Jembatan Rangka Kaku (Rigid Frame) / Jembatan Rahmen

Selengkapnya tentang Bentuk Struktur Jembatan

Jembatan Rangka Kaku (Rigid Frame) / Jembatan Rahmen:

Elemen-elemen dalam struktur rangka kaku atau "rahmen" dihubungkan secara kaku, berbeda dengan truss dan jembatan lengkung. Dalam rangka kaku, seluruh elemen menerima baik gaya axial maupun momen tekuk. Berbagai tipe jembatan rangka kaku ditunjukkan pada Gambar 28.

Elemen jembatan rangka kaku memiliki skala yang lebih besar dibandingkan dengan tipe bangunan. Oleh karena itu, pemusatan tekanan terjadi di sambungan balok dan kolom, sehingga harus direncanakan dengan hati-hati. Pendukung jembatan rangka kaku, baik itu engsel atau jepit, membuat struktur ini menjadi tak tentu, sehingga tidak sesuai untuk kondisi pondasi yang terbenam. Reaksi pendukung melibatkan kemampuan horisontal dan vertikal pada engsel, serta penambahan momen tekuk pada tumpuan jepit.

Gambar 28. Tipe jembatan rahmen:
(a) rangka portal; (b) ∏ - Rahmen; (c) V-leg Rahmen; dan (d) Vierendeel Rahmen 

Rangka Portal adalah desain sederhana yang dapat digunakan secara luas untuk pier atau pendukung jembatan jalan raya yang diangkat. Ruang di bawahnya dapat efektif digunakan untuk jalan lain atau area parkir. Penggunaan rangka portal terbukti lebih tahan gempa, seperti yang terlihat pada gempa bumi Kobe di Jepang pada tahun 1995, dan lebih kuat serta mampu menyerap lebih banyak energi daripada pier kolom tunggal.

Desain ∏ - Rahmen umumnya diterapkan pada jembatan di daerah pegunungan dengan pondasi yang kuat dan kokoh, memungkinkannya melintasi lembah dengan bentang yang relatif panjang. Desain ini juga cocok untuk jembatan yang melintasi jalan raya jalur cepat. Struktur ∏ - Rahmen, seperti yang terlihat pada Gambar 29, memiliki dua lengan pendukung pada gelagar utama, menyebabkan tegangan axial terpusat pada pusat panjang gelagar. Beban hidup pada geladak disalurkan melalui sistem lantai pada gelagar utama. Engsel tengah mungkin dimasukkan pada gelagar untuk membentuk gelagar gerber. Jembatan model A-V leg rahmen serupa dengan jembatan ∏ - Rahmen tetapi memungkinkan bentang yang lebih panjang tanpa adanya gaya axial di pusat bentang gelagar.

Gambar 29. Jembatan ∏ - Rahmen

Jembatan Vierendeel 

Jembatan Vierendeel adalah jenis rangka kaku di mana bagian atas dan bawah rangkaian dihubungkan secara kaku ke elemen vertikal. Semua elemen dalam struktur ini diarahkan secara axial, menangani gaya geser dan momen lentur. Kondisi ini menciptakan sistem internal yang sangat tidak pasti. Analisis rangka Vierendeel harus mempertimbangkan tegangan sekunder. Dibandingkan dengan jembatan lengkung Langer atau Lohse yang hanya memiliki elemen penahan gaya axial, bentuk jembatan ini menunjukkan tingkat kekakuan yang lebih tinggi.

Jembatan Vierendeel adalah bentuk rangka kaku yang khusus, di mana bagian atas dan bawah rangkaian dihubungkan secara kaku ke elemen vertikal. Struktur ini dirancang sedemikian rupa sehingga semua elemennya diarahkan secara axial, mampu menangani baik gaya geser maupun momen lentur. Keadaan ini menghasilkan sistem internal yang memiliki tingkat ketidakpastian yang tinggi. Saat melakukan analisis terhadap rangka Vierendeel, penting untuk mempertimbangkan tegangan sekunder yang mungkin terjadi. Dibandingkan dengan jembatan lengkung seperti Langer atau Lohse, yang hanya memiliki elemen penahan gaya axial, jembatan Vierendeel menunjukkan tingkat kekakuan yang lebih tinggi.

Keistimewaan dari jembatan Vierendeel terletak pada kekakuan dan keandalannya dalam menangani beban lateral, seperti angin atau gempa. Struktur kaku ini memberikan stabilitas yang baik terhadap gaya-gaya horizontal yang dapat memengaruhi jembatan. Elemen vertikal yang diintegrasikan secara kaku dengan bagian atas dan bawah rangkaian memberikan daya dukung yang efisien terhadap momen lentur dan tegangan geser.

Selain itu, jembatan Vierendeel sering digunakan dalam desain jembatan dengan bentang yang cukup besar, di mana kekakuan struktur menjadi faktor krusial untuk menjaga kestabilan. Kekakuan yang tinggi memungkinkan jembatan untuk memberikan respons yang cepat dan efektif terhadap perubahan beban atau kondisi lingkungan.

Meskipun kelebihan tersebut, perlu dicatat bahwa desain dan analisis jembatan Vierendeel memerlukan perhitungan yang cermat untuk memastikan keseimbangan dan ketahanan struktur. Penggunaan teknologi modern dan perangkat lunak simulasi struktural dapat membantu insinyur dalam mengoptimalkan performa jembatan Vierendeel dalam berbagai situasi.

Selengkapnya mengenai Teknik Struktur Bangunan