The works of Wiryanto Dewobroto

Ada pertanyaan sederhana tetapi menarik dari Dimas,

Pak, sebenarnya lebih baik jembatan dengan lantai atas atau bawah ????  Terus keuntungan dan kerugian masing-masing model apa ???

Pertanyaannya pendek, tetapi jawabannya jelas nggak cukup dengan beberapa patah kata, oleh karena itu perlu dijadikan threat tersendiri. Kecuali itu sebenarnya juga untuk mengantisipasi materi kuliah di tahun depan, yang ada kemungkinan mengajar mata kuliah tentang struktur jembatan. Dengan demikian maka ada baiknya pertanyaan di atas perlu dijawab sekaligus sebagai bahan pemanasan untuk merenung tentang jembatan.

Renungan akan mengasyikkan kalau dalam bentuk tulisan, karena dengan menulis kadang-kadang pengetahuan yang tersimpan di bawah sadar dapat keluar dari sarangnya.

Apalagi kalau tulisan tersebut dapat terpublikasi seperti dalam blog ini. Kenapa ? Karena respond yang masuk kadang dapat memperkaya maupun mengoreksi bilamana ada kesalahan. Intinya renungan tertulis ini dapat menjadi media pembelajaran bersama.

Pertanyaan Dimas dimulai dari threat tentang lomba KJI. Jika pertanyaan itu ditujukan kepada ketentuan lomba tersebut, maka jelas jawabannya hanya terletak dari cara pembebanannya. Jembatan dengan deck di atas akan lebih mudah dibebani, lebih sederhana perencanaannya karena kebetulan strukturnya simple sendi-rol sehingga bagian tengah  di atas adalah bagian desak, jadi deck dapat sekaligus dimanfaatkan sebagai pertambatan lateral untuk batang desak.

Pembebanan di atas deck jembatan model milik UPH di KJI 2006

Kalau deck di bawah, jadi rangka batangnya berdiri sendiri, maka tentu batang desak perlu pertambatan khusus. Kalau dikasih rangka horizontal maka cara pembebanannya akan susah. Coba perhatikan foto di atas, berarti beban khan harus masuk di antara rangka jembatan itu khan. Tetapi kalau untuk lomba ya boleh-boleh saja, lebih bagus ada seninya gitu. Tetapi yang jelas panitia perlu menyiapkan beban yang tentu beda dengan yang dulu ada, lebih kecil mestinya.

Ok, itu jawaban terbatas untuk lomba KJI. Sekarang membahas tentang penempatan lantai jembatan secara umum.

Untuk berbicara tentang lantai jembatan maka perlu kesamaan pendapat tentang definisi atas dan bawah. Untuk itu saya ambil contoh jembatan sungai progo sebagai berikut.

Jembatan Transfield di atas sungai Progo (Jogja)

Dari gambar di atas, maka disepakati bahwa jembatan di atas termasuk jembatan lantai bawah. Ok ? Jembatan disebut berlantai bawah jika mayoritas struktur jembatan berada di atas lantai kendaraan, sedangkan jika mayoritas struktur jembatan berada di bawah lantai kendaraan maka disebut jembatan berlantai atas. Begitu khan. Baru setelah definisi tersebut sama, maka kita dapat bercerita banyak tentang jembatan-jembatan tersebut.

Dengan melihat contoh jembatan kali progo yang mempunyai sistem lantai bawah, maka orang awampun sudah dapat menilai, seperti misalnya bahwa lebar jembatan terbatas, termasuk juga sisi atas ada strukturnya juga. Berarti tipe jembatan tersebut mempunyai keterbatasan ruang akses. Ini tentu menjadi masalah besar jika jalan dimana jembatan tersebut berada ada kemungkinan untuk diperlebar. Kalau pelebarannya sekaligus menjadi dua jalur seperti halnya di pantura, maka tentu tidak masalah. Baru menjadi masalah jika pelebarannya hanya mencakup 1.5 m di kanan maupun di kiri. Khan tanggung banget bukan.

Adanya rangka pada bagian atas, dan juga alasan ruang akses kendaraan menyebabkan perlunya rangka tepi jembatan yang cukup tinggi (tinggi bersih 5m). Oleh karena ketinggian itulah maka tipe jembatan tersebut jarang dijumpai pada bentang pendek. Jembatan Transfield paling pendek bentang 30 m, sampai bentang 60 m.

Karena alasan tersebut maka dijumpai juga tipe lantai bawah dari jembatan rangka yang tidak memakai rangka horizontal di atasnya, sebagai berikut

Jembatan tipe ini lebih banyak dijumpai pada bentang sedang. Ini tentu sangat cocok untuk jembatan penyeberangan jalan, kenapa ? Karena relatif ringan (berupa rangka batang) dan sisi atas dapat sekaligus sebagai pagar pengaman. Karena konstruksi baja bagian atas adalah juga struktur utama, maka sangat riskan jika ditabrak oleh kendaraan. Tetapi di sisi lain ini juga efektif untuk menghindari dipakai oleh kendaraan yang lebar (yang cenderung berat). Sebagai pembatas kendaraan yang lalu lalang.

Di tinjau dari sisi struktur. Jembatan rangka tersebut cenderung berperilaku seperti balok simple-beam (tumpuan sendi-rol) sehingga elemen rangka di bagian atas adalah batang desak yang memerlukan bracing untuk mengurangi panjang tekuk. Oleh karena itu, jika diperhatikan maka elemen batang vertikal juga perlu difungsikan sebagai kantilever bracing yang memikul batang tekan di bagian atas tersebut. Jadi meskipun dari pembebanan utamanya, elemen vertikal tersebut relatif ringan , tetapi secara lateral harus cukup kaku dan perlu konstruksi yang menerus dengan elemen jembatan di bawah lantai kendaraan. Ini bedanya dengan sistem jembatan Kali Progo yang memakai rangka atas.

Berbicara dari sisi hidrologi. Maka jembatan deck bawah tentu sangat menguntungkan karena dapat diperoleh jarak cukup tinggi dari muka air. Ini tentu sangat berguna untuk daerah aliran sungai yang relatif sering banjir, yang kadang-kadang membawa kayu atau sebagainya. Oleh karena itu, tipe jembatan ini banyak dijumpai untuk daerah luar kota. Jembatan deck bawah pada umumnya memakai struktur baja berupa rangka baja. Meskipun di daerah purwokerto ada juga jembatan deck bawah dari beton bertulang yang berupa pelengkung. Tapi jelas ini lebih berat, jadi relatif jarang. Ini lho fotonya, pernah lihat belum.

Jembatan deck bawah berupa jembatan busur beton di Jateng

O ya, karena alasan ruang akses bawah yang tidak terganggu, jadi aliran air lancar, tetapi juga menguntungkan jika dibagian bawah dipakai untuk jalan-jalan di dalam kota. Agar bentuknya manis maka jembatan deck bawah tipe virendel ini cukup populer.

Perhatikan pilar yang vertikal pada jembatan virendel di atas. Busur di atas akan bekerja sebagai batang tekan, sedangkan batang vertikal sebagai bracing lateral busur tersebut. Batang bawah yang berfungsi juga sebagai lantai kendaraan akan bekerja sebagai balok dan batang tarik. Permasalahannya adalah bahwa batang-batang vertikal harus sambungan momen. Tidak bisa sambungan sederhana seperti sistem jembatan Kali Progo.

Jadi kendala bentuk yang kaku, seperti yang diperlihatkan pada jembatan kali progo, sebenarnya dapat diatasi dengan sistem jembatan deck bawah yang manis seperti vierendel tersebut. Tapi itu umumnya ada di eropa yang sudah peduli dengan keindahan tata kota. Kalau di Indo maka berlaku pemeo “sudah untung bisa lewat”. 

Alasan lain digunakan deck bawah atau atas adalah karena fungsi strukturnya. Sebagai contoh pelengkung tidak menangkap air (bentuk arch), seperti pada jembatan virendel tersebut maka menjadi batang tekan. Model pelengkung seperti itu sebenarnya cocoknya untuk jembatan dengan deck di atas, karena deck itu juga sekaligus sebagai bracing untuk mengurangi panjang tekuk. Karena menghabiskan ruangan yang besar maka cocoknya untuk jembatan di sungai yang curam dan tinggi dipegunungan. O ya ini juga karena model lengkung tersebut ada tendangan di tumpuannya, jadi perlu pondasi yang tidak hanya kuat terhadap beban vertikal tetapi juga lateral, contohnya :

Bentuk jembatan di atas adalah bentuk arch, karena bebannya dari atas maka beban-beban yang dominan adalah gaya tekan. Coba bandingkan dengan jembatan pelengkung beton pada gambar diatas, batang-batang vertikal yang menghubungkan deck bawah ke pelengkung adalah batang tarik. Deck bawah sendiri sebetulnya berfungsi sebagai batang tarik, reaksi dari pelengkung. Jadi pelengkung beton di atas pondasinya hanya menerima gaya vertikal saja. Jadi pengaruh lingkungan nggak terlalu terasa. Coba perhatikan detail tumpuan jembatan beton di jateng tersebut.

Tumpuan Jembatan Busur Beton di Jateng

Lha beda dengan jembatan baja di atas, yang dipinggir jurang tersebut. Jika pondasinya bergeser maka jembatan bisa rusak. Jembatan arch seperti itu cocok ditujukan pada material yang kuat menerima gaya tekan, jaman dulu bentuk tersebut banyak dipakai karena material konstruksinya adalah stone atau masonry. Itulah mengapa dipakai bentuk deck atas, dan dibawahnya pelengkung. Jadi ini adalah persyaratan bahan (struktur).

jembatan arch (artikel lengkap di sini)

Sedang pelengkung yang menangkap air (mangkok terbalik atau seperti tali jemuran) maka batangnya menjadi batang tarik. Kabel adalah elemen tarik yang sempurna. Oleh karena itu jembatan gantung akan memakai deck bawah, namanya saja gantung gimana bisa di atas ya.

 
Jembatan Gantung di Kali Progo (Jogjakarta)

Juga pada jembatan cable-stayed sifatnya seperti jembatan gantung sehingga harus deck bawah. Tipe jembatan yang seperti itu jelas tidak bisa akalin lagi, harus deck bawah. O ya, cable stayed dan suspension bridges (jembatan gantung) hanya cocok untuk bentang panjang atau sangat panjang.

Gabungan jembatan deck (girder) atas dan deck bawah (cabled stayed)

Sedangkan jembatan dengan deck-kendaran di atas, sedangkan struktur utamanya di bawah, maka orang awam akan melihatnya sebagai bentuk jembatan yang paling bersih, karena kadang-kadang kalau kita lewat di atas jembatan tersebut maka seakan-akan tidak melihat struktur jembatan  tersebut. Sepintas seperti jalan raya biasa.

Berkaitan dengan jembatan dengan deck di atas, maka hampir semua sistem jembatan girder adalah tipe tersebut (deck atas). Jadi masalahnya sekarang tinggal ruang bawahnya cukup atau tidak. 

Jembatan Deck Atas di jalur Tol Cipularang

Coba perhatikan, jika anda sering lewat tol Cipularang, pernahkan anda melewati jembatan di atas. Pasti tidak ingat bukan. Lha iya. Itu foto diambilnya dari sisi luar jalan tol, jika anda di atasnya maka strukturnya nggak kelihatan. Padahal strukturnya besar sekali. Iya khan.

Eit, ada yang nanya jembatan tol rajamandala di atas sungai Citarum. Ini khan fotonya

Jembatan Tol Rajamandala

Ini mah jembatan jenis cast in situ prestressed Balanced-Cantilever, jembatan serupa juga telah dibangun oleh PT. Waskita Karya di P. Batam, dan juga sekarang untuk jembatan Suramadu di Jawa-Madura. Ini jelas termasuk deck atas, strukturnya di bawah. Jadi kalau lewat ya nggak akan melihat. Tul khan.

Ini termasuk jembatan bentang sedang. Dipilihnya type Balanced-Cantilever karena sistem tersebut dalam pelaksanaannya tidak memerlukan perancah di luar, tetapi memanfaatkan proses pelaksanaannya sebagai balok kantilever. Jadi untuk tempat-tempat yang curam seperti di atas maka tipe tersebut sangat cocoklah.

Ini ada foto pelaksanan tipe Balanced Cantilever, tapi bukan proyek Rajamandala itu, ini proyek lain. Tapi intinya mirip.

Pelaksanaan jembatan tipe cast-in-situ Balanced Cantilever

Perhatikan kalau foto pelaksanaannya, gaya reaksi cantilever akan diseimbangkan oleh sisi jembatan yang satunya lagi. Sedangkan pada jembatan tol Rajamandala, satu sisi saja, sedangkan sisi pendek (dekat tumpuan) dibuat besar sebagai pemberat.

 Gitu dulu ya.