Jembatan Pelengkung (Arch Bridge)

TEKNIK STRUKTUR BANGUNAN JEMBATAN 

Klasifikasi dan Bentuk Jembatan 

Jembatan Pelengkung (Arch Bridge)

Jembatan pelengkung memiliki bingkai atau rusuk yang menyerupai balok lingkar, tidak hanya secara vertikal tetapi juga horisontal pada kedua ujungnya. Struktur ini dirancang untuk mendukung reaksi baik secara vertikal maupun horisontal. Gaya horisontal yang bekerja pada jembatan pelengkung akan menimbulkan tegangan axial, yang pada gilirannya meningkatkan momen tekuk pada rusuk lengkung. Momen tekuk ini diperlukan untuk mencapai keseimbangan gaya horisontal dengan beban gravitasi yang bekerja pada jembatan.

Dibandingkan dengan gaya axial, akibat momen tekuk biasanya relatif kecil. Oleh karena itu, jembatan pelengkung sering kali dibangun menggunakan bahan yang memiliki kemampuan menahan gaya tekan tinggi, seperti beton, batu, atau batu bata. Ini bertujuan untuk memastikan kestabilan dan kekuatan struktural jembatan, sehingga mampu mengatasi beban gravitasi dan gaya horisontal yang bekerja padanya.

Gambar Berbagai tipe jembatan pelengkung

Tipe Pelengkung

Jembatan pelengkung terdiri dari geladak jalan dan lengkung pendukung. Berbagai jenis pelengkung diilustrasikan dalam Gambar diatas. Garis tebal menunjukkan elemen yang menanggung momen tekuk, geser, dan gaya axial, sementara garis tipis menunjukkan elemen yang hanya menerima gaya axial. Jembatan pelengkung dibagi ke dalam kategori geladak, dan tipe geladak tergantung pada lokasi permukaan jalan. Pada semua jenis jembatan, geladak ditopang oleh kolom vertikal atau pelengkung penggantung, yang secara struktural menanggung gaya axial, baik gaya tekan maupun tarik pada elemen-elemen tersebut. Perbedaannya terletak pada kemampuan elemen vertikal geladak menahan gaya tekan dan elemen penggantung menahan gaya tarik. Beban hidup hanya mempengaruhi pelengkung secara tidak langsung.

Struktur dasar dari pelengkung adalah pelengkung 2 sendi/engsel. Pelengkung 2 sendi memiliki satu tingkat ketidakpastian eksternal karena terdapat empat reaksi akhir. Jika satu sendi ditambahkan pada mahkota pelengkung, membentuk pelengkung 3 sendi, maka akan menjadi lebih pasti dan kokoh. Jika ujungnya diklem, membentuk pelengkung jepit atau kaku, tingkat ketidakpastian akan meningkat menjadi tingkat ketiga. Pelengkung dibentuk oleh dua sendi dengan pengikat dan pendukung sederhana. Pelengkung yang terikat secara eksternal stabil, tetapi secara internal memiliki tingkat ketidakpastian satu derajat. Struktur lantai bergantung pada pelengkung dan terpisah dari pengikat.

Jembatan Langer

Pelengkung Langer dianalisis dengan mengasumsikan bahwa rusuk pelengkung hanya menahan gaya tekan axial. Meskipun rusuk pelengkung tipis, gelagar jembatan yang tebal memiliki kemampuan untuk menahan momen, geser, dan gaya tarik axial. Gelagar ini dianggap sebagai penguatan untuk rusuk pelengkung. Gambar berikut menunjukkan komponen struktural dari jembatan Langer.

Gambar Jembatan pelengkung Langer

Ketika diagonal digunakan pada web, struktur tersebut disebut sebagai Langer truss. Perbedaan utama antara Langer truss dan truss standar adalah bahwa pada rangkaian bawahnya terdapat gelagar sebagai pengganti batang. Jembatan Langer bersifat stabil secara eksternal, namun memiliki tingkat ketidakpastian secara internal. Tipe geladak jembatan Langer sering disebut sebagai "reversed" atau Langer yang terbalik.

Jembatan Lohse

Jembatan Lohse mirip dengan jembatan Langer, namun memiliki kemampuan lebih besar dalam menahan lentur pada rusuk pelengkung, mirip dengan gelagar. Dengan asumsi ini, jembatan Lohse menjadi lebih kaku daripada jembatan Langer. Distribusi momen lentur pada rusuk pelengkung dan gelagar bergantung pada rasio kekakuan dua elemen yang ditentukan oleh perancang. Jembatan pelengkung Lohse dapat dianggap sebagai balok terikat yang terhubung dengan elemen vertikal. Elemen vertikal diasumsikan hanya menahan gaya axial. Secara estetika, jembatan Lohse dianggap lebih mengagumkan daripada Langer dan lebih cocok untuk daerah perkotaan, sementara Langer lebih sesuai untuk daerah pegunungan.

Jembatan Pelengkung Truss dan Pelengkung Nielsen

Secara umum, elemen diagonal jarang digunakan pada jembatan pelengkung karena dapat mempersulit analisis struktural. Namun, kemajuan teknologi komputer telah mengubah pandangan ini. Jenis-jenis jembatan pelengkung baru, seperti pelengkung truss yang menggunakan batang diagonal truss pada elemen vertikal atau desain Nielsen Lohse yang menggunakan batang tarik sebagai diagonal, telah muncul. Elemen diagonal pada jembatan truss meningkatkan kekakuan melebihi elemen vertikal.

Seluruh elemen pada jembatan truss hanya menahan gaya axial. Di sisi lain, jembatan truss pelengkung dapat menahan lentur dengan menggunakan rusuk pelengkung, gelagar, atau keduanya. Karena diagonal pada jembatan Nielsen Lohse hanya menahan gaya tarik axial, mereka mengalami tekanan sebelumnya dari beban mati untuk mengimbangi gaya tekan oleh beban hidup.

Selengkapnya mengenai Teknik Struktur Bangunan

Jembatan Pelengkung

Jembatan pelengkung adalah jembatan yang memiliki struktur utama berupa lengkungan. Lengkungan ini berfungsi untuk menahan beban jembatan dan menyalurkannya ke kedua abutmen di ujung jembatan.

Rangka lengkung jembatan seperti balok melingkar yang tidak hanya vertikal, tetapi juga horisontal pada kedua ujungnya. Hal ini menyebabkan rangka lengkung menerima gaya vertikal dan gaya horisontal.

Gaya horisontal akan menyebabkan tegangan aksial pada rangka lengkung. Tegangan aksial ini akan menambah momen tekuk pada rangka lengkung. Momen tekuk ini berfungsi untuk menyeimbangkan gaya horisontal dengan beban gravitasi.

Dibandingkan dengan gaya aksial, akibat momen tekuk biasanya kecil. Hal inilah yang menyebabkan mengapa lengkung sering dibuat dari bahan yang mampu menahan gaya tekan tinggi, seperti beton, batu, atau batu bata.

Penjelasan Tambahan

Bahan-bahan seperti beton, batu, atau batu bata memiliki kekuatan tekan yang jauh lebih tinggi daripada kekuatan tariknya. Oleh karena itu, lengkungan yang terbuat dari bahan-bahan tersebut akan lebih mampu menahan gaya horisontal yang menyebabkan tegangan aksial.

Selain itu, lengkungan juga memiliki bentuk yang efisien untuk menahan beban. Bentuk lengkungan akan menyebarkan beban secara merata ke seluruh permukaan lengkungan. Hal ini akan mengurangi tegangan pada lengkungan.

Jenis-Jenis Jembatan Pelengkung

Jembatan pelengkung dapat dibagi menjadi beberapa jenis berdasarkan bentuk lengkungannya, yaitu:

* Jembatan lengkung setengah lingkaran adalah jenis jembatan pelengkung yang paling umum. Lengkungan jembatan ini berbentuk setengah lingkaran.

* Jembatan lengkung parabola adalah jenis jembatan pelengkung yang memiliki bentuk lengkungan seperti parabola.

* Jembatan lengkung catenary adalah jenis jembatan pelengkung yang memiliki bentuk lengkungan seperti catenary.

Keunggulan dan Kelemahan Jembatan Pelengkung

Keunggulan:

* Strukturnya sederhana dan mudah dibangun.

* Dapat menahan beban yang besar.

* Tahan terhadap gempa dan angin.

Kelemahan:

* Membutuhkan abutmen yang kuat untuk menahan gaya horisontal.

* Tidak cocok untuk jembatan dengan bentang panjang.

Contoh Jembatan Pelengkung

Beberapa contoh jembatan pelengkung yang terkenal di dunia antara lain:

* Jembatan Rialto di Venesia, Italia

* Jembatan Pont du Gard di Prancis

* Jembatan Tower Bridge di London, Inggris

* Jembatan Golden Gate di San Francisco, Amerika Serikat

* Jembatan Millau Viaduct di Prancis

Kesimpulan

Jembatan pelengkung adalah jenis jembatan yang memiliki struktur sederhana dan kuat. Jembatan ini sering digunakan untuk jembatan dengan bentang pendek hingga menengah.