Makalah pembangunan jembatan
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Jembatan mempunyai arti
penting bagi setiap orang. Akan tetapi tingkat kepentingannya tidak sama bagi
tiap orang, sehingga akan menjadi suatu bahan studi yang menarik. Jembatan
mungkin tidak ada artinya bagi orang-orang yang bertempat tinggal di daerah
dataran yang rata, tidak didapati adanya sungai, jurang, tebing, ataupun
keadaan dimana kita akan berpindah tempat namun ada penghalang di depan kita.
Sebaliknya, jembatan dirasa sangat dibutuhkan oleh orang-orang yang bertempat
tinggal di daerah yang sangat sulit dijangkau, sehingga jembatan sangat di
butuhkan sebagai alat penghubung dari satu tempat ke tempat lain.
Dengan perkembangan zaman
maka jembatan tidak hanya dipandang sebagai alat penghubung antara tempat satu
dengan tempat yang lain, melainkan sebagai sarana untuk memperlancar kegiatan
manusia, serta membantu berkembangnya suatu daerah yang selama ini sulit di
akses, apalagi Indonesia ini sebagai negara yang berkembang, akses ke
daerah-daerah ataupun ke kota sangat dibutuhkan, dengan adanya jembatan ini
sangat membantu hal tersebut.
Ada banyak jenis dan
bentuk jembatan yang kita kenal, namun pada makalah ini saya akan memfokuskan
pembahasan pada jembatan dengan tipe cable stayed . Hal ini
dikarenakan cukup banyak negara yang menggunakan yang metode ini seperti
Republik Rakyat Cina, Jepang, Inggris, dan banyak negara baik di eropa dan di
asia. Di Indonesia ada 2 jembatan yang menggunakan metode ini yaitu jembatan
Suramadu yang menghubungkan Surabaya dan Bangkalan atau Pulau Madura, dan
jembatan Balerang yang terletak di Batam Kepulauan Riau. Hal ini menunjukkan
bahwa jembatan dengan tipe cable stayed mulai digunakan di
banyak negara.
B. Rumusan Masalah
1. Apa yang dimaksud dengan
jembatab cable stayed ?
2. Apa saja komponen
jembatan cable stayed ?
3. Bagaimana Efek
Non-linier pada Elemen Struktur jembatan cable stayed ?
C. Manfaat
Manfaat dibuat makalah
ini adalah:
1. Mahasiswa dapat
mengetahui dan memahami apa yang di maksud dengan jembatan cable
stayed.
2. Mahasiswa mengetahui
komponen-komponen jembatan cable stayed.
3. Mahasiswa mengetahui efek
non-linier pada elemen struktur jembatan cable stayed.
4. Mahasiswa mengetahui
Idealisasi Struktur pada elemen jembatan cable stayed.
5. Membandingkan jenis
jembatan cable stayed dengan jenis jembatan lain.
6. Makalah ini
diharapkan dapat menambah khasanah ilmu bagi para pembaca.
D. Tujuan
Tujuan dari makalah ini adalah untuk:
1. Mengetahui yang dimaksud
dengan jembatan cable stayed.
2. Mengetahui
komponen-komponen jembatan cabel stayed.
3. Mengetahui efek
non-linier pada elemen struktur jembatan cable stayed.
BAB II
PEMBAHASAN
A. Pengertian Jembatan Cable
Stayed
Pengertian jembatan
secara umum adalah suatu konstruksi yang berfungsi untuk menghubungkan dua
bagian jalan yang terputus oleh adanya rintangan-rintangan seperti lembah yang
dalam, alur sungai, danau, saluran irigasi, kali, jalan kereta api, jalan raya
yang melintang tidak sebidang dan lain-lain.
Jenis jembatan
berdasarkan fungsi, lokasi, bahan konstruksi dan tipe struktur sekarang ini
telah mengalami perkembangan pesat sesuai dengan kemajuan jaman dan teknologi,
mulai dari yang sederhana sampai pada konstruksi yang mutakhir.
Berdasarkan tipe
strukturnya, jembatan dapat dibedakan menjadi beberapa macam, antara lain :
1. Jembatan plat (slab
bridge),
2. Jembatan plat berongga
(voided slab bridge),
3. Jembatan gelagar (girder
bridge),
4. Jembatan rangka
(truss bridge),
5. Jembatan pelengkung
(arch bridge),
6. Jembatan gantung
(suspension bridge),
7. Jembatan kabel (cable
stayed bridge),
8. Jembatan cantilever (cantilever
bridge).
Jembatan cable stayed
adalah salah satu dari beberapa tipe jembatan bentang panjang. Jembatan jenis
ini memiliki karakteristik yang menguntungkan dibandingkan dengan tipe jembatan
bentang panjang yang lain baik dari segi teknis, ekonomis, maupun estetika.
Sebuah jembatan
cable-stayed memang terlihat apik dan indah ketika dipandang. Jembatan
yang mengandalkan tali sebagai penahan beban jembatan diperuntukkan bagi
lintasan antar wilayah yang biasanya terpisah oleh sungai, lembah ataupun diatas
tanah datar. Konstruksi yang kompleks membuat jembatan sulit untuk dibangun.
Namun keindahan kabel bentangan menjadi daya tarik tersendiri bagi jembatan.
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.
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).
Jembatan cable stayed
merupakan tipe jembatan bentang panjang yang estetis dan sering digunakan
sebagai prasarana transportasi yang penting. Struktur jembatan ini terdiri dari
gabungan berbagai komponen struktural seperti pilar, kabel dan dek jembatan.
Dek jembatan digantung dengan kabel prategang yang diangkur pada pilar. Dengan
demikian, semua gaya-gaya gravitasi maupun lateral yang bekerja pada dek
jembatan akan ditransfer ke tanah melalui kabel dan pilar. Kabel akan menerima
gaya tarik sedangkan pilar memikul gaya tekan yang sangat besar disamping efek
lentur lainnya (Yuskar dan Andi,2005).
1. Keuntungan
Keuntungan secara umum penggunaan
jembatan cable stayed, yaitu:
a. Tahan terhadap angin
b. Lebih kaku dibanding
dengan jembatan gantung
c. Mampu menahan beban
hingga 5 ton
d. Murah dalam perawatan
karena menggunakan baja
e. Konstruksi lebih ringan
f. Cepat dilaksanakan karena
sistem komponen baja (pra fabrikasi)
g. Terputusnya kabel tidak
serta merta jembatan menjadi runtuh
Keuntungan jembatan cable
stayed dengan jumlah kabek banyak dapat disebutkan sebagai berikut
ini.
a. Jumlah dukungan elastik
yang besar menyebabkan lentur yang sedang pada arah longitudinal dek,
baik selama pelaksanaan maupun dalam pengoperasian, membuat metode pelaksanaan
sederhana dan ekonomis,
b. Kabel individual lebih
kecil dibandingkan sebuah struktur kabel penggantung yang terkonsentrasi,
sederhana dalam pemasangan dan pengangkerannya,
c. Penggantian kabel
relative mudah bila diperlukan, meskipun kabel telah diberi pelinding terhadap
korosi.
Jarak antar kabel
maksimum tergantung pada parameter, khususnya lebar dan bentuk dek. Jika dek
dari baja atai beton komposit, pelaksanaan konstruksi dapat diselesailkan
dengan corbelling out, jika kabel yang sangat rapat tidak
memberikan keuntungan besar. Sebagai ketentuan umum, jarak antara 15 m dan 25 m
dapat digunakan. Penggunaan jarak yang lebih besar masih dapat dimungkinkan
dengan alasan tertentu. Jika dek dari beton, design dengan banyak kabel
penggantung terpisah 5 m – 10 m memberikan banyak keuntungan dan mungkin sangat
penting untik struktur dengan bentang panjang (Walther, 1988).
2. Kekurangan
Bentang main span
terbatas karena keterbatasan sudut kabel. Untuk menambah panjang span,
diperlukan pilon yang makin tinggi dengan konsekuensi gaya tekan pada deck
makin besar.
B. Komponen Jembatan Cable
Stayed
Pada dasarnya komponen utama jembatan cable
stayed terdiri atas sistem kabel, menara atau pylon, dan gelagar.
1. Sistem kabel
Sistem kabel merupakan
salah satu hal mendasar dalam perencanaan jembatan cable stayed. Kabel
digunakan untuk menopang gelagar diantara dua tumpuan dan memindahkan beban
tersebut ke menara. Secara umum sistem kabel dapat dilihat sebagai tatanan
kabel transversal dan tatanan kabel longitudinal. Pemillihan tatanan kabel
tersebut didasarkan atas berbagai hal karena akan memberikan pengaruh yang
berlainan terhadap perilaki 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 lebat agar
dimensi balok melintang dapat lebih kecil.
a. Tatanan kabel tranversal
Tatanan kabel tranversal terhadap areah 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 dapat diterapkan di lapangan.
1) 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 di
tengah-tengah dek dan membatasi dua arah jalur lalu lintas. Kabel ditempatkan
ditengah-tengah dek menyebabkan torsi pada dek menjadi besar akibat beban lalu
lintas yang tidak simetri dan tiupan angin. Kelemahan tersebut diatasi dengan
menggunakan dek kaku berupa gelagar kotak (box girder) yang
mempunyai kekakuan torsi yang sangat besar. Penenpatan menara yang mengikuti
bidang kabel di tengah dek mengurangi lebar kendaraan sehingga perlu dilakukan
penambahan lebar sampai batas minimum yang dibutuhkan. Secara umum jembatan
yang sangat panjang atau sangat lebar tidak cocok dengan penggantung kabel satu
bidang.
2) Sistem dua bidang
Penggantung dengan dua bidang dapat berupa dua
bidang vertikal sejajar atau dua bidang miring yang pada sisi atas lebih
sempit. Penggunaan bidang miring dapat menimbulkan masalah yang pada lalulintas
yang lewat diantara dua bidang kabel, terlebih bila jembatan mempunyai bentang
yang relative pendek atau menengah. Kemiringan kabel akan sangat curam sehingga
mungkin diperlukan pelebaran dek jembatan. Pada ujung balok melintang dimana
akan dipasang angker kabel, mungkin akan terjadi kesulitan pada pendetailan
struktur, khususnya bila menggunakan beton pratekan. Pengangkeran kabel dapar
bertentangan dengan kabel prategang balok melintang.
3) 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 clan menjadi tidak ekonomis lagi. Penggunaan
penggantung tiga bidang dapat mengurangi torsi, momen lentur, dan gaya geser
berlebihan. Penggunaan penggatung tiga bidang sampai saat ini masih berupa
inovasi dan baru sampai pada tahap desain ( Walther, 1988).
2. Menara
Pemilihan bentuk menara sangat dipengaruhi
oleh konfigurasi kabel, estetika, dan kebutuhan perencanaan serta pertimbangan
biaya. Bentuk – bentuk menara dapat berupa rangka portal trapezoidal,
menara kembar, menara A, atau menara tunggal. Selain bentuk
menara yang telah ada, masih banyak bentuk menara lain namun jarang digunakan
seperti menara Y, menara V, dan lain sebagainya.
Tinggi menara merupakan fungsi dari panjang panel (Troisky, 1977).
3. 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 ungtuk struktur baja dan solid web digunakan
untuk struktur baja atau beton baik beton bertulang maupun beton prategang.
Bentuk yang paling banyak
digunakan adalah bentuk solid web karena memiliki kemudahan
dalam pekerjaannya .
Gelagar yang tersusun
dari solid web yang terbuat dari baja atau beton cenderung
terbagi atas dua tipe yaitu:
a. Gelagar pelat (plate
girder), dapat terdiri atas dua atau banyak gelagar,
b. Gelagar box (box
girder), dapat terdiri atas satu atau susunan box yang dapat berbentuk
persegi panjang atau trapezium.
Susunan dek yang tersusun
dari gelagar pelat tidak memiliki kekakuan torsi yang besar sehingga tidak
dapat digunakan untuk jembatan yang bentangnya panjang dan lebar atau jembatan
yang direncanakan hanya menggunakan satu bidang kabel penggantung. Dek jembatan
yang menggunakansatui atau susunan box akan memiliki kekakuan torsi yang sangat
besar. Gelagar beton umumnya berupa gelagar box tunggal yang diberi
pengaku pada jarak tertentu.
Solid web yang terbuat dari
beton precast mempunyai banyak keuntungan (Zarkasidan Roliansjah, 1995)
antara lain:
a. Struktur dek beton
cenderung untuk tidak bergetar dan dapat berbentuk aerodinamis yang
menguntungkan,
b. Komponen gaya horizontal
pada kabel akan mengaktifkan gaya tekan pada sistem dek dimana beton sangat
cocok untuk menahan gaya desak,
c. Beton mempunyai berat
yang sangat besar sehingga perbandingan beban hidup dan mati menjadi kecil,
sehingga perbandingan lendutan akibat beban hidup dan mati tidak besar,
d. Pemasangan bangunan atas
dan kabel yang relatif mudah dengan teknikprestressing masa
kini, prefabrikasi, segemental, dan mempunyai kandungan lokal
yang tinggi,
e. Pemeliharaan yang lebih
mudah karena beton tidak berkarat seperti pada baja.
Perilaku gelagar sebagau
bagian yang terintegral dari sebuah jembatan cable stayedmirip
dengan perilaku gelagar menerus di atas peletakan elastis. Akan tetapi selama
tahap awal pembangunan dan prapenegangan kabel akibat beban mati, dukungan
kabel dapat dianggap sebagai peletakan tetap.
C. Efek Non-linier pada
Elemen Struktur
Struktur jembatan cable stayed merupakan
struktur yang mempunyai efek non-linier yang cukup berpengaruh. Meskipun
struktur memiliki efek non-linier, perhitungan gaya – gaya dalam dengan
mengabaikan sifat non-linier dapat dilakukan dengan memberikan
anggapan-anggapan tertentu. Tiga penyebab sifat non-linier adalah sag pada
kabel, efek P-delta, dan sifat material.
1. Non-linier pada Kabel
Akibat berat sendiri kabel menyebabkan
terjadinya deformasi sepanjang kabel yang cukup besar sehingga mengurangi
kekakuan kabel. Ketidaklinieran kabel terjadi ketika beban yang didukung
bertambah dan sag pada kabel berkurang sehingga panjang chord
kabel akan bertambah. Untuk menempatkan kabel sebagai komponen yang linier maka
modulus kabel harus diidealisasikan. Modulus elastisitas ideal akan diperoleh
melalui penurunan rumus dengan memperhatikan kabel miring yang pada ujung bawah
diberikan perletakan sendi dan pada ujung atas diberi perletakan bergerak.
2. Efek P-delta
Efek non-linier ini disebabkan oleh gaya-gaya
aksial tekan dan momen lentur yang bekerja secara simultan pada struktur
(gelagar dan menara) sehingga terjadi beban yang eksentris. Akibat lendutan
yang terjadi pada struktur maka gaya aksial tekan yang bekerja memberikan momen
tambahan. Tingkat ketidaklinieran tergantung pada besarnya beban aksial tekan
dibandingkan dengan beban euler dan besar lendutan yang
dihasilkan akibat beban lentur. Secara umum pengaruh ketidaklinieran akibat
efek P-delta dapat dianggap kecil. Anggapan ini tetap digunakan
untuk gelagar yang tipis atau menara yang mempunyai momen inersia kecil dengan
memberikan pembebanan yang ekstrim dan menguji kebenaran anggapan.
3. Non-linier pada sifat material
Bahan struktur yang menderita suatu beban
aksial tertentu akan mengalami penegangan dan disertai penambahan atau
pengurangan panjang sesuai dengan arah beban. Selama beban tersebut masih
kecil, pertambahan atau pengurangan panjang akan berbanding lurus dengan
tegangan yang terjadi. Bila beban bertambah terus batas perbandingan tetap akan
dilampaui dan kurva perbandingan tidak sebanding atau perbandingan antara
tengangan dan regangan bahan sudah tidak linier lagi. Sifat non-linier ini
dapat diabaikan karena secara umum pembebanan yang terjadi tidak akan
menimbulkan tegangan yang berlebihan hingga mendekati beban runtuh.
BAB III
PENUTUP
A. Kesimpulan
Jembatan cable stayed
merupakan tipe jembatan bentang panjang yang estetis dan sering digunakan
sebagai prasarana transportasi yang penting. Struktur jembatan ini terdiri dari
gabungan berbagai komponen struktural seperti pilar, kabel dan dek jembatan.
Dek jembatan digantung dengan kabel prategang yang diangkur pada pilar. Dengan
demikian, semua gaya-gaya gravitasi maupun lateral yang bekerja pada dek
jembatan akan ditransfer ke tanah melalui kabel dan pilar. Kabel akan menerima
gaya tarik sedangkan pilar memikul gaya tekan yang sangat besar disamping efek
lentur lainnya (Yuskar dan Andi,2005).
Dengan demikian dalam
perencanaan pembuatan jembatan dengan tipe cable stayed perlu
memperhatihan faktor-faktor yang mempengaruhi jembatan tersebut.
Penerapan rekayasaengineering sangat diperlukan dalam pembangunan jembatan
ini, sehingga hasil dari perencanaan dapat diwujudkan sesuai dengan standar
yang ada.
B. Saran
Mungkin
inilah yang diwacanakan pada penulisan saya ini meskipun penulisan ini jauh
dari sempurna minimal kita mengimplementasikan tulisan ini. Masih banyak
kesalahan dari penulisanssaya ini, karena kami manusia yang adalah tempat salah
dan dosa: dalam hadits “al insanu minal khotto’ wannisa’, dan kami juga butuh
saran/ kritikan agar bisa menjadi motivasi untuk masa depan yang lebih baik
daripada masa sebelumnya. Kami juga mengucapkan terima kasih atas dosen
pembimbing mata kuliah. Bahasa Indonesia Bapak Tri Waryono, S. Pd., M.
Pd.Yang telah memberikan tugas individu demi
kebaikan diri saya sendiri dan untuk negara dan bangsa.
DAFTAR PUSTAKA
Supriyadi, Bambang dan Agus Setyo Muntohar. 2007. Jembatan. Yogyakarta:
Beta Offset
Ilham, M Noer. 2011. Jenis Jembatan. http://mnoerilham.blogspot.com/. Diakases pada hari kamis, 21 November
2013 pukul 20.43
Administrator.
2013.Daftar Jembatan Kabel Terpanjang.http://id.wikipedia.org/wiki/Daftar_jembatan_kabel_terpanjang. Diakses pada hari kamis, 21 November
2013 pukul 20.48
Aryanto.
2012. CABLE-STAYED (Jembatan Gantung Untuk Kendaraan Ringan).http://litbang.pu.go.id/cable-stayed-jembatan-gantung-untuk-kendaraan-ringan.balitbang.pu.go.id. Diakses pada hari rabu, 20 November
2013 pukul 19.42