Kita mungkin tidak begitu asing dengan jembatan yang ikonik dan terkenal di San Fransisko, Amerika Serikat ini. Jembatan Golden Gate adalah jembatan gantung yang membentang di antara selat Golden Gate selebar satu mil (1,6 km), yang menghubungkan Teluk San Francisco dan Samudra Pasifik. Sejak Jembatan Golden Gate dibuka untuk lalu lintas pada 27 Mei 1937, jembatan ini menjadi simbol ikonik bagi Amerika dan diakui secara internasional.
Bagaimana Para Insinyur Membangun Jembatan Golden Gate?
Pada tahun 1870, orang telah menyadari perlunya membangun jembatan yang membentang di antara selat Golden Gate untuk menghubungkan kota San Francisco dengan Marin County. Namun butuh setengah abad lagi, tepatnya pada tahun 1917, seorang insinyur struktural bernama Joseph Strauss mengajukan proposal rancangan jembatannya. Rencananya kemudian berkembang dan proyek ini pada akhirnya disetujui sebagai jembatan gantung, yang memakan waktu lebih dari empat tahun untuk proses pembangunannya.
Ketika Jembatan Golden Gate selesai dibangun, ia menjadi jembatan gantung terpanjang di dunia. Kabel yang menahan jalan di antara dua menara, tanpa dukungan perantara, dan pengaturan seperti itu tentu memiliki sejumlah tantangan.
Lantas muncul pertanyaan, bagaimana desain jembatan tersebut dapat bertahan selama 80 tahun terakhir? Apakah kita akan melakukan pendekatan yang berbeda jika kita memulai lagi dari awal untuk membangun jembatan tersebut pada hari ini? Mari kita simak pembahasannya di bawah ini.
Jembatan Gantung Terpanjang di Dunia
Jembatan Golden Gate adalah jembatan gantung yang artinya ia akan bergantung pada kabel dan suspender di bawah tegangan/tekanan, bersama dengan menara di bawah kompresi, agar dapat melintasi jarak yang jauh tanpa dukungan perantara. Dek jalan raya menggantung dari suspender vertikal yang terhubung ke dua kabel utama, yang membentang di antara menara dan jangkar pada bagian ujungnya. Suspender mentransfer gaya dan bobot dari kendaraan ke kabel pendukung, yang ditambatkan pada menara dan ke tanah yang kokoh.
Jembatan pertama dan sederhana dari jenis ini mungkin hanya akan menghubungkan dua tebing dengan tali yang fleksibel, agar dapat menyeberangi lembah atau sungai. Seperti yang sering kita lihat di kawasan wisata atau konservasi alam. Ratusan tahun yang lalu, tali-tali yang digunakan ini hanya terbuat dari serat tumbuhan; sebelum rantai besi ditemukan dan kabel baja pada hari ini.
Jika dahulu menara hanya menggunakan batu-batuan atau pohon di setiap sisi lembah; pada akhirnya para insinyur menggunakan batu-batu besar atau tiang baja di masa sekarang. Jembatan Golden Gate misalnya, ia didukung oleh satu penyangga di setiap ujungnya dengan dua buah menara dan ditempatkan di atas fondasi yang tertanam di dasar laut.
Dua kabel pendukung Jembatan Golden Gate adalah satu-satunya hal yang tidak pernah berubah sejak jembatan ini dibuka untuk pertama kalinya. Setiap kabel utama yang digunakan, dibentuk oleh 27.572 kabel baja dengan ketebalan kira-kira seukuran pensil. Pekerja konstruksi menggantung hampir 80.000 mil kabel kawat dari satu sisi jembatan ke sisi yang lainnya.
Hampir tidak mungkin untuk membuat kabel yang panjang dan tebal ke dalam satu bagian tanpa ada kecacatan untuk pekerjaan ini. Namun yang harus digarisbawahi adalah jika satu kabel besar menahan jembatan dan kemudian terjadi sesuatu, maka akan terjadi kegagalan yang besar pula. Sementara jika mengandalkan kabel-kabel yang lebih kecil, berarti kegagalan apa pun akan melambat dan menyisakan waktu untuk mengalihkan apabila terjadi bencana.
Lalu muncul kekhawatiran yang besar mengenai kemampuan struktur jembatan untuk dapat menahan angin kencang di lokasi jembatan, air yang bergejolak, dan kemungkinan-kemungkinan terjadinya gempa. Secara geografis, San Francisco terletak di persimpangan antara dua lempeng tektonik yang aktif, sangat rawan dan jelas tidak ada yang ingin melihat gempa akan merobohkan jembatan yang saat ini membawa sekitar 112.000 kendaraan per harinya.
Untuk menghindari permasalahan ini, kontraktor juga menempatkan peredam kejut di setiap ujung jembatan agar dapat menyerap energi yang dihasilkan oleh angin atau gempa. Peredam getaran yang dirancang khusus ini adalah silinder berdiameter m (meter), yang terbuat dari inti timah berlapiskan karet. Ditempatkan di lokasi-lokasi strategis, mereka dapat menyerap energi-energi yang berpotensi menyebabkan jembatan runtuh.
Menjaga Jembatan Agar Selalu Dalam Kondisi yang Baik
Jembatan Golden Gate dalam kondisi prima sampai hari ini karena membutuhkan perawatan dengan pengawasan yang ketat dan berkelanjutan. Selama 80 tahun, tim pemeliharaan yang berdedikasi telah melayani jembatan, mengecat ulang dan mengganti komponen-komponen yang berkarat atau rusak jika diperlukan.
Pekerjaan ini harus dilakukan dengan standar yang ketat. Misalnya, ketika salah satu dari ribuan baut yang menghubungkan semua bagian yang berbeda di jembatan perlu diganti, maka tidak boleh lebih dari dua komponen yang dilepas secara bersamaan, hal tersebut dilakukan untuk menjaga jembatan agar tetap aman dari angin kencang hingga gempa sekalipun.
Ada juga masalah terkait pemeliharaan secara struktural. Karena berlalunya waktu dan variabilitas suhu yang berkelanjutan, kabel dan suspender biasanya mulai memanjang atau mengerut, hal tersebut tentu memerlukan pemeriksaan dan retensi secara berkala.
Bagaimana Perhitungan Biaya Pembangunannya Jika Dikerjakan Hari Ini?
Karena memiliki biaya pemeliharaan yang sangat besar, beberapa pakar struktural menyarankan untuk merekonstruksi Jembatan Golden Gate dengan cara membatasi biaya pemeliharaan dan operasi yang berlangsung. Jika kita akan berandai-andai, bagaimana para insinyur akan merancang jembatan Golden Gate dan membangunnya pada saat ini?
Seiring berjalannya waktu, para peneliti telah mengembangkan bahan-bahan yang lebih ringan namun kuat. Menggunakan Fiber Reinforced Polymers (FRPs) ketimbang baja atau beton, adalah salah satu cara untuk mengurangi berat struktur jembatan sebesar Golden Gate ini. Bobot jembatan ini sendiri biasanya hanya dapat mempertanggung jawabkan 70-80 persen dari tingkat ketahanannya. Itu adalah beban maksimum yang dapat ditanggungnya sebelum mencapai batas kegagalan. Dengan mengurangi bobotnya, struktur jembatan akan mendapatkan sedikit kekuatan berlebih, sehingga memungkinkan opsi pengerjaan dan pemeliharaan relatif lebih murah dan juga lebih mudah dikerjakan.
Beberapa insinyur struktural telah memulai penggunaan bahan Fiber Reinforced Composite (FRP), contohnya seperti jembatan Market Street Bridge di West Virginia.
FRP menggunakan bahan resin plastik untuk mengikat kaca atau serat karbon, yang memberi kekuatan tambahan pada material. Bobotnya menjadi empat kali lebih ringan dari beton, namun memiliki kekuatan lima sampai enam kali lebih kuat.
Mungkin yang menjadi target pertama kalinya bagi seorang insinyur jika berkesempatan untuk merekonstruksi jembatan Golden Gat,e adalah dengan mengganti komposisi kabelnya. Baja yang masih digunakan saat ini bersifat korosif, lebih berat empat kali lipat dari bahan-bahan yang terbaru, serta dapat gagal di lingkungan dengan kelembaban dan suhu yang keras, persis seperti yang ditemui di lokasi jembatan tersebut.
Desain Bergaya Cable-Stayed versus Suspension-Bridge
Selain itu, bahan yang lebih ringan dari baja ini juga dapat digunakan untuk elemen-elemen jembatan lainnya, seperti jalan raya misalnya. Menggunakan dek komposit plastik akan dapat menurunkan bobot dek Jembatan Golden Gate hingga lima kali lipat. Hal tersebut akan memungkinkan para insinyur untuk merancang dan membangun ulang desain bergaya jembatan kabel (cable-stayed), ketimbang jembatan gantung (suspension bridge).
Keuntungan lainnya jika menggunakan desain bergaya cable-stayed, adalah kemampuan untuk menyingkirkan suspender. Ketika menggunakan desain jembatan bergaya cable-stayed, gaya akan ditransmisikan langsung oleh kabel dari dek ke menara.
Jembatan bergaya cable-stayed juga memiliki bentang yang lebih panjang/lebar ketimbang jembatan gantung, sehingga struktur antara penyangga dan pantai menjadi lebih sederhana. Juga membangun menara lebih dekat dengan pantai di mana dasar air cenderung lebih dangkal, akan membantu meringankan salah satu masalah utama ketika Jembatan Golden Gate dibangun pertama kalinya yaitu sangat sulit dan memakan biaya yang sangat mahal untuk mengerjakan fondasi menara di perairan dalam, dengan arus yang sangat kuat.
Sistem redaman juga bisa diatasi dengan desain yang baru. Peredam berbasis inti timah yang digunakan dalam jembatan Golden Gate dapat diganti dengan teknologi baru yang lebih mampu untuk menahan angin, aktivitas lalu lintas, hingga gaya seismik. Perbaikan ini akan memastikan bahwa kegagalan seperti yang terjadi di Tacoma Narrows Bridge – ketika angin bertiup ke samping, jembatan kemudian terpelintir dan runtuh – akan dapat dicegah.
Namun dibalik semua penjelasan di atas, Jembatan Golden Gate nyatanya hingga hari ini masih baik-baik saja. Jembatan Golden Gate selalu dipantau secara ketat untuk memastikan tidak melebihi batas tegangan akibat beban lalu lintas, angin dan gaya seismik. Kita juga masih dapat menyaksikan, setidaknya hingga 80 tahun lagi, dari sebuah mahakarya teknik ini.
Artikel ini disadur dan digubah ke dalam Bahasa Indonesia dengan beberapa penyesuaian tata bahasa. Klik untuk membaca artikel aslinya.
Jangan lupa untuk berkunjung ke website kami:
http://labts.co.id/product-category/structures-and-accessories/
PT. Labora Teknika Saintifika
Jl. Percetakan Negara C-36 Ruko Rawasari Mas B-15, Rawasari, Cempaka Putih, Jakarta Pusat.
Telp: (021) 4242541
Email: info@labts.co.id
Website: www.labts.co.id
