Bearing Jembatan: Jenis, Fungsi, Pemasangan, dan Perawatannya

Artikulasi jembatan dan spesifikasi bantalan merupakan aspek penting dari rekayasa jembatan, memastikan umur panjang dan fungsionalitas jembatan. Panduan komprehensif ini menggali pentingnya elemen-elemen ini, berbagai jenisnya, kriteria pemilihan, dan praktik terbaik untuk pemeliharaan dan pemasangan.

Pengertian Artikulasi Jembatan dan Bantalan Jembatan

Artikulasi dalam teknik jembatan mengacu pada desain strategis dan penempatan penyangga dan bantalan yang memungkinkan terjadinya pergerakan dan rotasi yang diperlukan. Hal ini mencegah tekanan yang tidak semestinya pada bangunan atas dan bawah, memastikan bahwa jembatan dapat beradaptasi terhadap berbagai gaya dan gerakan tanpa kerusakan.

Bagaimana Cara Kerja Bantalan Jembatan?

Bantalan jembatan bekerja dengan memindahkan beban dari bangunan atas jembatan ke bangunan bawah sambil mengakomodasi atau membatasi pergerakan relatif. Pergerakan ini dapat mencakup pemuaian dan kontraksi termal, serta pergerakan yang disebabkan oleh beban lalu lintas dan kekuatan angin. Bantalan memungkinkan jembatan untuk melentur dan bergerak tanpa menyebabkan kerusakan struktural, menjaga integritas dan umur panjang jembatan.

Apa itu Jembatan Bantalan Bebas?

Jembatan bantalan bebas adalah jenis jembatan yang bantalannya memungkinkan pergerakan ke berbagai arah tanpa hambatan yang signifikan. Bantalan ini, seringkali berupa bantalan elastomer atau bantalan geser, memungkinkan struktur atas jembatan mengembang, berkontraksi, dan berputar secara bebas sebagai respons terhadap perubahan termal, variasi beban, dan gaya lainnya. Desain ini biasanya digunakan jika struktur perlu mengakomodasi pergerakan dan rotasi besar tanpa menerapkan batasan yang signifikan.

Bahan Apa yang Digunakan untuk Bantalan Jembatan?

Bantalan jembatan terbuat dari berbagai macam bahan, dipilih berdasarkan jenis bantalan dan kebutuhan spesifik jembatan. Bahan umum meliputi:

• Karet dan Baja: Digunakan pada bantalan elastomer, menggabungkan fleksibilitas dan kekuatan.
• Politetrafluoroetilen (PTFE): Bahan dengan gesekan rendah yang digunakan pada permukaan geser pot dan bantalan bola.
• Besi tahan karat: Sering digunakan pada bantalan bola karena kekuatan dan ketahanannya terhadap korosi.
• Bahan Perunggu dan Komposit: Kadang-kadang digunakan dalam bantalan khusus karena sifatnya yang unik.

Jenis dan Fungsi Bantalan Jembatan

Bantalan sangat penting dalam memindahkan beban dari bangunan atas jembatan ke bangunan bawah sambil mengakomodasi atau membatasi pergerakan relatif. Ada beberapa jenis bantalan, masing-masing disesuaikan dengan konfigurasi dan kebutuhan jembatan yang berbeda:

• Bantalan Elastomer: Ini terdiri dari lapisan karet yang dipisahkan oleh pelat baja, biasanya digunakan dalam struktur kecil. Mereka menangani pergerakan melalui deformasi geser dan efisien secara ekonomi untuk aplikasi dengan gerakan longitudinal, transversal, dan rotasi kecil.
• Bantalan Pot: Ini terdiri dari cakram elastomer yang dibatasi di dalam silinder baja, yang memungkinkan gerakan rotasi yang signifikan. Mereka juga dapat mengakomodasi gerakan translasi ketika permukaan geser disertakan.
• Bantalan Bulat: Digunakan untuk rotasi besar, bantalan ini menggunakan permukaan bulat, sering kali dilapisi dengan PTFE, dan disesuaikan dengan permukaan baja tahan karat. Mereka lebih mahal karena memerlukan pemesinan dan biasanya digunakan pada struktur besar.
• Bantalan Rocker: Memungkinkan rotasi di sekitar sumbu tunggal, bantalan ayun memberikan penahan torsi di sekitar sumbu ortogonal ke garis kontak. Mereka sering digunakan di jembatan kereta api dimana beban tumbukan tinggi.
• Bantalan Panduan: Hal ini memastikan struktur mempertahankan jalur ekspansi/kontraksi yang benar tanpa memikul beban vertikal, berguna pada struktur yang sangat miring atau multi-bentang.

Pertimbangan Utama untuk Bantalan Jembatan dan Desain Artikulasi

Faktor Lingkungan dan Beban

1. Perubahan Suhu: Perubahan suhu yang seragam dan diferensial dapat menyebabkan pergerakan dan tekanan yang signifikan pada struktur jembatan.
2. Penyusutan Beton: Penyusutan komponen beton, seperti pelat lantai, harus diakomodasi untuk menghindari tegangan yang tidak semestinya.
3. Tindakan Permanen: Beban mati dan beban mati yang ditumpangkan memberikan gaya terus menerus yang perlu dikelola.
4. Tindakan Variabel: Beban lalu lintas merupakan tindakan variabel utama yang harus diakomodasi oleh bantalan.
5. Beban Vertikal dan Horisontal: Kedua jenis beban ini mempengaruhi pilihan dan desain bantalan.
6. Penyelesaian Dukungan: Pergerakan atau penurunan tumpuan apa pun dapat menyebabkan gaya dan gerakan tambahan yang perlu ditangani oleh bantalan.
7. Tindakan yang Tidak Disengaja: Dampak dari tabrakan kendaraan atau kecelakaan lainnya memerlukan pertimbangan dalam desain bantalan.

Akomodasi Pergerakan pada Bantalan Jembatan

Bantalan harus mengakomodasi pergerakan permanen (tidak dapat diubah) dan sementara (dapat dibalik). Hal ini memastikan jembatan dapat beradaptasi dengan berbagai kondisi tanpa menumpuk tekanan yang dapat mengakibatkan kerusakan.

Manajemen Rotasi pada Bantalan Jembatan

Rotasi terhadap sumbu memanjang dan melintang pada tumpuan harus diperhitungkan. Rotasi ini dapat ditampung dalam bantalan atau ditahan oleh bantalan tersebut. Dalam beberapa kasus, rotasi pada sumbu vertikal, terkait dengan pembengkokan bidang, juga harus dipertimbangkan, meskipun hal ini biasanya minimal.

Perpindahan Horizontal pada Bantalan Jembatan

Perpindahan horizontal timbul dari perubahan keseluruhan pada panjang dan lentur struktur. Penempatan bantalan yang tepat sangat penting untuk mengelola perpindahan ini, mencegah tekanan yang tidak semestinya, dan memastikan integritas struktural.

Mengoptimalkan Pengaturan Artikulasi dengan Bantalan Jembatan

Membatasi Bantalan dan Sambungan Ekspansi

Mengurangi jumlah bantalan dan meminimalkan pergerakan yang harus diakomodasi oleh sambungan ekspansi akan mengurangi kewajiban pemeliharaan. Pendekatan ini menyederhanakan struktur dan meningkatkan umur panjangnya.

Menghindari Pengangkatan Bantalan Jembatan

Mencegah pengangkatan pada posisi bantalan, khususnya pada struktur miring, sangatlah penting. Pengangkatan dapat mempersulit desain dan meningkatkan biaya, sehingga hal ini harus dihindari sebisa mungkin.

Pengekangan Mekanis pada Bantalan Jembatan

Pengekangan mekanis diperlukan untuk mengelola gaya horizontal dan memastikan ekspansi dan kontraksi termal terjadi dengan benar. Pengekangan ini harus ditempatkan secara strategis untuk mengendalikan pergerakan secara efektif.

Fleksibilitas pada Jembatan Multi-Bentang dengan Bantalan Jembatan

Penggunaan tiang ramping yang memungkinkan pembagian beban dan fleksibilitas mencegah kendala pergerakan dalam struktur multi-bentang. Pertimbangan desain ini meningkatkan kemampuan struktur untuk beradaptasi terhadap berbagai gaya dan gerakan.

Skema Artikulasi Terperinci untuk Bantalan Jembatan

Jembatan Bentang Tunggal

1. Artikulasi Mengambang: Pada jembatan kecil dengan gaya horizontal kecil, dek dapat “mengambang” pada bantalan elastomer. Bantalan ini mengakomodasi semua pergerakan melalui deformasi geser.
2. Artikulasi Titik Tetap: Kebanyakan jembatan memerlukan penahan mekanis untuk mengatur gaya horizontal. Bantalan pot dan bantalan terpandu (searah) digunakan untuk mengontrol gerakan, sedangkan bantalan tetap menangani gaya memanjang.

Dek Multi-Rentang Berkelanjutan

Untuk rentang yang lebih panjang, besarnya pergerakan meningkat. Menempatkan bantalan tetap di tengah jembatan memastikan ekspansi termal didistribusikan secara merata, sehingga mengurangi tekanan pada struktur. Desain dermaga harus memperhitungkan gaya horizontal yang dihasilkan dari tindakan pengereman dan akselerasi.

Dek Jembatan Melengkung dengan Bantalan Jembatan

Dek melengkung dapat diarahkan secara radial dari suatu titik tetap atau secara tangensial terhadap jari-jari kelengkungan. Panduan radial memerlukan geometri bantalan yang presisi, sedangkan penyelarasan tangensial secara efektif memandu dek di sekitar kurva, mengakomodasi gaya horizontal dengan bantalan pemandu tertentu.

Sambungan Ekspansi pada Bantalan dan Artikulasi Jembatan

Jembatan modern menggunakan sambungan ekspansi untuk mengatur pergerakan, mencegah retak lokal dan menjaga integritas struktural. Spesifikasi sambungan yang tepat sangat penting, serupa dengan bantalan, untuk memastikan akomodasi pergerakan yang efektif dan minimalisasi perawatan.

Spesifikasi dan Pemasangan Bantalan Jembatan

Penyusunan Jadwal Bantalan untuk Bantalan Jembatan

Perancang jembatan harus menyiapkan jadwal bantalan yang terperinci, daftar gaya, pergerakan, dan karakteristik kinerja. Informasi ini membantu perancang bantalan menentukan nilai desain dan spesifikasi lengkap.

Pertimbangan Pemasangan Bantalan Jembatan

Bantalan harus dipasang dengan orientasi dan pengaturan suhu yang tepat untuk mengakomodasi gerakan ekspansi dan kontraksi penuh. Pelat lancip mungkin diperlukan untuk menyelaraskan permukaan bantalan dengan geometri akhir jembatan.

Pemeliharaan dan Pemeriksaan Bantalan Jembatan

Desain untuk Aksesibilitas pada Bantalan Jembatan

Bantalan harus dirancang agar mudah diperiksa, dirawat, dan diganti. Hal ini termasuk menyediakan akses, sarana untuk meringankan beban, dan ruang fisik untuk ekstraksi dan pemasangan bantalan baru.

Galeri Abutmen untuk Bantalan Jembatan

Di abutmen, galeri memfasilitasi pemeriksaan dan pemeliharaan bantalan. Galeri ini menyediakan akses dan ruang yang diperlukan untuk mengerjakan bantalan tanpa modifikasi struktural yang signifikan.

Kesimpulan

Artikulasi jembatan dan spesifikasi bantalan merupakan hal mendasar bagi fungsionalitas dan umur panjang jembatan. Dengan memahami dan menerapkan desain optimal dan praktik pemeliharaan, para insinyur dapat memastikan bahwa jembatan tetap aman, tahan lama, dan efisien selama bertahun-tahun yang akan datang. Artikulasi yang tepat memungkinkan jembatan beradaptasi terhadap berbagai gaya dan gerakan, sementara bantalan yang dipilih dengan baik mentransfer beban secara efektif dan mengakomodasi perpindahan dan rotasi yang diperlukan. Melalui desain, pemasangan, dan pemeliharaan yang cermat, integritas dan kinerja struktur jembatan dapat ditingkatkan secara signifikan.