Kabel, hampir semua dari kita pasti pernah melihat atau memegang objek yang satu ini. Dalam kehidupan sahari-hari pun banyak peralatan, mesin, atau bangunan yang memanfaatkan kabel sebagai salah satu elemen penyusunnya. Kita tahu bahwa salah satu karakteristik dari kabel adalah fleksibilitas yang cukup tinggi. Karena sifat fleksibilitas tersebut menjadikan kabel mudah dan sering digunakan dalam dunia engineering.
Salah satu infrastruktur yang sering menggunakan elemen kabel sebagai salah satu komponen strukturnya ialah jembatan gantung. Namun perlu diketahui bahwa jembatan gantung sendiri masih perlu dibagi lagi berdasarkan tingkat kemampuannya dalam mengakomodasi beban lalu lintas. Untuk itu, kita mengenal jembatan gantung kendaraan dan jembatan gantung pejalan kaki. Di Indonesia sendiri, jembatan gantung pejalan kaki telah menjadi primadona bagi pemerintah Indonesia untuk mendukung program percepatan infrastrukturnya dalam meningkatkan konektivitas antar daerah-daerah terpencil diseluruh penjuru Indonesia.
Pada kesempatan kali kita tidak akan mebahas tentang bagaimana cara membangun jembatan gantung, namun lebih kepada analisis strukturnya. Jika kita melihat pada Gambar 1, tampak bahwa elemen kabel yang memikul gelagar pengaku di bentang utama diletakkan secara horizontal. Karena cara peletakkannya tersebut menyebabkan kabel memiliki nilai sag yang membentuk suatu kurva. Sag sendiri adalah kedalaman lengkung kabel yang diukur dari puncak menara utama hingga titik terendah dari lengkungan kabel. Hal tersebut menyebabkan elemen kabel memiliki karakteristik spesial yang berbeda dari material lainnya yaitu sifat nonlinear. Sejalan dengan hal itu, Supriyadi & Muntohar (2017) juga menyatakan bahwa tiga penyebab sifat nonlinear adalah sag pada kabel, efek P delta, dan sifat material itu sendiri. Sampai titik ini, sudah jelas bagaimana karakteristik khas dari elemen kabel, sehingga dalam analisis struktur sifat nonlinear tersebut harus menjadi perhatian khusus.
Gambar 1. Ilustrasi jembatan gantung
Sering menjadi persoalan tersendiri bagi mahasiswa akhir tingkat strata-1 yang mengambil topik tugas akhir mengenai jembatan gantung. Tentu sudah bisa ditebak apa yang menjadi persoalan utamanya, ya, tidak lain adalah analisis nonlinear-nya. Karena dalam mata kuliah peminatan struktur untuk strata-1 paling mentok hanya membahas persoalan struktur sebatas analisis linear elastik yang mensyaratkan bahwa geometri struktur sebelum dan sesudah diberi beban dapat dianggap sama (small deflection). Namun berbeda halnya dengan struktur jembatan gantung karena terdapat elemen kabel yang bersifat nonlinear maka perilaku strukturnya tidak lagi dalam ranah small deflection tetapi sudah dalam ranah large deflection. Hal tersebut juga didukung oleh hasil penelitian Zhou & Chen (2019) yang menyatakan bahwa selama bagian sambungan antara kabel utama dan penggantung tidak dapat menahan rotasi dari momen, hal itu menyebabkan efek nonlinear pada geometri struktur akibat tingkat fleksibilitas dan perilaku large displacement akan terasa lebih signifikan pada jembatan gantung.
Namun, pada era analisis struktur berbasis komputer seperti saat ini, analisis nonlinear yang cukup kompleks pada zamannya sudah dipermudah dengan kahadiran berbagai software komersial berbasis finite element method, salah satunya adalah CSiBridge. Jika dibandingkan dengan tetangganya, CSiBridge sudah cukup powerfull dalam mengakomodasi pemodelan struktur berbagai jembatan secara makro dan tentu sudah mampu menganalisis struktur hingga tahap analisis nonlinear.
Untuk memperdalam pemahaman analisis nonlinear terdapat beberapa sumber pustaka yang kami rekomendasikan agar dapat menjadi rujukan sebagai bahan pembelajaran seperti tampak pada daftar pustaka dibawah. Sekian dan terimakasih.
6 Juni 2019
Jogjakarta
Daftar Pustaka:
CSI, 2017. CSI Analysis Reference Manual. 20th ed. United States of America: CSI.
Dewobroto,W., 2017. Komputer Rekayasa Struktur dengan SAP2000. 2nd ed. Banten: Lumina Press.
Fu, C. C. & Wang, S., 2015. Computational Analysis and Design of Bridge Structure. 1st ed. New York: CRC Press.
Fu, F., 2015. Advanced Modelling Technique in Structural Design. 1st ed. West Sussex: Jhon Wiley & Sons.
Ren, W. & Blandford, G., 2004. Roebling Suspension Bridge. I: Finite-Element Model and Free Vibration Response. United States of America: ASCE.
Supriyadi, B. & Muntohar, A. S., 2017. Jembatan. 7th ed. Yogyakarta: Beta Offset.
Zhou, Y. & Chen, S., 2019. Iterative Nonlinear Cable Shape and Force Finding Technique of Suspension Bridge Using Elastic Catenary Configuration. United States of America: ASCE.