Jembatan Amerika menerima nilai C + pada Kartu Laporan Infrastruktur 2017, yang dikeluarkan oleh American Society of Civil Engineers (ASCE). Penuaan adalah faktor dalam skor ini — hampir empat dari 10 dari 614.387 jembatan di AS berusia 50 tahun atau lebih, dan usia rata-rata terus meningkat.
Tetapi perbaikan dan rehabilitasi sangat mahal — perkiraan terbaru menempatkan backlog kebutuhan rehabilitasi jembatan nasional pada $ 123 miliar.
Pada tahun 2013, Departemen Transportasi Delaware memutuskan untuk mengeksplorasi keefektifan pendekatan penggantian cepat yang baru untuk jembatan dua jalur di sebelah utara kanal C & D yang mendekati akhir masa manfaatnya. Mereka berkolaborasi dengan para peneliti di University of Delaware pada desain dan konstruksi jembatan baru, yang terus dipantau melalui sistem instrumentasi yang dirancang khusus.
Jembatan tua diganti dengan apa yang dikenal sebagai sistem jembatan terintegrasi geosintetik yang diperkuat (GRS-IBS). Dikembangkan dan dipromosikan oleh para insinyur di Federal Highway Administration, sistem ini cocok untuk konstruksi yang cepat dan hemat biaya.
Christopher Meehan, Ketua Teknik Sipil Bentley Systems di UD, menjelaskan bahwa desain baru meminjam dari bidang dinding penahan, di mana bahan-bahan geosynthetic — termasuk tekstil, kisi, strip dan jaring — digunakan untuk memberikan penguatan tarik ke tanah, meningkatkan kekuatan dan stabilitas mereka secara keseluruhan.
"Ternyata konsep dari teknologi ini juga dapat diterapkan pada jembatan, menghemat uang dan mengurangi waktu konstruksi," kata Meehan. "Jembatan baru pada dasarnya adalah struktur jembatan komposit yang menggabungkan abutment GRS dan elemen suprastruktur jembatan prefabrikasi. Pendekatan ini menghilangkan downtime yang mahal terkait dengan beton cor-in-place, yang dapat memakan waktu beberapa minggu hingga satu bulan untuk disembuhkan."
Untuk proyek ini, penyangga GRS dibangun dengan meletakkan blok bata beton yang tersedia secara lokal dalam baris, mengisi di belakangnya dengan kerikil dan menutupi elemen-elemen yang menghadap dinding dan mengisi kembali dengan kain geosynthetic. Proses ini diulang secara berlapis-lapis untuk membangun masing-masing abutmen jembatan, dan kemudian struktur jembatan pracetak-beton ditempatkan di atas abutmen.
Selanjutnya, beberapa pekerjaan selesai dilakukan untuk membawa cara pendekatan sampai ke tingkat jembatan, dan seluruh jembatan dan area jalan kemudian diaspal. Suprastruktur jembatan yang dihasilkan membentang sekitar 37 kaki, dengan rentang yang jelas di atas saluran saluran masuk sedikit lebih dari 28 kaki.
Tim riset UD memberikan dukungan teknis yang luas pada proyek, termasuk merancang dan menerapkan sistem pemantauan kesehatan struktural terstruktur yang terdiri dari lebih dari 150 sensor untuk terus memantau kinerja jangka panjang jembatan.
Meehan memberi kredit kepada mahasiswa pascasarjana Majid Talebi, Tyler Poggiogalle, Dan Cacciola dan Matthew Becker dengan memberikan kontribusi signifikan pada proses desain, konstruksi dan pemantauan.
"Perjalanan DelDOT untuk membangun jembatan GRS-IBS sebenarnya dimulai ketika Chris mendekati kami dengan gagasan untuk membangun dan memantau salah satu struktur inovatif ini," kata Barry Benton, kepala insinyur jembatan di DelDOT dan lulusan UD pada tahun 1992 di bidang teknik sipil.
"Sejak awal berdirinya proyek, dia bekerja erat dengan kami untuk memilih lokasi dan membantu dalam desain dan rencana pemantauan. Karena ini menjadi jembatan GRS-IBS pertama di Delaware, sangat penting bagi kami untuk mengerti bagaimana kinerjanya. "
DelDOT sejak itu membangun jembatan GRS-IBS lain di Sussex County, yang berkinerja baik hingga saat ini. Benton percaya bahwa teknologi ini akan menghasilkan penghematan biaya terbesar jika kru pemeliharaan internal dapat dilatih untuk melakukan pekerjaan.
"Keindahan sistem adalah bahwa hal itu dapat dibangun dengan cepat dengan peralatan kecil, sehingga sangat cocok untuk memanfaatkan bakat staf kami sendiri," katanya.
Meehan menyebut GRS-IBS sebagai teknologi yang dapat diakses yang dapat dibangun hampir di mana saja.
"Struktur tanah diperkuat geosintetik sangat cocok untuk konstruksi di seluruh dunia, karena bahan geosintetik cukup ringan dan dapat dengan mudah diimpor," katanya.
"Di luar titik itu, berbagai jenis dinding dan penyangga jembatan dapat dikonstruksi menggunakan material yang bersumber secara lokal, dengan sedikit kebutuhan untuk beton cor-in-place. Struktur yang dihasilkan adalah biaya-efektif dan cukup memaafkan sehubungan dengan penyelesaian dan lendutan lateral, dan mereka telah menunjukkan performa yang relatif baik dalam gempa bumi. "