Jembatan Beton Prestress / Pratekan

Selengkapnya tentang Bentuk Struktur Jembatan

E. Jembatan Beton Prestress / Pratekan

Beton pratekan dengan bahan berkekuatan tinggi menjadi opsi menarik untuk jembatan dengan bentang panjang, digunakan secara luas sejak tahun 1950-an. Penerapan beton pratekan membawa keuntungan signifikan terutama pada struktur slab dan gelagar.

Slab Precast Beton Pratekan:

Standar tipe-tipe slab precast beton pratekan diilustrasikan pada Gambar 17. Ketika slab cast-in-place pratekan memiliki biaya yang lebih tinggi dibanding slab beton bertulang, penggunaan slab precast beton pratekan menjadi lebih ekonomis untuk beberapa bentang, umumnya antara 20 – 50 ft (6.1 – 15.2 m). Perbandingan tebal dan bentangnya adalah 0.03 baik untuk bentang sederhana maupun menerus.

Ilustrasi standar tipe-tipe slab precast beton pratekan dapat ditemukan pada Gambar 9.17. Dibandingkan dengan slab cast-in-place pratekan yang cenderung memiliki biaya lebih tinggi daripada slab beton bertulang, penggunaan slab precast beton pratekan menjadi solusi ekonomis terutama untuk beberapa bentang, yang umumnya berkisar antara 20 – 50 ft (6.1 – 15.2 m). Dengan perbandingan tebal dan bentang sekitar 0.03, slab precast beton pratekan menjadi pilihan yang efisien baik untuk bentang sederhana maupun menerus.

Keunggulan utama slab precast beton pratekan terletak pada proses produksinya yang dapat dilakukan di pabrik, menghasilkan komponen-komponen yang telah diatur dengan presisi sebelumnya. Hal ini mengurangi kompleksitas konstruksi di lapangan dan memungkinkan pemasangan yang lebih cepat dan efisien.

Bentang jembatan yang optimal untuk penerapan slab precast beton pratekan berkisar antara 20 hingga 50 ft. Dalam konteks ini, perbandingan tebal dan bentang sekitar 0.03 menunjukkan proporsi desain yang efektif, menciptakan slab yang memenuhi kebutuhan struktural tanpa kelebihan material yang tidak perlu.

Dengan sifat-sifat ekonomis dan efisien ini, slab precast beton pratekan menjadi pilihan yang menarik untuk proyek-proyek jembatan dengan karakteristik tertentu yang memungkinkan pemanfaatan optimal dari keunggulan desain dan konstruksi pra-manufaktur.

Gelagar I - Precast:

Gambar berikut menampilkan standar tipe-tipe balok-I, gelagar-I, dan Gelagar Bulb-Tee. Meskipun bersaing dengan gelagar baja, gelagar I precast cenderung lebih mahal dibanding beton bertulang dengan perbandingan tebal dan bentang yang sama. Penggunaannya dapat diaplikasikan untuk bentang 30-120 ft (9.1 – 36.6 m). Perbandingan tebal dan bentang struktur adalah 0.055 untuk bentang sederhana dan 0.05 untuk bentang menerus.

Gambar Potongan FHWA precast prestressed voided;
(a) tipikal potongan, dan (b) alternatif kunci geser

Gambar 18. Potongan AASHTO balok I;
(a) balok tipe II, III dan IV, dan (b) balok tipe V dan VI

Standar tipe kotak precast ditunjukkan pada Gambar 21, sementara Gambar 22 menunjukkan standar precast gelagar 'bathtub'. Gelagar kotak precast digunakan pada bentang struktur 100 – 600 ft (30.5 – 182.9 m), dengan jarak antar gelagar umumnya dua kali lipat dari tebal struktur. Perbandingan tebal dan bentang struktur adalah 0.045 untuk bentang sederhana dan 0.04 untuk bentang menerus. Sekitar 70 – 80% sistem jembatan jalan raya di California terdiri dari jembatan gelagar kotak beton pratekan.

Segmental Jembatan Beton:

Pembangunan jembatan beton yang terbagi menjadi beberapa segmen telah berhasil dikembangkan dengan konsep kombinasi pratekan, gelagar kotak, dan konstruksi kantilever. Jenis konstruksi ini dapat diklasifikasikan menjadi beberapa metode, termasuk kantilever penyeimbang, bentang per bentang, pengadaan incremental, dan pentahapan. Pemilihan metode konstruksi ini tergantung pada berbagai faktor, termasuk jenis proyek, kondisi lapangan, batasan lingkungan, waktu pelaksanaan konstruksi, dan ketersediaan alat.

Gambar 19. Caltrans precast standard ‘‘I’’-girder

Konsep pembangunan jembatan beton yang terbagi menjadi beberapa segmen telah berhasil dikembangkan dengan memadukan prinsip-prinsip pratekan, gelagar kotak, dan metode konstruksi kantilever. Proses ini melibatkan pembangunan jembatan dalam beberapa segmen terpisah, yang kemudian disatukan untuk membentuk struktur jembatan yang lengkap. Ada beberapa metode yang dapat digunakan untuk menerapkan konsep ini, antara lain kantilever penyeimbang, bentang per bentang, pengadaan incremental, dan pendekatan dengan beberapa tahapan. Pemilihan metode konstruksi yang paling tepat bergantung pada sejumlah faktor, termasuk jenis proyek, kondisi lapangan, batasan lingkungan, waktu pelaksanaan konstruksi, dan ketersediaan alat.

Metode kantilever penyeimbang melibatkan pembangunan segmen jembatan dari pier atau pier bentang yang sudah ada. Segmen tersebut ditempatkan secara bergantian pada setiap sisi pier dan disambungkan di tengah. Bentang per bentang, sebagaimana disarankan oleh namanya, melibatkan pembangunan jembatan satu bentang pada satu waktu, dimulai dari satu pier dan berlanjut ke pier berikutnya. Metode pengadaan incremental mencakup penambahan segmen baru secara bertahap ke dalam struktur yang sedang dibangun. Sementara itu, pendekatan dengan beberapa tahapan membagi konstruksi jembatan menjadi tahapan-tahapan yang dapat dikerjakan secara terpisah.

Pilihan metode konstruksi ini memerlukan evaluasi cermat untuk memastikan kesesuaian dengan kondisi proyek dan kebutuhan desain, sehingga dapat mencapai efisiensi konstruksi dan kualitas struktural yang diinginkan.

Gambar 20. Caltrans precast standard ‘‘Bulb-Tee’’ girder

Gambar 21. Potongan FHWA precast pretensioned box:
(a) tipikal potongan dan (b) alternatif shear key

Gelagar Kotak:

Gambar 21 menampilkan standar tipe kotak precast, sementara Gambar 22 menunjukkan standar precast gelagar 'bathtub'. Dalam bentuk cast-in-place, gelagar kotak beton pratekan menyerupai gelagar kotak beton bertulang konvensional. Untuk bentang struktur antara 100 hingga 600 kaki (30.5 hingga 182.9 meter), jarak antar gelagar umumnya dua kali lipat dari tebal struktur. Perbandingan tebal dan bentang struktur adalah 0.045 untuk bentang sederhana dan 0.04 untuk bentang menerus. Bagian ini sering digunakan untuk bentang sederhana yang melebihi 100 kaki (30.5 meter) dan sesuai untuk meningkatkan kontrol defleksi. Sekitar 70 hingga 80 persen dari sistem jembatan jalan raya di California terdiri dari jembatan gelagar kotak beton pratekan.

Gambar 22. Caltrans precast standard ‘‘bathtub’’ girder

Gambar 23. Jembatan California’s Pine Valley

Segmental Jembatan Beton:

Pembangunan jembatan beton yang terbagi menjadi beberapa segmen telah berhasil dikembangkan dengan menggabungkan konsep pratekan, gelagar kotak, dan metode konstruksi kantilever. Jembatan gelagar kotak dengan segmen pratekan pertama kali dibangun di Eropa Barat pada tahun 1950. Sebagai contoh, gambar 23 menunjukkan Jembatan Pine Valley di California, yang terdiri dari tiga bentang dengan panjang masing-masing 340 kaki (103.6 meter), 450 kaki (137.2 meter), dan 380 kaki (115.8 meter), dengan pier setinggi 340 kaki (103.6 meter). Ini merupakan jembatan cast-in-place segmental pertama yang dibangun di Amerika Serikat pada tahun 1974. Jembatan pratekan segmental dengan segmen pratekan atau cast-in-place dapat diklasifikasikan berdasarkan metode konstruksi, seperti kantilever penyeimbang, bentang per bentang, pengadaan incremental, dan pendekatan dengan beberapa tahapan. Pemilihan antara segmen cast-in-place, pratekan, atau berbagai metode konstruksi lainnya tergantung pada jenis proyek, kondisi lapangan, batasan lingkungan dan publik, waktu pelaksanaan konstruksi, dan ketersediaan alat.

Tabel berikut menunjukkan daftar aplikasi segmen jembatan berdasarkan panjang bentangnya.