Perkuatan Jembatan Multi-Gelagar Beton Prategang

Proyek ini menyangkut sebuah jembatan jalan raya yang sudah ada di Spanyol, bagian dari jalan tol dek ganda dengan struktur jalur sejajar yang tampak di sebelahnya. Struktur atas terdiri atas bentang-bentang tumpuan sederhana yang dibentuk oleh gelagar I beton prategang pracetak berjarak rapat yang dilapisi pelat beton bertulang cor di tempat; setiap gelagar bertumpu secara independen pada abutmen dinding beton bertulang dan penopang pilar antara. Ini adalah konfigurasi jembatan pracetak-prategang standar yang dibangun dalam jumlah besar di seluruh jaringan jalan tol Spanyol selama tahun 1980-an dan 1990-an.

Setelah puluhan tahun beroperasi, inspeksi rutin dan penilaian struktural menemukan bahwa gelagar beroperasi di bawah kapasitas yang dituntut oleh kondisi lalu lintas saat ini. Permukaan abutmen memperlihatkan noda air dan efloresensi jangka panjang — bukti paparan kelembapan terkait usia yang terkonsentrasi di ujung gelagar — dan penilaian beban mengonfirmasi bahwa baik kapasitas lentur bentang tengah gelagar maupun kapasitas gesernya di dekat tumpuan tidak lagi memenuhi persyaratan beban kendaraan masa kini.

• Beban lalu lintas yang meningkat: berat kendaraan dan volume lalu lintas telah meningkat jauh melampaui asumsi yang digunakan ketika jembatan dirancang, sehingga hanya menyisakan sedikit kapasitas cadangan pada gelagar pracetak.

• Sistem tumpuan sederhana tidak memiliki cadangan kesinambungan: tidak seperti dek menerus, setiap bentang memikul bebannya sendiri secara independen — kebutuhan lentur mencapai puncak di tengah bentang dan kebutuhan geser mencapai puncak di ujung gelagar, tanpa redistribusi yang mungkin terjadi antar bentang yang berdekatan. Begitu salah satu kapasitas terlampaui, tidak ada jalur beban alternatif.

• Kerusakan terkait usia: paparan kelembapan bertahun-tahun di zona abutmen menurunkan mutu beton tepat di lokasi gaya geser paling tinggi.

• Kesinambungan layanan tidak dapat ditawar: penggantian maupun rekonstruksi bukanlah pilihan. Jalan tol tidak dapat mentolerir penutupan, dan setiap solusi harus dilaksanakan seluruhnya dari bawah dek.

Peningkatan gelagar pracetak dengan CFRP — tata letak perkuatan yang secara langsung sesuai dengan pola gaya tumpuan sederhana: pelat serat karbon memanjang untuk kebutuhan lentur bentang tengah, U-wrap serat karbon di zona ujung untuk kebutuhan geser.

Proyek ini menggunakan sistem CFRP gabungan dari Horse Construction, yang diterapkan dalam dua tahap yang saling melengkapi:

1. Pelat CFRP pada tiga sisi gelagar — perkuatan lentur

Pelat serat karbon hasil pultrusi direkatkan dengan perekat pelat struktural pada tiga sisi setiap gelagar I pracetak: bagian bawah (zona tarik di bawah lentur positif) dan bagian bawah kedua web, memanjang di sepanjang bentang.

Pelat bagian bawah berfungsi sebagai tulangan tarik eksternal: setelah direkatkan, pelat tersebut berregangan secara serasi dengan beton dan baja prategang internal, secara langsung meningkatkan kapasitas lentur momen positif gelagar — kebutuhan yang menentukan di tengah bentang tumpuan sederhana. Pelat di sisi web memperbesar zona tarik yang diperkuat dan memperbaiki transisi gaya di sekitar sudut bagian bawah–web. Pelat hasil pultrusi pabrik dipilih karena kandungan seratnya yang tinggi dan konsisten, sebuah pertimbangan penting untuk elemen jembatan pemikul beban yang kinerja jangka panjangnya bergantung pada keseragaman mutu material.

2. U-wrap kain CFRP — perkuatan geser dan angkur pelat

Di atas pelat yang direkatkan, kain serat karbon searah (HM-30, 300 g/m², tebal setelah kering 0,167 mm) diaplikasikan dengan metode wet lay-up sebagai bungkus berbentuk U: kain yang diresin melewati bawah gelagar dan memanjang ke atas pada kedua web, membentuk pita pengurung tiga sisi. Karena pelat dek menghalangi pembungkusan penuh, U-wrap merupakan konfigurasi geser standar untuk tipe gelagar ini.

Bungkus ini menjalankan dua fungsi sekaligus:

• Tulangan geser — berperan sebagai sengkang eksternal, bungkus ini memotong retak tarik utama diagonal yang berkembang di web dekat tumpuan, sehingga menaikkan kapasitas geser gelagar. Bungkus dipusatkan ke arah wilayah abutmen dan pilar, tempat kebutuhan geser pada bentang tumpuan sederhana mencapai puncak — tampak jelas pada cakupan perkuatan yang lebih rapat di ujung gelagar.

• Angkur mekanis pelat — dengan menjepit pelat bagian bawah dan web, U-wrap menahan pelepasan ikatan (debonding) di ujung pelat maupun di bagian antara, sehingga secara substansial memperbaiki daya tahan dan margin keamanan peningkatan lentur.

Cacat pada substrat diperbaiki dan diratakan sebelum pengeleman, fillet sudut diterapkan pada pertemuan web–bagian bawah untuk menghindari konsentrasi tegangan di tempat kain menekuk, dan pengganjalan sementara menahan kain pada posisinya selama pengerasan resin guna memastikan kontak penuh dengan beton.

Sistem gabungan pelat-dan-U-wrap memulihkan kapasitas lentur maupun geser gelagar pracetak tumpuan sederhana sehingga memenuhi persyaratan pembebanan saat ini, memperpanjang umur layanan jembatan dengan biaya dan gangguan yang hanya sebagian kecil dari penggantian.