Analisa Konfigurasi Pondasi Tiang Pancang Jembatan Rangka Baja Part 1

Jembatan adalah salah satu infrastruktur wajib yg menunjang kelancaran kinerja sarana dan prasarana transportasi darat. keberadaannya menjadi penentu bisa maupun tidaknnya suatu ruas jalan untuk dilalui, tentunya apabila jalan tersebut harus melintasi suatu rintangan (sungai, lembah, jurang, atau jalan lain)

Jembatan rangka baja adalah salah satu jenis jembatan yang paling umum digunakan. Jembatan rangka baja dipilih karena strukturnya yang sederhana tetapi kaku, sehingga aman dan mudah dalam hal pembangunan dan pemeliharaannya. Jembatan rangka baja sudah bisa digunakan pada bentang diatas 40 meter.

Seperti halnya jembatan lain, jembatan rangka baja tersusun dari komponen komponen yang dikelompokkan menjadi 2 bagian yaitu; bangunan atas dan bangunan bawah. Bangunan bawah yang terdiri dari pondasi, abutmen berfungsi menyangga bangunan atas jembatan yang terdiri dari rangka jembatan, plat lantai, dalam menahan beban hidup lalu lintas dan beban sendiri nya. Secara simultan beban beban jembatan yang diterima oleh plat lantai didistribusikan dalam bentuk beban vertikal (mayoritas) melalui kekakuan rangka jembatan ke tumpuan jembatan pada abutmen. tumpuan tersebut berjumlah 4 buah, dua buah pada masing-masing abutment, kedua titik beban tumpuan tersebut diteruskan kepondasi jembatan yang sebelumnya juga telah menerima beban sendiri abutmen yang besar.

Pondasi tiang pancang sebenarnya dan seharusnya menjadi pilihan kedua sebagai pondasi jembatan, hal ini dikarenakan mahalnya biaya bahan dan pelaksanaan pondasi tiang pancang. Akan tetapi apabila jembatan berada ditanah lunak (dan biasanya tanah ditepi sungai adalah lunak) maka pilihannya adalah pondasi tiang pancang. 

Bicara tentang tiang pancang, selain kedalaman, bahan, dan diameternya, tentu kita akan membicarakan konfigurasinya, biasanya jumlah tiang pancang didapatkan dari perhitungan beban ultimate jembatan dibagi daya dukung izin satu buah tiang pancang, masalah jaraknya, ya tinggal diatur sejauh 1.5 - 3.5 kali diameter tiang pancang yang kemudian menjadi faktor reduksi kelompok tiang pancang tersebut. Sebenarnya sampai ini pun cukup. Akan tetapi pada sebagian orang juga ada yang pempertanyakan formasi tiang pancang, apakah sudah tepat membagi jarak tiang pancang secara merata dibawah abutmen sementara beban rangka dan beban lalulintas diterima abutmen melalui beban terpusat yang hanya 2 titik saja, itupun berada di ujung abutmen.

Abutmen dengan beban rangka baja jembatan

            Hal ini menjadi alasan beberapa engineer melakukan optimasi sendiri-sendiri dalam rangka mencari suatu nilai efisiensi akibat posisi beban dan bentuk abutmen itu sendiri.

            Pada kesempatan kali ini, kita akan coba mengamati lebih jauh seberapa efisien langkah langkah yang pernah diambil oleh para senior kita tersebut, sebelumnya akan saya coba paparkan konfigurasi secara umum yang pernah dibuat pada gambar dibawah ini

 Konfigurasi 1 (jarak merata sepanjang abutmen)

Konfigurasi 2 (berkelompok pada tepi abutmen)

Langsung saja kita lakukan permodelan untuk Konfigurasi 1 dan Konfigurasi 2 pada gambar dibawah ini.

Model abutmen jembatan

Abutmen dengan lebar 3.6 meter, panjang 12.3 meter, dan tinggi 3.35 meter memiliki bobot sendiri sekitar 200 ton dibebankan pada sebidang tanah. Maka pada permukaan tanah yang berada tepat dibawah abutmen mengalami penurunan seperti pada gambar berikut.

Tanpa tiang pancang, Tanpa beban rangka baja

Dapat dilihat pada gambar diatas, penurunan terbesar terjadi pada bagian tengah jembatan.

Kemudian tempat tumpuan rangka jembatan diberikan beban 100 ton atau setara dengan beban ultimate jembatan rangka baja bentang 50 meter, maka penurunannya menjadi seperti pada gambar berikut.

Tanpa tiang pancang, Dengan beban rangka baja 100 ton

Setelah membandingkan keduanya, terlihat perilaku yang sangat berbeda dengan besaran penurunan yang sangat berbeda pula, saat ini terlihat bahwa pada abutmen yang terbebani, ternyata pondasi tiang pancang sangat dibutuhkan pada hanya area tepi, tetapi untuk lebih memastikan kembali, ada baiknya kita coba lanjutkan permodelan dengan tiang pancang.

Kelompok tiang pancang, Tanpa beban rangka baja

Kelompok tiang pancang, Dengan beban rangka baja 100 ton

Tiang pancang merata, Tanpa beban rangka baja

Tiang pancang merata, Dengan beban rangka baja 100 ton

Tabel perbandingan penurunan yang terjadi pada masing masing konfigurasi tiang pancang

Dapat dilihat pada tabel diatas, ternyata pondasi tiang pancang cukup besar menahan penurunan, sedangkan untuk konfigurasinya, konfigurasi tiang pancang berkelompok memberikan efek perbedaan penurunan yang lebih besar dari pada konfigurasi tiang pancang jarang merata, sehingga pilihan tiang pancang kelompok seharusnya dapat dihindari untuk mengurangi resiko kerusakan pada dasar abutmen, pada konfigurasi tiang pancang merata, masih terdapat perbedaan penurunan walaupun tidak terlalu besar, hal ini dikaji lebih dalam lagi pada sesi berikut... semoga bermanfaat, terima kasih...

Syahril Taufik, Rusnan Hefni, Pak Bowo, Hendra Pranata