Golden Gate Bridge Sebuah Loncatan Besar Teknik Sipil

Kemarin, 90 tahun lalu, tepatnya pada 5 Januari 1933 dibangunlah Golden Gate Bridge atau Jembatan Golden Gate di San Francisco, California. Salah satu maskot negara Amerika Serikat ini merupakan sebuah jembatan yang menghubungkan San Francisco dengan Tanjung Marin.

Jembatan Golden Gate dibangun selama empat tahun dan resmi digunakan publik pada tanggal 27 Mei 1937. Sebenarnya, ide awalnya tercetus pada tahun 1869, tetapi proposal pembangunannya baru mengemuka pada tahun 1916.

Jembatan Golden Gate memiliki panjang 2,7 kilometer dan lebar 90 kaki dengan bentangan dua kabel besi sepanjang lebih dari 7.000 kaki yang menjadikannya jembatan gantung terpanjang di dunia sampai tahun 1981. Panjang rentang utamanya 4.200 kaki yang menghubungkan dua menara setinggi 240 meter yang menjadikannya jembatan tertinggi di dunia sampai tahun 1993.

Joseph Strauss adalah seorang teknisi yang bertanggung jawab atas hasil dari pembangunan Golden Gate Bridge. Tak hanya Joseph, orang penting lainnya dari proyek ini termasuk Irving Morrow, yang bertanggung jawab atas sentuhan art deco dan pilihan warna, dan teknisi Charles Alton Ellis serta perancang jembatan Leon Moisseiff, yang bekerja sama dalam matematik kompleks yang terlibat.

Sejak awal, Joseph dan koleganya sudah dihadapkan dengan banyak kendala, seperti perlawanan dari para pejabat kota yang khawatir dengan biaya pembangunan yang terlalu mahal. Selain itu, Joseph juga ditentang oleh para aktivis lingkungan serta pemilik kapal feri yang khawatir atas kehadiran jembatan yang bisa mengganggu bisnis mereka.

Pada tahun 1930-an, Golden Gate Bridge dilapisi dengan cat primer yang berbahan dasar dua pertiga timah. Hal tersebut dilakukan para arsitek untuk melindungi struktur baja dari korosi, tetapi mereka kemudian sadar bahwa bahan timbal berbahaya bagi manusia dan lingkungan sekitar.

Upaya pembersihan besar-besaran dilakukan untuk menghilangkan semua cat yang berbahan dasar timbal yang dimulai dari tahun 1965 sampai berakhir pada tahun 1995.

Saat dibangun untuk pertama kalinya, Irving Morrow memilih warna oranye khas tersebut karena ia merasa itu menyatu dengan baik dengan alam sekitarnya dan lebih enak dipandang. Sebelumnya, Angkatan Laut AS memberi saran agar jembatan tersebut dicat dengan garis-garis biru dan kuning untuk meningkatkan penglihatan.

Warna jembatan tersebut pun secara resmi disebut sebagai oranye internasional. Sebagai warna ikoniknya, dibutuhkan banyak perawatan agar warna oranye Jembatan Golden Bridge tetap cerah dan terjaga.

Diperkirakan sekitar 5.000-10.000 galon cat setiap tahunnya dihabiskan hanya untuk mewarnai kembali Golden Gate dan mempertahankan kemegahan jembatan ini, khususnya pada malam hari.

Nama jembatan ini sebenarnya bukan diambil dari warna jingganya yang mencolok, tetapi diambil dari Selat Golden Gate, yang menghubungkan Teluk San Francisco dengan Samudra Pasifik.

Disamping megahnya Golden Gate, ternyata memicu banyak orang untuk melakukan bunuh diri. Tercatat ada lebih dari 1.500 kasus percobaan bunuh diri yang terjadi di jembatan tersebut.

Untuk mengurangi kasus bunuh diri di Golden Gate, pemerintah daerah melarang pejalan kaki melintasi jembatan ini di malam hari, serta sejumlah petugas keamanan juga ditempatkan di sepanjang jembatan guna mengawasi adanya orang yang menunjukkan sikap untuk bunuh diri.

Sebelumnya, pemerintah setempat juga merencanakan pagar pembatas yang berfungsi sebagai pengaman. Namun, rencana tersebut terhenti karena biaya yang cukup mahal dan adanya penolakan keras dari masyarakat. Mereka berpendapat bahwa pembangunan pagar pembatas bisa merusak keindahan dan estetika dari Golden Gate.

Sebelumnya, terhitung sudah 19 pekerja mengalami kecelakaan kerja dan 11 diantaranya tewas selama pembangunan jembatan. Selama konstruksi jaring pengaman sudah digantung di bawah lantai jembatan, dengan panjang 10 kaki lebih panjang dari jembatan dan 15 kaki lebih lebar dari lebar jembatan. Meskipun langkah-langkah keamanan tersebut dilakukan, tetapi ada saja orang yang tewas selama pembangunan.

Dibalik fakta-fakta menarik tersebut, terdapat kerumitan proses perancangan jembatan yang unik ini.

Saat mengamati jembatan Golden Gate yang mengapung di atas Lautan Pasifik. Mata kita mungkin akan tertuju pada sistem kabel gantungnya yang indah. Apa yang akan terjadi pada jembatan jika sistem kabel ini tidak ada? Pastinya semua akan menjadi bencana

Jembatan Golden Gate adalah sebuah jembatan gantung sederhana dan bisa dibangun dengan cara berikut.

Dirikanlah dua menara di kedua ujung laut dan gantung kabel panjang diantara dua menara tersebut sampai mendekati bentuk parabola. Lalu pasang dek jalan beton dengan pilar yang akan menopang kedua ujung dek jalan. Ketika kita menghubungkan kabel suspensi antara kabel utama dan dek jalan, jembatan pun tertopang sehingga jalan tidak akan runtuh. Dan jadilah desain dasar di balik jembatan gantung.

Akan tetapi, akan muncul sebuah pertanyaan, mengapa para teknisi memilih desain suspensi untuk tempat ini?

Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya, jarak antara dua garis pantai Golden Gate yaitu 2,7 kilometer.

Jika kita bangun jembatan balok konvensional di sini. Bisa kita bayangkan bahwa nantinya dek jalan akan didukung oleh berbagai dermaga. Keberadaan dermaga ini akan menghalangi pergerakan kapal di bawahnya, ditambah lagi dengan membangunnya sedalam 300 kaki di dalam air akan memakan modal yang sangat banyak, dengan demikian desain balok konvensional tidak masuk akal disini.

Sekarang, mari bayangkan sebuah jembatan lengkung. Jembatan jenis ini pasti akan memberikan lorong-lorong untuk kapal. Namun, untuk mempertahankan bentuk kelengkungan, jembatan harus dibuat sangat tinggi sehingga struktur seperti ini akan cukup rumit untuk dibangun, ditambah lagi ekstremnya Lautan Pasifik akan semakin memperkecil umur jembatan.

Dan itulah mengapa Bapak Josep Strauss lebih memilih desain suspensi, jembatan yang bisa mengatasi semua kekurangan dengan cara yang lebih efisien.

Sekarang, mari kita masuk ke detail desain jembatan gantung. Desain ini memiliki satu masalah mencolok, yakni jika kita membangunnya hanya dengan mendirikan kedua menara saja, maka menara akan menekuk ke dalam. Kabel utama berada di bawah beban tarik yang besar dan mengaplikasikan gayanya pada menara. Akibatnya, ada gaya horizontal yang tidak seimbang yang bekerja ke dalam menara yang kemudian menjelaskan mengapa menara bisa menekuk ke dalam.

Untuk menetralisi serta membatalkan gaya horizontal ini, kita membutuhkan gaya yang sama yang bekerja dalam arah yang berlawanan. Solusi langsungnya adalah dengan memperpanjang kabel utama lalu mengaitkannya ke tanah melalui sistem penjangkaran. Namun, kita bisa mengoptimalkan sumber daya finansial yang dibutuhkan untuk membangun jembatan ini dengan ide yang lebih sederhana. Yang kita perlu lakukan adalah memindahkan menara lebih dekat satu sama lain. Akibatnya, panjang dek jembatan yang tidak didukung berkurang. Oleh karena itu, tegangan pada kabel pun akan berkurang.

Hal tersebut jelas akan menyebabkan kabel dengan luas penampang yang lebih kecil. Walaupun begitu, luas penampang kabel  utama lebih dari setengah tinggi manusia rata-rata. Namun, jika kita membangunnya dengan desain seperti ini, maka jembatan akan mempunyai umur yang cukup singkat.

Mengapa hal ini bisa terjadi? Jawabannya adalah sambungan. Sambungan adalah bagian terlemah dalam sistem struktural apapun. Sambungan langsung dari suspender baja dengan dek beton akan menyebabkan pembentukan retakan pada dek karena beton bersifat getas.

Bagaimana cara kita memecahkan masalah ini? Joseph Strauss memutuskan untuk menghubungkan suspander ke struktur baja karena sambungan baja ke baja selalu kuat.

Setelah itu, dek jalan ditempatkan pada struktur ini. Pak Joseph Strauss menjaga lebar jalan menjadi 27 meter untuk memperhitungkan kebutuhan lalu lintas saat ini dan di masa mendatang.

Merakit struktur seperti ini bukanlah tugas yang mudah karena kondisi lokasi yang berkabut dan berangin akibat dari ekstremnya Lautan Pasifik. Untuk memfasilitasi perancangan, para pekerja membuat fabrikasi pada setiap bagian rangka dan membawanya satu persatu ke lokasi menggunakan kapal. Lalu, untuk perakitan bagian individu dilakukan dengan menggunakan derek dan sambungannya diamankan dengan paku keling.

Seiring dengan perkembangan pembangunan jembatan, mereka secara bersamaan menghubungkan struktur dengan kabel utama menggunakan kabel gantung. Disisi lain, untuk mempertahankan massa yang sama pada kabel, pekerja harus merakit sistem ini secara bersamaan dan merata di kedua arah untuk setiap menara. Dengan demikian, Golden Gate menjadi jembatan.

250 pasang kabel vertikal digunakan dan digantung dari seluruh dek jembatan ke kabel utama. Setelah konstruksi struktur baja selesai, selanjutnya para pekerja mengecat jembatan dengan warna oranye internasional khusus.

Setelah itu, bangunlah beberapa detail konstruksi jalan beton di atas struktural kokoh ini. Pertama-tama para pekerja meletakkan bekisting kayu. Kemudian, mereka memasang batang baja, mengelasnya ke bagian baja di bawahnya, dan kemudian menuangkan dan memadatkan beton menggunakan vibrator jarum.

Jembatan akan terlihat sempurna sekarang, tetapi apakah sudah siap mendukung pergerakan kendaraan? Belum!

Pertama-tama kita harus mengatasi tantangan rekayasa besar lainnya, yaitu ekspansi termal. Beton dan struktur baja yang terkait akan mengembang atau menyusut berdasarkan variasi suhu lingkungan. Jika kita membangun jembatan ini sebagai satu kesatuan, pada hari yang cerah dan terik jembatan akan melebar dan menyebabkan tekanan yang luar biasa pada menara dan juga pada jalan. Akhirnya jembatan tersebut akan mengalami kerusakan.

Jika Anda pernah mengunjungi jembatan Golden Gate, Anda mungkin menyadari bahwa ada sambungan aneh di jalan. Sambungan ini yang disebut sambungan ekspansi jari. Sambungan ini adalah solusi dari Bapak Joseph Strauss untuk memecahkan masalah ekspansi termal. Ia membagi dek menjadi 7 bagian terpisah dan sambungan ekspansi jari ini dipasang diantara celah.

Selama peningkatan suhu yang ekstrim, panjang dek jalan meningkat dan sambungan ini bergerak hampir 1,2 meter.

Namun, masih ada masalah kecil yang harus diselesaikan. Ekspansi termal baja sedikit lebih besar daripada beton. Pemuaian diferensial ini bisa menyebabkan masalah pada dek beton yang terdiri dari campuran beton dan batang baja, tetapi masalah pemuaian ini bisa diabaikan jika panjangnya kecil. Hal inilah yang menyebabkan mengapa Jembatan Golden Gate berisi sambungan ekspansi kecil setiap 15 meter.

Mengapa Bapak Joseph Strauss memilih desain jembatan menara tinggi dibandingkan desain jembatan dengan menara pendek?

Perbedaan utama antara kedua desain tersebut adalah dari sudut kabel. Pada keduanya, beban yang harus dipikul adalah sama. Komponen vertikal tegangan kabel menyeimbangkan berat ini. Karena desain menara kecil memiliki sudut yang rendah kabel harus menghasilkan lebih banyak tegangan untuk menyeimbangkan berat. Inilah sebabnya mengapa menara pendek tidak dipilih. Menara yang tinggi jelas akan mengurangi tegangan pada kabel, tetapi membangunnya akan lebih mahal. Itulah mengapa Joseph menghitung ketinggian menara optimal 227 meter rata-rata untuk skenario keduanya.

Langkah yang terakhir adalah membangun menara. Tahukah Anda bahwa konstruksi menara sisi selatan lebih keras daripada menara sisi utara? Hal tersebut karena pembangunan menara selatan harus mengantisipasi lautan pasifik yang ganas sehingga fondasi menara harus dibangun di atas batuan dasar yang kuat yang disebut lapisan keras. Untuk sisi selatan lapisan keras berada 50 kaki di bawah permukaan laut dan memiliki dasar yang curam. Kita perlu menggali sedalam ini dan membangun fondasi rcc untuk menara selatan.

Untuk melakukan hal tersebut, pertama-tama kita harus menyewa penyelam profesional untuk meledakkan bom di bawah air, lalu para penyelam membersihkan puing-puing ledakan dan menghaluskan permukaan. Setelah itu, tiba saatnya membangun kerangka baja dan kayu di atas permukaan ini.

Setelah penampang struktur sudah jadi. Kemudian beton dituangkan untuk membuat sesuatu yang disebut dinding fender. Setelah itu, semua air yang ada di dalam dinding fender dipompa keluar.

Setelah dinding fender siap, bisakah para pekerja masuk ke dalam dan mulai menggali lapisan keras?

Arus laut sangat deras sehingga dinding fender harus menanggung tekanan ke dalam yang besar dan sewaktu-waktu bisa runtuh. Konstruksi semacam ini sangat tidak aman. Awalnya mereka memasang tabung peledakan, poros proppeler pekerja, dan poros proppeler material di dalam dinding fender.

Caranya adalah dengan membangun plat beton bertulang yang tebal sehingga pekerja bisa bekerja di bawahnya. Melalui poros pekerja, mereka terus menerus mengebor batu-batu besar dan menggali di bawah lempengan rcc. Lempengan rcc ini menopang dinding fender dan melindungi pekerja di bawahnya dari arus mematikan. Selama proses ini, seluruh struktur dinding fender dibiarkan tenggelam secara perlahan.

Setelah para pekerja mencapai lapisan keras yang berbatu. Kemudian, mereka meratakan lapisan keras dan mulai membangun struktur baja serta membangun fondasi rcc. Konstruksi fondasi lengkap kini jadi cukup mudah.

Setelah fondasi siap, mereka memasang plat dasar baja di atasnya. Sekarang datang keajaiban sel baja berongga ini, mereka merakit dan memaku sel-sel ini seolah-olah sedang membangun menara menggunakan lego.

Kita bisa membayangkan betapa cerdiknya mereka merencanakan bentuk dan ukuran sel-sel ini sehingga menara akhirnya mendapatkan bentuk yang ingin dibuat. Joseph Strauss merancang struktur sel yang unik ini agar ekonomis dan juga kuat. Pembangunan menara kemudian selesai, lalu saatnya untuk meletakkan kabel utama.

Untuk melakukannya, mereka pertama kali memasang sedel kabel di atas menara. Dilihat sekilas kita mungkin berpikir bahwa kabel utama adalah kabel tunggal yang solid. Akan tetapi, kabel utama sebenarnya terdiri dari 27.000 kabel yang lebih kecil dengan total panjang 129.000 kilometer kawat baja yang digunakan untuk pembuatannya.

Untuk memulai memasang kabel ini para pekerja pertama-tama membangun jembatan catwalk untuk diri mereka sendiri. Pada awalnya para pekerja meletakkan kawat pendukung, lalu kabel utama melakukan perjalanan melalui roda katrol berputar.

Selanjutnya, kabel-kabel kecil ini dilewatkan di atas menara melalui sadel kabel satu persatu dan kemudian ditekan dan dijepit oleh pekerja dengan kuat menggunakan alat press hidrolik. Mereka secara bersamaan melilitkan kabel bersama-sama menggunakan kawat baja galvanis. Itulah sebabnya kabel utama terlihat seperti satu pipa besar.

Kabel ini ditambatkan ke batuan dasar dengan pelat baja untai. Setelah meletakkan kabel utama, lalu pasang kabel suspensi sehingga yang tersisa untuk dilakukan hanyalah membangun struktur dek dan meletakkan beton untuk jalanan.

Akhirnya kita sudah tahu bagaimana caranya membuat Golden Gate Bridge.

Sebuah insiden aneh terjadi di jembatan Golden Gate pada hari jadinya yang ke-50 ketika lebih dari 300.000 orang berkumpul di jembatan itu sekaligus. Kita mungkin bisa memprediksi apa yang akan terjadi jika jembatan gantung kelebihan beban. Jembatan gantung yang kelebihan beban dapat menyebabkannya melorot, bahkan ini bisa menyebabkan menara utama melengkung ke dalam.

Inilah yang terjadi pada hari itu. Dek jalan merosot hampir dua meter, bahkan dengan beban yang ekstrim ini jembatan gantung rancangan Joseph Strauss yang luar biasa ini tetap kokoh.

Mengutip Britanica, pembangunan Golden Gate Bridge telah menghabiskan setidaknya 35 juta USD dan mempekerjakan lebih dari 10.000 pekerja.

Meski kini ukuran jembatan tersebut sudah dilampaui jembatan lain, tetapi tetap diakui nilai kemegahannya, bahkan Jembatan Golden Gate diakui sebagai simbol kekuatan dan kemajuan Amerika Serikat.

Sekarang orang-orang hanya bisa mengagumi teknologi yang mereka kembangkan 90 tahun lalu dalam desain dan konstruksi jembatan Golden Gate. Proyek yang sukses ini menandakan loncatan besar dalam teknik sipil.