1. GAMBAR KONSTRUKSI JEMBATAN a. Elemen Struktur Jembatan Elemen struktur jembatan secara umum dapat dikelompokkan menjadi dua, yaitu elemen sub struktur (bagian bawah) dan super stuktur (bagian atas). Substruktur jembatan menyalurkan beban dari super struktur ke telapak dan pondasi. Elemen sub struktur ini termasuk elemen struktur pendukung vertikal bagian tengah (pier atau bent) dan pendukung pada bagian akhir (abutmen) Bent Tiang Perluasan tiang seperti yang ditunjukkan pada Gambar 10.a. digunakan untuk slab dan jembatan balok-t. Biasanya digunakan untuk melintasi sungai bila keberadaannya tidak menjadi masalah. Gambar 10 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 10.b. menunjukkan sebuah bentuk pier solid yang digunakan pada kondisi sungai berarus deras. Biasanya digunakan untuk bentang panjang dan dapat didukung oleh pondasi telapak yang lebar atau pondasi tiang. Bent Kolom Bent kolom [Gambar 10.(c)] biasanya digunakan untuk struktur tanah kering dan didukung oleh pondasi telapak atau pondasi tiang. Bent berkolom banyak diperlukan untuk jembatan yang terletak pada zona gempa. Bent berkolom tunggal, seperti bent-t [Gambar 10.(d)], modifikasi bent-t, bent-c [Gambar 10.(e)], atau outrigger bent [Gambar 10.(f)] dapat digunakan pada kondisi perletakan kolom terbatas dan tidak mungkin diubah. Untuk memperoleh tampilan menarik dengan bentuk kolom standar yang murah, Caltrans mengembangkan Standar Kolom Arsitektural (Gambar 11).
Bentuk prisma pada kolom tipe 1 dan 1W, mengembang 1 arah pada kolom tipe 2 dan 2W, dan mengembang dua arah untuk kolom tipe 3 dan 3W. Pengembangan modelmodel ini dapat digunakan untuk berbagai variasi jembatan jalan raya. Gambar 11 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 sebuah jembatan. Gambar 11 menunjukkan tipikal abutmen yang digunakan untuk jembatan jalan raya. Tujuh tipe abutmen dapat dikelompokkan ke dalam dua kategori yaitu akhiran terbuka dan tertutup. Pemilihan tipe abutmen tergantung pada kebutuhan pendukung struktural, pergerakan, drainase, kedekatan jalan dan gempa bumi.
Gambar 12 Jenis-jenis abutmen: (a) open end, (b) close end backfilled, dan (c) close end - cellular Abutmen dengan akhiran terbuka (open end) Abutmen akhiran terbuka meliputi sekat dan dudukan abutmen. Paling sering digunakan dengan harga lebih ekonomis, mudah disesuaikan, dan bentuk yang menarik. Perbedaan struktural mendasar antara kedua tipe tersebut adalah dudukan abutmen memungkinkan superstruktur bergerak sendiri dari abutmen sedangkan sekatnya tidak. Jika dinding abutmen rendah, maka perlu penyelesaian yang lebih sedikit pada bagian yang mendekati jalan daripada kondisi yang lebih tinggi pada abutmen tertutup. Pelebaran pada abutmen terbuka juga lebih murah daripada abutmen tertutup. Abutmen dengan akhiran tertutup (close end) Abutmen akhiran tertutup meliputi kantilever, penopang, rangka kaku, bin dan penutup abutmen. Meskipun secara umum tipe ini jarang dipergunakan, tetapi
sering digunakan untuk memperlebar jembatan, tapak yang tidak biasa, atau pada area penempatan yang terbatas. Abutmen rangka kaku biasa digunakan dengan tipe tunnel penghubung bentang tunggal dan struktur yang melebihi batas untuk melewati jalan tersebut. Struktur pendukung bersebelahan dengan jalur lalu lintas yang memerlukan biaya awal yang tinggi dan tampak lebih tertutup pada daerah yang mendekati jalan raya Sistem Lantai Sistem lantai jembatan biasanya terdiri dari geladak yang ditopang oleh gelagar. Geladak akan menerima langsung beban hidup. Rangkaian balok lantai (beam dan stringer) seperti yang terlihat pada Gambar 13. membentuk kisi-kisi dan meneruskan beban dari geladak ke gelagar utama. Rangkaian balok digunakan untuk membentuk jembatan seperti pada truss, Rahmen, dan jembatan pelengkung, dimana jarak gelagar utama dan truss diatur besar. Di bagian atas geladak tipe jembatan gelagar datar, geladak didukung langsung oleh gelagar utama dan jarang terdapat sistem lantai karena gelagar utama tersusun pararel dan saling menutupi. Sistem lantai jembatan dibedakan untuk jalan raya atau jalan kereta api. Material yang digunakan dibedakan atas beton, baja, atau kayu. Gambar 13 Sistem lantai: (a) jembatan truss, dan (b) jembatan gelagar kotak Balok Stringer Balok stringer mendukung langsung geladak dan menyalurkan beban ke balok lantai seperti yang terlihat pada gambar sistem lantai (Gambar 13) Balok ditempatkan ke arah membujur seperti gelagar utama pada jembatan gelagar datar dan memberikan dukungan yang sama. Balok stringer harus cukup kaku
untuk menahan lentur untuk mencegah retakan pada geladak atau permukaan jalan. Desain jembatan umumnya memberikan batas ketinggian sesuai dengan berat kendaraan. Balok Lantai Balok lantai ditempatkan ke arah melintang dan dihubungkan oleh baut berkekuatan tinggi ke rangka truss atau pelengkung seperti pada gambar sistem lantai (Gambar 13). Balok lantai mendukung balok stringer dan menyalurkan beban ke gelagar utama, rangka batang, atau pelengkung. Di sisi lain, rangka utama utama atau pelengkung menerima pembebanan secara tidak langsung melalui balok lantai. Balok lantai juga membuat kaku jembatan dan meningkatkan kemampuan menahan puntir. Lantai jembatan berfungsi sebagai lantai untuk lalu lintas, merupakan balok yang disusun sedemikian rupa sehingga mampu mendukung beban. Biasanya dipasang dalam arah melintang jembatan, di atas gelagar (rasuk). Agar balok lantai jembatan lebih baik, dapat diberi lapisan aus permukaan berupa aspal atau beton (Gambar 14). Bila diberi aspal maka balok lantai jembatan harus disusun rapat tanpa spasi, sedang bila menggunakan beton dapat dikombinasikan dengan seng. Gambar 14 Penggunaan lapis aus untuk lantai jembatan Sumber: Supriyadi & Muntohar, 2007 Bila bahan aspal dan beton sulit didapat atau tidak tersedia, dapat menggunakan papan (kayu) yang disusun di atas balok lantai seperti pada Gambar 15.
Geladak Gambar 15 Lantai dengan menggunakan kayu Sumber: Supriyadi & Muntohar, 2007 Slab geladak beton bertulang umumnya digunakan pada jembatan jalan raya. Geladak paling rawan terhadap kerusakan akibat arus lalu lintas, yang berlangsung terus menerus. Jalan raya perkotaan mendapat beban lalu lintas yang berat dan memerlukan lebih sering perbaikan. Gambar 16 Geladak komposit Slab geladak komposit (Gambar 16) dikembangkan menjadi lebih kuat, lebih daktail,vdan lebih awet tanpa meningkatkan beratnya atau jangka waktu pelaksanaan maupun pembiayaannya. Pada slab komposit plat dasar baja menjadi bagian dari slab sekaligus bekesting beton.
Geladak Orthotropic Untuk bentang panjang, geladak orthotropic digunakan untuk meminimalkan berat geladak. Geladak orthotropic merupakan plat geladak baja yang diberi pengaku rusuk membujur dan melintang seperti yang terlihat pada gambar 16. Geladak baja juga bekerja sebagai sayap atas untuk menopang gelagar. Jalan (pavement) pada geladak baja harus diselesaikan dengan hati-hati untuk mencegah penetrasi air melalui jalan yang dapat menyebabkan geladak baja berkarat. Gelagar Gelagar jembatan akan mendukung semua beban yang bekerja pada jembatan. Bahan gelagar berupa bahan kayu dan atau profil baja berupa kanal, profil H atau I. Penggunaan bahan baja akan memberikan kekuatan struktur yang lebih baik dibandingkan bahan kayu. Akan tetapi, bila kondisi tidak memungkinkan dapat digunakan bahan kayu, yang berupa balok tunggal atau balok susun tergantung perencanaannya. Untuk kontrol, lendutan ijin jembatan tidak boleh dilampaui. Untuk mengurangi atau memperkecil lendutan dapat dilakukan dengan menambahkan balok melintang sebagai perkuatan sekaligus untuk meratakan beban. Pada bentang jembatan lebih dari 8 m, perlu ditambahkan pertambatan angin untuk menahan gaya akibat tekanan angina guna memperkaku konstruksinya. Letak pertambatan angin biasanya di bagian bawah gelagar dan dibuat bersilangan.
Gambar 17 Tipe-tipe bangunan atas struktur jembatan yang menggunakan beton bertulang. Gambar 18 Tipe-tipe bangunan atas struktur jembatan yang menggunakan beton Pratekan.
Gambar 19 Tipe-tipe bangunan atas struktur jembatan yang menggunakan beton Pratekan (Lanjutan) Konstruksi penghubung balok lantai - gelagar Bila rasuk menggunakan profil baja (tipe I atau kanal), maka untuk menghubungkan rasuk dan balok lantai diusahakan agar tidak melubangi sayap rasuk, karena akan mengurangi kekuatan struktur jembatan (lihat Gambar 3.8). Berbeda dengan bila rasuk menggunakan bahan kayu (balok kayu), alat sambung yang digunakan bisa berupa kokot-baut, baut, atau kokot-paku. Gambar 20 Hubungan rasuk baja tipe I dan balok lantai Sumber: Supriyadi & Muntohar, 2007 Gambar Potongan Penampang
Gambar 21 Potongan FHWA precast prestressed voided; (a) tipikal potongan, dan (b) alternatif kunci geser Gambar 22 Potongan AASHTO balok I; (a) balok tipe II, III dan IV, dan (b) balok tipe V dan VI
Gambar 23 Caltrans precast standard I -girder Gambar 24 Caltrans precast standard Bulb-Tee girder
Gambar 25 Potongan FHWA precast pretensioned box: (a) tipikal potongan dan (b) alternatif shear key Gambar 26 Caltrans precast standard bathtub girder Metode pelaksanaan struktur atas jembatan.
Jembatan rangka baja dibagi dalam dua kelas : A dan B, pembagian kelas ini didasarkan pada perbedaan lebar lantai dan lebar trotoar. a. Kelas A Lebar lantai kendaraan : 7,00 m Trotoar : 2 x 1,00 m Clearance height : 5,10 m b. Kelas B Lebar lantai kendaraan : 6,00 m Trotoar : 2 x 0,50 m Clearance height : 5,10 m Mutu baja Struktur utama : SM 490 YB Struktur sekunder : SM 400 YB Semua baut mutu tinggi : Grade 8.8 (kecuali untuk sandaran) Jembatan sistim rangka baja umumnya dengan bentang 40 ~ 60 meter, kecuali jembatan gantung atau jembatan yang di-desain secara khusus dapat berbentang panjang. Kriteria perencanaan pembebanan Pembebanan mengacu pada BMS7-C2-BRIDGE DESIGN CODE1992 termasuk kombinasi dan faktor beban. Prinsip pembebanannya adalah :
Lalu lintas: Kelas A dan B 2 jalur penuh ditambah jalur tidak penuh kedua sisi jalan. 100 % beban D dan beban T. Ditambahkan pengaruh lain jika diketahui. Trotoar: Kelas A - 2 kpa s/d 5 kpa pembebanannya. Kelas B - Nil. Sandaran: 0,7 kn/m ditransfer secara vertikal kesetiap simultannya. Angin: Desain beban angin - Maksimal : 35 m/s. - Beban Layan : 30 m/s. Gempa : Koefisien gempa = 0,2 sesuai dengan spesifikasi kontrak. Arus : Bangunan atas dianggap terletak diatas permukaan air banjir - Temperatur : Minimum 15ºC - Maksimum : 40 ºC Spesifikasi perencanaan Berdasarkan spesifikasi desain jembatan AASHTOLRFD tahun 1998. Catatan: Beban & faktor beban yang digunakan berdasarkan BMS7-C2-Bridge Design Code 1992.