Jembatan Rangka Batang (Truss Bridge)

Selengkapnya tentang Bentuk Struktur Jembatan

G. Jembatan Rangka Batang (Truss Bridge):

Struktur jembatan rangka batang dapat dilihat pada Gambar 25, yang menggambarkan sebuah jembatan dengan geladak berada pada level terendah dari penghubung antar bagiannya. Slab bertindak sebagai penopang beban hidup, didukung oleh sistem balok lantai dan balok silang. Beban tersebut disalurkan ke rangka batang utama pada titik sambungan di setiap sisi jembatan, kemudian ke sistem lantai dan akhirnya ke penahan. Penguat lateral, juga berbentuk rangka batang, menghubungkan bagian atas dan bawah penghubung untuk menahan gaya horisontal seperti angin dan beban gempa, termasuk momen torsi/puntir. Rangka portal pada pintu masuk berfungsi sebagai transisi kekuatan horisontal dari bagian atas ke bagian substruktur.

Jembatan rangka batang dapat mengambil berbagai bentuk, seperti yang terlihat pada contoh di mana slab beton menjulang ke atas, dan pengikat/penahan goyangan diletakkan di antara elemen vertikal dari dua rangka utama untuk menjaga stabilitas lateral.

Rangka baja terdiri dari bagian atas dan bagian bawah yang terhubung oleh elemen diagonal dan vertikal (elemen web). Rangka tersebut bekerja sesuai dengan prinsip gaya balok di atas dan di bawah rangkaian, di mana sayap dan pengikat diagonal bertindak sebagai plat web. Rangkaian ini utamanya menahan momen tekuk, sementara elemen web menahan gaya geser. Rangka batang, berbeda dengan plat atau lembaran, merupakan alternatif yang lebih mudah didirikan di lokasi dan sering digunakan untuk jembatan dengan panjang tertentu.

Gambar 25. Jembatan rangka batang (truss)

Jenis Rangka Batang

Gambar 26 menunjukkan beberapa tipe rangka batang. Warren truss adalah tipe yang paling umum, membentuk segitiga sama kaki yang efektif menahan gaya tekan dan tarik. Pratt truss memiliki elemen vertikal dan diagonal, di mana elemen diagonal mengarah ke pusat hanya untuk menahan gaya tarik. Pratt truss cocok untuk jembatan baja karena kemampuannya menahan gaya tarik sangat efektif. Howe truss hampir mirip dengan Pratt, hanya elemen diagonalnya mengarah ke bagian akhir, menahan gaya tekan axial, sementara elemen vertikal menahan gaya tarik. Jembatan kayu sering menggunakan Howe truss karena pada sambungan diagonal kayu lebih mampu menahan gaya tekan. K-truss dinamai demikian karena elemen web yang berbentuk "K" menjadi pilihan ekonomis pada jembatan besar, mengurangi risiko tekuk dengan panjang elemen yang lebih pendek.

Gambar 26. Berbagai tipe rangka batang/truss:
(a) Warren truss (dengan batang atas rangka lurus); (b) Warren truss (dengan batang atas rangka lengkung);(c) Warren truss dengan batang vertikal; (d) Prutt truss; (e) Howe truss; and (f) K-truss

Analisis Struktural dan Tekanan Sekunder:

Truss merupakan bentuk struktur batang yang, secara teoritis, dihubungkan dengan engsel membentuk segitiga yang stabil. Rangka batang dibentuk dari unit berbentuk segitiga agar menjadi struktur yang stabil. Elemen-elemen dianggap hanya menahan regangan atau gaya tekan axial. Dari segi statika, rangka batang dapat dianalisis menggunakan persamaan keseimbangan. Namun, jika tidak memenuhi persyaratan stabilitas, analisis hanya dengan persamaan keseimbangan tidak akan mencukupi. Oleh karena itu, perhatian khusus harus diberikan pada penempatan yang tidak sesuai, dan ketidaksesuaian internal dan eksternal pada rangka batang sebaiknya diselesaikan dengan menggunakan perangkat lunak atau program komputer.

Dalam praktiknya, elemen-elemen truss dihubungkan ke plat sambungan dengan menggunakan baut berkemampuan tinggi, seperti yang terlihat pada Gambar 27, daripada menggunakan engsel rotation-free. Hal ini dilakukan karena lebih mudah dalam perakitan, meskipun kondisi "jepit" seperti yang dijelaskan dalam teori tidak terlihat pada bidang tersebut. Ketidaksesuaian ini menghasilkan tegangan sekunder, yaitu tegangan tekung pada elemen-elemen tersebut. Analisis struktural rangka kaku diperlukan untuk memperoleh tegangan sekunder, yang biasanya kurang dari 20% dari tegangan utama axial. Jika elemen rangka batang telah direncanakan dengan baik, memiliki angka kelangsingan batang yang mencukupi, dan tidak mengalami tekukan, maka tegangan sekunder dapat diabaikan.