin tinggi

lengkungannya) maka pengaruh gaya tekan akan semakin kecil, namun itu berarti

bentangnya menjadi lebih kecil, jika diinginkan membuat jembatan pelengkung

dengan bentang panjang, maka sudut pelengkung harus diperkecil sehingga gaya

tekanpun menjadi lebih besar dan diperlukan abutmen yang lebih besar untuk

menahan gaya horizontal tersebut. Jadi sama seperti jembatan balok bentang dari

jembatan pelengkung juga dibatasi hingga 50 sampai 150 m.

Bentuk melengkung dari struktur memungkinkan berat sendiri struktur

disalurkan ke pondasi sebagai gaya normal tekan tanpa lenturan. Hal ini sangat

penting untuk material pasangan batu dan beton yang memiliki kuat tekan relatif

sangat tinggi dibandingkan kuat tariknya., bahan tersebut juga memiliki kekakuan

yang sangat besar sehingga faktor tekukan akibat gaya aksial tekan tidak menjadi

masalah utama.

Karena bentuk struktur utamanya yang melengkung maka diperlukan lantai

kerja untuk lalu lintas yang bisa diletakkan diatas, dibawah, atau diantara struktur

utamanya. Untuk struktur pelengkung yang dikakukan oleh lantai kerjanya (Deck

Stiffened-arch) atau jembatan pelengkung yang struktur utamanya diatas lantai

kerja, seperti pada jembatan Sydney Harbour, Australia, lantai kerja tersebut harus

lebih tebal dari pelengkungnya karena lantai kerja harus dapat mengatasi dari

kemungkinan melentur/menekuk dan pelengkung tetap menerima gaya tekan.

14

Teknik Jembatan II

Pada beberapa jembatan, lantai kerja bisa lebih tipis dari balok sedehana biasa

karena berat sendirinya sudah ditopang oleh pelengkung dan pelengkung bisa juga

lebih tipis dari pelengkung biasa karena sudah dikakukan oleh balok diatasnya.

Karena alasan inilah jembatan pelengkung bisa membentang lebih panjang dari

jembatan balok.

Efesiensi pemakaian struktur pelengkung akan lebih tinggi lagi jika

lokasinya tepat seperti lembah ataupun sungai yang dalam dimana pondasi

melengkung terletak pada tanah keras. Masuk akal apabila jembatan pelengkung

adalah salah satu jembatan paling sederhana karena jika kita membangun

jembatan pelengkung di atas tanah keras kita hanya memerlukan pelengkung

tanpa memerlukan bagian yang lain. Tanah keras tersebut bisa berperan sebagai

abutmen dan kita bisa menempatkan tanah atau batu disampingnya dengan sudut

yang tepat.

Kegunaan dari abutmen ini adalah untuk membuat tegangan yang terjadi

akibat dorongan pelengkung menurun sampai pada titik yang bisa dipikul oleh

tanah karena tanah mampu menerima tekan dan tanah tidak akan bergerak lagi

(selama tegangan tanah lebih besar dari tegangan yang terjadi), biasanya juga ada

gaya geser yang bekerja di daerah dekat abutmen.

Jembatan pelengkung pada awalnya terbuat dari batu, bata, besi cor, besi

tempa dan baja. Saat ini jembatan pelengkung seperti beton pratekan dan baja

membuat jembatan pelengkung bisa dibuat lebih panjang dan lebih elegan

Kelebihan Jembatan Pelengkung

1.Keseluruhan bagian pelengkung menerima tekan, dan gaya tekan ini

ditransfer ke abutmen dan ditahan oleh tegangan tanah dibawah

pelengkung. Tanpa gaya tarik yang diterima oleh pelengkung

memungkinkan jembatan pelengkung bisa dibuat lebih panjang dari

jembatan balok dan bisa menggunakan material yang tidak mampu

menerima tarik dengan baik seperti beton.

2.Bentuk jembatan pelengkung adalah inovasi dari peradaban manusia yang

memiliki nilai estetika tinggi namun memiliki struktur yang sangat kuat

15

Teknik Jembatan II

yang terbukti jembatan pelengkung Romawi kuno masih berdiri sampai

sekarang.

Kekurangan Jembatan Pelengkung

Konstruksi jembatan pelengkung lebih sulit daripada jembatan balok karena

pembangunan jembatan ini memerlukan metode pelaksanaan yang cukup rumit

karena struktur belum dikatakan selesai sebelum kedua bentang bertemu di

tengah-tengah. Salah satu tekniknya dengan membuat "scaffolding" dibawah

bentang untuk menopang struktur sampai bertemu dipuncak. Metode yang terbaru

adalah dengan menopang batang dengan kabel yang diangkerkan di tanah di tiap

sisi jembatan. Dalam situasi dimana terdapat muka air atau jalan raya dibawah

struktur yang dibangun, metode ini membuat kontraktor bisa membangun tanpa

menggangu lalu lintas.

Salah satu jembatan pelengkung yang paling revolusioner adalah Natchez

Trace Bridge di Franklin, Tennessee yang resmi dibuka pada tahun 1994. Ini

adalah jembatan Amerika pertama yang dibangun dari segmen-segmen beton pra-

tekan, material yang paling ekonomis. Biasanya jembatan pelengkung terdapat

tiang vertikal antara pelengkung dan lantai kendaraan (disebut spandrel), namun

pada jembatan ini didisain tanpa spandrel untuk menciptakan ruang yang lebih

terbuka dan penampilan yang lebih estetik. Hasilnya seluruh beban hidup ditahan

oleh puncak pelengkung yang menyatu dengan lantai kendaraan.

16

Teknik Jembatan II

17