Jembatan Pelengkung

Jembatan pelengkung adalah struktur setengah lingkaran dengan abutmen di kedua sisinya. Desain pelengkung (setengah lingkaran) secara alami akan mengalihkan beban yang diterima lantai kendaraan jembatan menuju ke abutmen yang menjaga kedua sisi jembatan agar tidak bergerak kesamping.

Ketika menahan beban akibat berat sendiri dan beban lalu lintas, setiap bagian pelengkung menerima gaya tekan, karena alasan itulah jembatan pelengkung harus terdiri dari material yang tahan terhadap gaya tekan.

Walaupun pelengkung tidak mengalami gaya tarik yang membuat pelengkung lebih efisien dari jembatan balok, namun kekuatan struktur jembatan pelengkung juga masih dibatasi. Misal, untuk jembatan yang struktur utamanya diatas lantai kendaraan, semakin besar sudut kelengkungannya (semakin tinggi lengkungannya) maka pengaruh gaya tekan akan semakin kecil, namun itu berarti bentangnya menjadi lebih kecil, jika diinginkan membuat jembatan pelengkung dengan bentang panjang, maka sudut pelengkung harus diperkecil sehingga gaya tekanpun menjadi lebih besar dan diperlukan abutmen yang lebih besar untuk menahan gaya horizontal tersebut. Jadi sama seperti jembatan balok bentang dari jembatan pelengkung juga dibatasi hingga 50 sampai 150 m.

Bentuk melengkung dari struktur memungkinkan berat sendiri struktur disalurkan ke pondasi sebagai gaya normal tekan tanpa lenturan. Hal ini sangat penting untuk material pasangan batu dan beton yang memiliki kuat tekan relatif sangat tinggi dibandingkan kuat tariknya., bahan tersebut juga memiliki kekakuan yang sangat besar sehingga faktor tekukan akibat gaya aksial tekan tidak menjadi masalah utama.

Karena bentuk struktur utamanya yang melengkung maka diperlukan lantai kerja untuk lalu lintas yang bisa diletakkan diatas, dibawah, atau diantara struktur utamanya.

Untuk struktur pelengkung yang dikakukan oleh lantai kerjanya (Deck Stiffened-arch) atau jembatan pelengkung yang struktur utamanya diatas lantai kerja, seperti pada jembatan Sydney Harbour, Australia, lantai kerja tersebut harus lebih tebal dari pelengkungnya karena lantai kerja harus dapat mengatasi dari kemungkinan melentur/menekuk dan pelengkung tetap menerima gaya tekan. Pada beberapa jembatan, lantai kerja bisa lebih tipis dari balok sedehana biasa karena berat sendirinya sudah ditopang oleh pelengkung dan pelengkung bisa juga lebih tipis dari pelengkung biasa karena sudah dikakukan oleh balok diatasnya. Karena alasan inilah jembatan pelengkung bisa membentang lebih panjang dari jembatan balok.

Efesiensi pemakaian struktur pelengkung akan lebih tinggi lagi jika lokasinya tepat seperti lembah ataupun sungai yang dalam dimana pondasi melengkung terletak pada tanah keras. Masuk akal apabila jembatan pelengkung adalah salah satu jembatan paling sederhana karena jika kita membangun jembatan pelengkung di atas tanah keras kita hanya memerlukan pelengkung tanpa memerlukan bagian yang lain. Tanah keras tersebut bisa berperan sebagai abutmen dan kita bisa menempatkan tanah atau batu disampingnya dengan sudut yang tepat seperti terlihat pada gambar.

Pada tanah yang kurang keras kita perlu menyediakan abutmen yang lebih besar untuk menahan gaya horizontal seperti yang terlihat pada gambar.

Kegunaan dari abutmen ini adalah untuk membuat tegangan yang terjadi akibat dorongan pelengkung menurun sampai pada titik yang bisa dipikul oleh tanah karena tanah mampu menerima tekan dan tanah tidak akan bergerak lagi (selama tegangan tanah lebih besar dari tegangan yang terjadi), biasanya juga ada gaya geser yang bekerja di daerah dekat abutmen.

Jembatan pelengkung pada awalnya terbuat dari batu, bata, besi cor, besi tempa dan baja. Saat ini jembatan pelengkung seperti beton pratekan dan baja membuat jembatan pelengkung bisa dibuat lebih panjang dan lebih elegan

Kelebihan Jembatan Pelengkung

• Keseluruhan bagian pelengkung menerima tekan, dan gaya tekan ini ditransfer ke abutmen dan ditahan oleh tegangan tanah dibawah pelengkung. Tanpa gaya tarik yang diterima oleh pelengkung memungkinkan jembatan pelengkung bisa dibuat lebih panjang dari jembatan balok dan bisa menggunakan material yang tidak mampu menerima tarik dengan baik seperti beton.
  
• Bentuk jembatan pelengkung adalah inovasi dari peradaban manusia yang memiliki nilai estetika tinggi namun memiliki struktur yang sangat kuat yang terbukti jembatan pelengkung Romawi kuno masih berdiri sampai sekarang.
  

Kekurangan Jembatan Pelengkung

• Konstruksi jembatan pelengkung lebih sulit daripada jembatan balok karena pembangunan jembatan ini memerlukan metode pelaksanaan yang cukup rumit karena struktur belum dikatakan selesai sebelum kedua bentang bertemu di tengah-tengah. Salah satu tekniknya dengan membuat "scaffolding" dibawah bentang untuk menopang struktur sampai bertemu dipuncak.
  

Konstruksi Jembatan Pelengkung konvensional dengan Scaffolding

 

Metode yang terbaru adalah dengan menopang batang dengan kabel yang diangkerkan di tanah di tiap sisi jembatan. Dalam situasi dimana terdapat muka air atau jalan raya dibawah struktur yang dibangun, metode ini membuat kontraktor bisa membangun tanpa menggangu lalu lintas.

Konstruksi Jembatan Pelengkung Modern dengan Metode Balanced Cantilever

Tahap-Tahap Konstruksi Jembatan Pelengkung

Contoh:

Salah satu jembatan pelengkung yang paling revolusioner adalah Natchez Trace Bridge di Franklin, Tennessee yang resmi dibuka pada tahun 1994. Ini adalah jembatan Amerika pertama yang dibangun dari segmen-segmen beton pra-tekan, material yang paling ekonomis. Biasanya jembatan pelengkung terdapat tiang vertikal antara pelengkung dan lantai kendaraan (disebut spandrel), namun pada jembatan ini didisain tanpa spandrel untuk menciptakan ruang yang lebih terbuka dan penampilan yang lebih estetik. Hasilnya seluruh beban hidup ditahan oleh puncak pelengkung yang menyatu dengan lantai kendaraan.

Jembatan Pelengkung Natchez Trace Bridge, Franklin, Tennessee