More Related Content
Similar to Rekayasa Jalan/Rel Kereta Api dalam Ilmu Sipil.pptx (20)
Recently uploaded (6)
Rekayasa Jalan/Rel Kereta Api dalam Ilmu Sipil.pptx
- 1. Pendahuluan LANDASAN TEORI A. Struktur Jalan Rel Struktur jalan rel merupakan suatu konstruksi yang direncanakan sebagai prasarana atau infrastruktur perjalanan kereta api. Konsep struktur jalan rel adalah rangkaian super dan sub-struktur yang menjadi suatu kesatuan kmponen yang mampu mendukung pergerakan kereta api secara aman. Karena menopang pergerakan kereta api, maka struktur jalan rel merupakan sistem dinamik antar komponen penyusunan yang dapat mendistribusikan beban rangkaian kereta api dan sekaligus menyediakan pergerakan yang stabil dan nyaman. Dengan demikian, konsep akhir dari distribusi beban ini adalah menyalurkan tegangan dari beban kereta api kepada tanah dasar tanpa menimbulkan perubahan bentuk permanen pada tanah (Rosyidi, 2015). Gambar 3.1 Konstruksi jalan rel (Sumber : Rosyidi, 2015) Gambar 3.2 Skematik potongan melintang (Sumber : Rosyidi, 2015) 20 21 Gambar 3.3 Komponen struktur jalan rel (Sumber : Rosyidi, 2015) Rosyidi (2015) menyebutkan bahwa struktur jalan rel mempunyai beberapa kriteria sebagai berikut: 1. Kekakuan (Stiffness) Struktur jalan rel yang kaku difungsikan untuk mempertahankan struktur dari terjadinya deformasi vertikal yang permanen. Deformasi vertikal diakibatkan oleh distribusi beban lalu lintas kereta api yang dapat digunakan untuk menulai umur, kekuatan dan kualitas jalan rel. Deformasi yang berlebihan akan menyebabkan geometric jalan tidak pada kedudukannya dan memungkinkan terjadinya keausan yang besar antara komponen komponen struktur jalan rel. 2. Elastisitas (Elastic/Resilience) Kriteria elastisitas diperlukan untuk menciptakan kenyamanan dalam perjalanan kereta api, menjaga terjadinya patah atau kerusakan berat pada as roda disebabkan oleh pergerakan beban kereta yang cukup besar di atas struktur jalan rel, meredam adanya kejutan akibat pengereman dan pengurangan kecepatan, benturan atau impact yang terjadi antara roda dan rel serta getaran vertikal yang bersifat menerus. Jika struktur jalan rel kurang kaku maka dapat ditambah keelastisannya dengan menambahkan pelat katet (rubber pads) di bawah kaki rel. 22 3. Ketahanan terhadap deformasi tetap Deformasi vertikal yang berlebihan akan cenderung menjadi deformasi tetap sehingga geometrik jalan rel (ketidakrataan vertikal, horisontal dan puntir) menjadi tidak baik, yang pada akhirnya kenyamanan dan keamanan terganggu. Karakteristik sarana yang khusus dalam angkutan kereta api menimbulkan keterbatasanketerbatasan yang perlu diperhatikan. Perubahan geometrik akibat deformasi tetap yang terjadi dapat menimbulkan anjlognya kereta api dan meningkatkan risiko kecelakaan. 4. Stabilitas Jalan rel yang stabil dapat mempertahankan struktur jalan pada posisi yang tetap/semula (vertikal dan horisontal ) setelah pembebanan terjadi. 5. Kemudahan untuk Pengaturan dan Pemeliharaan (Adjustability) Jalan rel harus mempunyai sifat dan kemudahan dalam pengawasan, pengaturan, pemeliharaan, hal ini bertujuan jika terjadi perubahan geometri akibat beban berjalan dalam proses pelaksanaanya dapat dikembalikan ke posisi geometrik dan struktur jalan rel yang benar. Menurut Rosyidi, 2015, dalam tipe konstruksinya, struktur jalan rel dapat dibagi menjadi dua bentuk konstruksi, yaitu : 1. Jalan rel dalam konstruksi timbunan, jalan rel dalam konstruksi timbunan biasanya terdapat pada daerah (medan) yang cenderung datar (Gambar 3.4), 2. Jalan rel dalam konstruksi galian, jalan rel pada konstruksi galian umumnya terdapat pada medan pegunungan (Gambar 3.5). Gambar 3.4 Contoh potongan melintang pada timbunan
- 2. Gambar 3.5 Contoh potongan melintang pada galian (Sumber : Rosyidi, 2015) Jalan rel dapat dibedakan dalam beberapa klasifikasi sesuai dengan kebutuhan dan sudut pandangnya, sebagaimana dijelaskan sebagai berikut: 1. Menurut Lebar Sepur Lebar sepur merupakan jarak terkecil di antara kedua sisi kepala rel (bagian dalam), diukur pada daerah 0-14 mm dibawah permukaan teratas kepala rel (Gambar 3.6) dan Tabel 3.1 menunjukkan pengelompokkan jalan rel berdasarkan lebar sepur. Gambar 3.6 Ukuran lebar sepur pada struktur jalan rel (Sumber : Rosyidi, 2015) Tabel 3.1 Pengelompokkan jalan rel berdasarkan lebar sepur Jenis Lebar Rel Narrow gauge < 1000 mm Metric gauge 1000 mm atau 1067 mm Standard gauge 1435 mm Broad gauge > 1435 mm (Sumber : Utomo, 2009) 2. Menurut Kecepatan Maksimum Kecepatan maksimum kereta api yang diijinkan di Indonesia antara 80 km/jam yang selanjutnya dikelompokkan ke dalam kelas jalan pada Tabel 3.2 sebagai berikut: 24 Tabel 3.2 Hubungan kecepatan maksimum dengan kelas jalan rel Kelas Jalan Rel Kecepatan Maksimum (km/jam) I 120 II III 110 100 IV V 90 80 (Sumber : Utomo, 2009) 3. Menurut Kelandaian Kelandaian jalan merupakan parameter penting dalam perencanaan geometri jalan. Pada tabel 3.3 dijelaskan pengelompokan lintas jalan rel berdasarkan kelandaian jalan: Tabel 3.3 Lintas jalan rel menurut kelandaian Kelompok Lintas Jalan Rel Kelandaian (%) Lintas datar 0-10% Lintas pegunungan 10-40% Lintas dengan rel gigi 40-80% Kelandaian di emplasmen 0-1,5% (Sumber : Rosyidi, 2015) 4. Menurut Jumlah Jalur Pada klasifikasi ini jumlah jalur yang dimaksud adalah jumlah jalur pada lintas bebas. Sesuai dengan jumlah jalur yang dimaksud diatas, klasifikasinya ialah sebagai berikut: a. Jalur Tunggal (single track): jumlah jalur di lintas bebas hanya satu, dan diperuntukkan untuk melayani arus lalu lintas angkutan jalan rel dari dua arah. b. Jalur Ganda (double track): jumlah jalur di lintas bebas dua jalur, dimana masing-masing jalur hanya diperuntukkan untuk melayani arus lalu lintas angkutan jalan rel satu arah saja. 25 Komponen-komponen penyusun jalan rel akan dijelaskan sebagai berikut (Rosyidi, 2015). 1. Rel a. Umum (Rosyidi, 2015) menjelaskan, rel merupakan struktur balok menerus yang diletakkan di atas tumpuan bantalan yang berfungsi sebagai penuntun dan mengarahkan pergerakan roda kereta api. Rel juga disiapkan memiliki kemampuan untuk menerima secara langsung dan menyalurkan beban kereta api kepada bantalan tanpa menimbulkan defleksi yang berarti pada bagian balok rel di antara tumpuan bantalan. Oleh karena itu, prinsip desain rel adalah menentukan dimensi rel yang sesuai, mempunyai berat yang optimum, memenuhi persyaratan kekakuan, kekuatan dan durabilitas. Selain itu, fungsi lain dari rel adalah sebagai berikut : 1) Menyalurkan listrik untuk tujuan persinyalan pada kawasan sirkuit jalan rel. 2) Sebagai struktur pengikat dalam pembentukan struktur jalan rel yang kokoh. b. Persyaratan Umum Rel
- 3. 1) Berat Optimum Rel dirancang dengan berat tertentu yang terdiri dari bagian bagian rel yang terintegrasi dan dibentuk dari distribusi bahan metalurgi yang efektif. Masing- masing bagian rel didesain untuk dapat menjalankan fungsinya dengan baik dan optimal. Bagian bagian rel tersebut adalah (Gambar 3.7) : a) Kepala rel (head): ukuran kepala rel termasuk didalamnya permukaan rel harus direncanakan dengan baik sehingga memiliki daya tahan terhadap keausan selama waktu pelayanan rel yang direncanakan. b) Badan rel (web): badan rel ditentukan dengan tebal yang memadai untuk dapat menahan beban dan momen akibat pergerakan kereta api dan mempunyai daya tahan terhadap korosi. c) Kaki rel (foot): kaki rel dirancang dengan lebar optimum sehingga 26 kedudukan rel stabil terhadap dorongan dan puntiran akibat pergerakan kereta api, serta mampu mendistribusikan beban yang diterima kepada bantalan dengan baik. Gambar 3.7 Bagian-bagian rel (Sumber : Rosyidi, 2015) 2) Kekakuan Kekakuan atau stiffness dapat diukur melalui momen inersia rel. Desain rel yang ekonomis dan efektif mensyaratkan nilai momen inersia maksimum per berat unit rel yang konsisten dengan kekakuan rel dalam berbagai arah, sehingga mampu menahan pergeseran lateral akibat pergerakan kereta api dan secara vertikal mampu untuk menerima beban dan meneruskannya ke bantalan. 3) Kekuatan Kekuatan rel dapat ditentukan dari modulus potongan rel (section modulus). Modulus section pada rel maupun lempengan baja (fishplate) ditentukan sedemikian sehingga mampu menahan tegangan yang terjadi akibat beban kendaraan kereta api. Desain rel yang efisien mensyaratkan rasio tertinggi yang mungkin antara modulus section lempeng baja sambungan terhadap rel. 4) Durabilitas Durabilitas merupakan faktor yang berkaitan dengan ketahanan secara langsung maupun tidak dalam disain rel dan mempengaruhi umur manfaat rel terhadap keausan (wear), kerusakan ujung rel (rail and batter), dan kerusakan hogged-rail (hogging). Berikut dijelaskan faktor- faktor terkait durabilitas, yaitu : a) Keausan (wear), tebal kepala rel harus mempunyai margin 27 kekuatan untuk mengatasi keausan vertikal. Permukaan kepala rel harus mempunyai permukaan keras untuk memberikan umur rel yang lebih panjang. b) Kerusakan ujung rel (rail end batter), kerusakan ini disebabkan tumbukan berulang dari road kereta api pada ujung rel. Kerusakan ini dipengaruhi oleh lebar dan kekerasan kepala rel, kekakuan sambungan, tipe sambungan dan kualitas perawatan pada sambungan. c) Kerusakan hogged-rail (hogging), merupakan kerusakan permukaan rel dimana ujung ujung rel pada sambungan rel akan melengkung kebawah akibat beban vertikal. Kekakuan vertikal pada potongan berperan penting untuk meminimalisir hogged rail. c. Jenis Jenis Rel 1) Berdasarkan Bentuknya Menurut bentuknya saat ini digunakan tiga jenis macam profil rel, diantaranya: a) Rel Berkepala Dua Tipe ini dirancang karena memiliki keunggulan, yaitu apabila kepala rel mengalami keausan maka bisa dibalik dengan sisi lain yang ada di bawahnya. Namun pada kenyataannya, bagian bawah rel juga mengalami keausan baik akibat beban maupun lingkungan, dengan demikian bagian bawah rel ternyata tidak dapat memberikan permukaan yang baik untuk media pergerakan roda kereta api. b) Rel Alur Ciri utama rel alur yaitu mempunyai kaki yang sangat lebar. Hal ini untuk memperkecil aus di lengkungan, maka alur harus diperlebar dan pinggir alur dibuat lebih tebal. c) Rel Vignola Merupakan bentuk rel yang umum digunakan pada jalan rel, termasuk di Indonesia. Rel ini mempunyai beberapa keunggulan, 28 yaitu : momen perlawanan cukup besar, rel mudah ditambatkan pada bantalan, dan kepala rel sesuai dengan bentuk kasut roda. 2) Berdasarkan Berat Rel. Menurut beratnya, secara umum dapat dibagi menjadi: a) R-42, adalah rel dengan berat sekitar 42 kg/meter. b) R-50, adalah rel dengan berat sekitar 50 kg/meter. c) R-54, adalah rel dengan berat sekitar 54 kg/meter. d) R-60, adalah rel dengan berat sekitar 60 kg/meter. 3) Berdasarkan Panjang Rel. Menurut PD No. 10 Tahun 1986 tentang Perencanaan Konstruksi Jalan Rel, bahwa panjang rel dibedakan menjadi tiga tipe, yaitu: a) Rel standar, adalah rel yang panjangnya 25 meter. b) Rel pendek, adalah rel yang panjangnya maksimal 100 meter. c) Rel panjang, adalah rel yang panjangnya tercantum panjang minimumnya pada table 3.4. Tabel 3.4 Panjang minimum rel panjang.