Pembebanan Pada Jalan KA

PEMBEBANAN PADA JALAN KERETA API (REL)

Fungsi perhitungan pembebanan pada rel:

-Mengetahui beban aktual operasional yang bekerja

-Mengetahui besarnya distribusi beban pada struktur jalan rel dari bagian atas hingga pada bagian bawah (badan jalan kereta api)


Untuk pembebanan pada rel, referensi beban yang digunakan dalam perhitungan adalah:

- beban gandar (Pg) dan

- beban roda (Pr)


Skema pembebanan pada struktur jalan kereta api

Distribusi gaya pada struktur jalan kereta api




Bentuk dan sifat beban :1. Beban statis rel, akibat :

- beban vertikal (beban pada sistem pergerakan kereta api yaitu pada gandar dan pada roda kereta api)

2. Beban dinamis rel, akibat :- gaya sentrifugal kereta api pada tikungan- gaya pada perpindahan jalur lintasan kereta api- beban angin arah melintang (transversal) pada kereta api saat pergerakan


Penyebab lain terjadinya gaya vertikal pada rel:

a. Kelebihan beban dinamik yang disebabkan oleh kontak antara roda kereta api dan rel yang tidak beraturan karena kerusakan permukaan rel (corrugation) dan aus pada permukaan roda kereta api (flats)

b. Kerusakan pada pelurus atau penyearah sambungan rel (pada sistem wesel)


Analisa gaya pada kereta saat bergerak di tikungan


Penjelasan tentang gaya vertikal pada rel :

1. Beban atau gaya vertikal yang diterima oleh rel berasal dari beban gandar dan roda pada lokomotif dan gerbong.

Untuk lokomotif, ada dua jenis lokomotif standar yang digunakan oleh PT. KAI, yaitu lokomotif jenis BB dan CC. Lokomotif BB mempunyai 2 bogie yang terdiri atas 2 gandar sedangkan lokomotif CC (tipe 201 dan 203) mempunyai 2 bogie yang terdiri atas 3 gandar

PEMBEBANAN PADA JALAN KERETA API (REL) Tipe Lokomotif BB

PEMBEBANAN PADA JALAN KERETA API (REL) Tipe Lokomotif BB

PEMBEBANAN PADA JALAN KERETA API (REL) – Bogie 2 gandar


Perhitungan beban gandar (axle load) dan beban roda pada masing-masing jenis lokomotif dapat dijelaskan sebagai berikut :

1. Lokomotif BB, jika beban lokomotif (Wlok) = 56 ton, maka :

- gaya pada bogie (Pb) = Wlok

2

= 56

2

= 28 ton


- gaya pada gandar (Pg) = Pb = 28 = 14 ton

2 2

- gaya statis pada roda (Prs) = Pg = 14 = 7 ton

2 2

2. Lokomotif CC, jika beban lokomotif (Wlok) = 84 ton, maka :

- gaya pada bogie (Pb) = Wlok = 84 = 42 ton

2 2



3 3


2 2

Pada lokomotif jenis CC terdapat 2 macam kelompok yaitu lokomotif CC-201 dan CC-203 dengan berat 84 ton serta lokomotif CC-202 dengan berat 108 ton

PEMBEBANAN PADA JALAN KERETA API (REL) Tipe Lokomotif CC-201







CC 206 dengan berat operasional (w lok) 90 ton merupakan lokomotif terbaru yang mendukung armada transportasi kereta api di Pulau Jawa


Sedangkan perhitungan beban gandar (axle load) dan beban roda pada kereta penumpang dapat dijelaskan sebagai berikut :

Berat kereta (berisi penumpang) adalah sekitar 40 ton

Kereta ditumpu oleh 2 bogie, sehingga :

- gaya pada bogie (Pb) = Wkrt = 40 = 20 ton

2 2


2 2


2 2

PEMBEBANAN PADA JALAN KERETA API (REL) Gerbong Penumpang (Woperasi = 40 ton)


Kereta Makan (Woperasi = 41 ton)


Kereta Pembangkit dan Kereta Bagasi

Woperasi = 42 tonWoperasi = 43 ton


Faktor dinamik :

Untuk mentransformasikan gaya statis ke gaya dinamis digunakan faktor dinamik yang dicari sebagai berikut :

Ip = 1 + 0,01 ( V - 5)

1,609

dengan : Ip = faktor dinamik

V = kecepatan kereta api (km/ jam)


Sehingga gaya dinamik pada jalan kereta api dapat dihitung sebagai berikut :

Pd = Ps x Ip

dengan : Pd = gaya dinamik pada jalan kereta api ( ton )

Ps = gaya statis kereta api ( ton )

Ip = faktor dinamik


Gaya Lateral pada rel dapat dihitung dengan rumus :

Lf = Hs + Ha

= Pg . h + Pg . v

1500 1000

dengan : Pg = beban gandar (axle load – kg)

h = beda tinggi antara dua rel pada lintasan

tikungan ( m )

v = kecepatan kereta api pada saat berada

di tikungan ( km/ jam )


Contoh soal 1:Diketahui KA Eksekutif membawa rangkaian sebagai berikut: lokomotif CC-203xx, 6 kereta penumpang, 1 kereta makan, 1 kereta pembangkit dan 1 kereta bagasi. Jika kereta api bergerak pada tikungan kecepatan rata-ratanya adalah 68 km/jam dan besar beda tinggi pada rel (h) adalah 0,08 m Tentukan besarnya:a.Gaya statis total yang bekerjab. Gaya lateral yang terjadi pada rel

Jawab:a.W lokomotif tipe CC-203 adalah 84 ton, maka:

gaya pada bogie (Pb) = Wlok = 84 = 42 ton 2 2

gaya pada gandar (Pg) = Pb = 42 = 14 ton 3 3

gaya statis pada roda (Prs) = Pg = 14 = 7 ton

2 2


Berat kereta (berisi penumpang) adalah sekitar 40 tonKereta ditumpu oleh 2 bogie, sehingga :- gaya pada bogie (Pb) = Wkrt = 40 = 20 ton

2 2- gaya pada gandar (Pg) = Pb = 20 = 10 ton

2 2 - gaya statis pada roda (Prs) = Pg = 10 = 5 ton

2 2

Berat kereta makan adalah sekitar 41 tonKereta ditumpu oleh 2 bogie, sehingga :- gaya pada bogie (Pb) = Wkrt = 41 = 20,5 ton

2 2- gaya pada gandar (Pg) = Pb = 20,5 = 10,25 ton

2 2 - gaya statis pada roda (Prs) = Pg = 10,25 = 5,125 ton

2 2

Berat kereta pembangkit adalah sekitar 42 tonKereta ditumpu oleh 2 bogie, sehingga :- gaya pada bogie (Pb) = Wkrt = 42 = 21 ton

2 2- gaya pada gandar (Pg) = Pb = 21 = 10,5 ton


2 2

Berat kereta bagasi adalah sekitar 43 tonKereta ditumpu oleh 2 bogie, sehingga :- gaya pada bogie (Pb) = Wkrt = 43 = 21,5 ton

2 2- gaya pada gandar (Pg) = Pb = 21,5 = 10,75 ton


2 2



Sehingga total dari gaya statis yang bekerja adalah:Gaya statis dari lokomotif = 7 tonGaya statis dari kereta penumpang = 6 x 5 ton

= 30 tonGaya statis dari kereta makan = 5,125 tonGaya statis dari kereta pembangkit = 5,25 tonGaya statis dari kereta bagasi = 5,375 ton

_________________+52,75 ton

b. Gaya lateral pada rel: akibat lokomotif: gaya pada gandar (Pg) = 14 ton

= 14000 kgLf = Hs + Ha

= Pg . h + Pg . v 1500 1000


Lf = Pg. h + Pg . v 1500 1000= 14000 . 0,08 + 14000 . 68 1500 1000= 0,746 + 952= 952,746 kg

akibat kereta penumpang: gaya pada gandar (Pg) = 10 ton = 10000 kg

Sehingga:Lf = Pg . h + Pg . v

1500 1000= 10000 . 0,08 + 10000 . 68 1500 1000= 0,53 + 680= 680,53 kg

akibat kereta makan: gaya pada gandar (Pg) = 10,25 ton = 10250 kg


1500 1000= 10250 . 0,08 + 10250 . 68 1500 1000= 0,55 + 697= 697,55 kg

akibat kereta pembangkit : gaya pada gandar (Pg) = 10,5 ton = 10500 kg


1500 1000= 10500 . 0,08 + 10500 . 68 1500 1000= 0,56 + 714= 714,56 kg



akibat kereta bagasi: gaya pada gandar (Pg) = 10,75 ton = 10750 kg


1500 1000= 10750 . 0,08 + 10750 . 68 1500 1000= 0,573 + 731= 731,573 kg


Contoh soal 2:Apabila dari contoh soal 1 diketahui kecepatan rata-rata dari KA Eksekutif adalah 105 km/jam, tentukan besarnya gaya dinamik yang terjadi:

Jawab:Dari hasil perhitungan contoh soal 1 diperoleh besarnya gaya statis (Ps) adalah 52,75 ton, maka selanjutnya dapat dihitung besarnya gaya dinamik (Pd) dengan:Menentukan nilai faktor dinamik (Ip):

Ip = 1 + 0,01 ( V - 5) 1,609

= 1 + 0,01 ( 105 - 5) 1,609

= 1,6


Sehingga besarnya gaya dinamik:

Pd = Ip x Ps = 1,6 x 52,75 ton = 84,4 ton


Tugas :

Soal 1:Diketahui KA Eksekutif membawa rangkaian sebagai berikut: lokomotif CC-206xx, 7 kereta penumpang, 1 kereta makan, 1 kereta pembangkit dan 1 kereta bagasi. Jika kereta api bergerak pada tikungan kecepatan rata-ratanya adalah 72 km/jam dan besar beda tinggi pada rel (h) adalah 0,08 m Tentukan besarnya:a.Gaya statis total yang bekerjab. Gaya lateral yang terjadi pada rel


Soal 2:Apabila soal 1 diketahui kecepatan rata-rata dari KA Eksekutif adalah 108 km/jam, tentukan besarnya gaya dinamik yang terjadi:


Tugas diselesaikan dalam waktu 1 mingguDikumpulkan pada saat pertemuan perkuliahan selanjutnya !

Hendaknya tugas dikerjakan sendiri, jangan copy paste atau mbacemBiasakan untuk belajar meningkatkan kepercayaan diri sendiri


3. Gaya Longitudinal pada rel :

Yaitu gaya yang terjadi memanjang arah rel

Gaya longitudinal pada rel ini adalah gaya yang

diakibatkan oleh gaya rem dan gaya gesek,

gaya percepatan pada pergerakan kereta api, dan perubahan temperatur udara sehingga

mempengaruhi panjang rel


Gaya yang terjadi akibat perubahan temperatur dapat

dicari dengan rumus : N = E. A . c . Δt

dengan : E = modulus elastisitas rel (2,1 x 106 kg/cm2)

A = luas penampang rel (cm2)

c = koefisien pemuaian linear pada rel

( 1,2 x 10-5)

Δt = perubahan temperatur udara ( °C)


Contoh soal:

Jika diketahui pemasangan rel tipe R54 mempunyai beda temperatur udara sebesar 15°C, tentukan besarnya gaya longitudinal (N) yang terjadi !

Jawab:

Luas penampang rel tipe R54 (A) = 69,34 cm2

Δt = 15°C

E = 2.1 x 106 kg/cm2

c = 1,2 x 10-5


Maka:

N = E. A . c . Δt

= 2,1x106 . 69,34 . 1,2x10-5 . 15

= 26.210,52 kg

Jadi besarnya gaya longitudinal yang terjadi adalah

26.210,52 kg

SAMBUNGAN PADA JALAN KERETA API (REL)

Sambungan rel adalah suatu konstruksi yang direncanakan untuk menghubungkan dua bagian rel, sedemikian hingga kereta api dapat melewati jalur lintasannya dengan aman.

Sambungan rel harus kuat menahan momen yang timbul, dan gaya dinamik yang bekerja dari pergerakan roda kereta api, di samping itu konstruksi sambungan rel juga harus mampu untuk mengakomodasi pemuaian rel.



Persyaratan Sambungan Rel :

1. Harus mempunyai kuat tarik yang mencukupi2. Harus mampu menahan gaya lateral yang terjadi sehingga lebar jarak antar rel (gauge of track) dapat dipertahankan3. Harus memberikan elastisitas yang cukup sehingga getaran dan goncangan akibat pergerakan kereta api pada rel dapat diserap4. Harus mempunyai ketahanan terhadap gaya longitudinal yang terjadi akibat percepatan / perlambatan pergerakan kereta api

SAMBUNGAN PADA JALAN KERETA API (REL) Menurut Kedudukan Sambungan Rel terhadap

Bantalan

SAMBUNGAN PADA JALAN KERETA API (REL) Menurut Kedudukan Sambungan Rel terhadap

Bantalan

SAMBUNGAN PADA JALAN KERETA API (REL) Menurut Kondisi Pemasangan Rel

Letak sambungan

SAMBUNGAN PADA JALAN KERETA API (REL) Menurut Kondisi Pemasangan Rel

Letak sambungan


Menentukan celah sambungan :Pada tempat sambungan rel, di antara dua ujung rel harus ada celah untuk memberi tempat bagi perubahan panjang rel akibat suhu (pemuaian). Untuk menentukan besarnya celah pada sambungan dapat dicari dengan rumus berikut :

G = L x c x (40 – t) + 2dengan : G = besarnya celah sambungan rel (mm) L = panjang rel (mm) c = koefisien muai panjang rel ( 0,000012 )

t = temperatur udara pemasangan rel ( °C)


Yang dimaksud dengan temperatur udara pemasangan rel adalah besarnya temperatur udara pada saat rel dipasang dan dirangkai di lapangan pada kedudukan permanennya. Batas temperatur udara minimum dan maksimum yang ditetapkan sesuai dengan kondisi iklim dan cuaca di Indonesia.


Tabel Batas Temperatur Udara Pemasangan Rel Standar dan Rel Panjang

Ukuran Rel Temperatur Udara ( ° C )

Minimum Maksimum

Standar (25 m) 20 44

Panjang (100 m) 30 40


Pelat Penyambung :Sesuai dengan fungsinya, pelat penyambung harus mempunyai kuat tarik yang cukup, yakni disyaratkan tidak boleh kurang dari 58 kg/mm2

1. Pelat penyambung untuk tipe rel R.42, R.50 dan R. 54: tebal pelat 20 mm dan diameter lubang mur-baut 24 mm

2. Pelat penyambung untuk tipe rel R.60 : tebal pelat 20 mm dan diameter lubang mur-baut 25 mm

SAMBUNGAN PADA JALAN KERETA API (REL) Pelat Penyambung

Tipe plat penyambung (fish bolt plate) untuk rel R.42, R.50 dan R.54 serta R.60

Contoh pemasangan sambungan

pada rel

Contoh sambungan pada rel dengan plat penyambung dan las

Contoh sambungan pada rel dengan plat penyambung yang tidak baik

SAMBUNGAN PADA JALAN KERETA API (REL) Detail Pemasangan Pelat Penyambung

SAMBUNGAN PADA JALAN KERETA API (REL) Detail Pemasangan Pelat Penyambung

CONTOH PERHITUNGAN SAMBUNGAN PADA REL

Diketahui suatu struktur sambungan pada rel seperti gambar di atas dengan spesifikasi sebagai berikut :- rel Tipe R.54 dengan luas penampang (A) = 69,34 cm2

- dimensi plat penyambung 560 mm x 79,4 mm x 20 mm- Ø baut 24 mm- mutu baja baut dan plat penyambung Bj.33 (σ = 1333 kg/cm2)- modulus elastisitas bahan (E) = 2,1 x 106 kg/cm2

- koefisien pemuaian linier (λ) = 1,2 x 10-5 - perubahan temperatur udara (Δt) = 10° CTentukan kekuatan plat penyambung dan baut terhadap gaya yang terjadi !

CONTOH ANALISA PERHITUNGAN SAMBUNGAN PADA REL Jawab :

- besarnya gaya longitudinal (memanjang) yang terjadi :

N = E. A . λ . Δt = 2,1 . 106 . 69,34 . 1,2 . 10-5 . 10 = 17473,68 kg .

- Pengurangan luas pada plat akibat pemasangan baut := Ø lubang baut x tebal plat x jumlah lubang= ( 24 mm + 1,5 mm ) x 20 mm x 4= 2040 mm2

- Luas bersih ( A netto) := ( h x t ) – pengurangan luas pada plat= ( 560 mm x 20 mm ) – 2040 mm2

= 9160 mm2

= 91,60 cm2

CONTOH ANALISA PERHITUNGAN SAMBUNGAN PADA REL

- Kekuatan tarik ijin pada plat :

Ń = 0,75 . σ . An = 0,75 . 1333 . 91,60 = 91577,10 kg

- sehingga : N ≤ Ń 17473,68 kg ≤ 91577,10 kg ( ok ! )

Analisa terhadap kekuatan baut :- Tegangan geser yang terjadi ( untuk 1 baut ) :

τ = Kv ¼. π . (2,4)2

= (7000 / 2 ) ¼. π. (2,4)2

= 773,67 kg/ cm2


Tegangan geser pada baut : 0,6 . σ = 0,6 . 1333 kg/cm2

= 799,8 kg/ cm2

Periksa : τ ≤ 0,6 . σ773,67 kg/ cm2 ≤ 799,8 kg/ cm2 ( ok ! )

Momen yang terjadi : = P x e

= 7000 kg x 8 cm = 56000 kg.cm

Km = M . a22. Σd12

= 56000 . 13 2 . 162

= 1421,88 kg

Tegangan tarik pada baut : 0,7 . σ = 0,7 . 1333 kg/cm2

= 933,1 kg/ cm2


Tegangan tarik yang terjadi :

σt = Km

2 .¼. π . (2,4)2

= 1421,88

2 .¼. π . (2,4)2

= 157,15 kg/ cm2

Periksa : σt ≤ 0,7 . σ

157,15 kg/ cm2 ≤ 933,1 kg/ cm2 ( ok ! )

BANTALAN REL (RAIL SLEEPERS)

Fungsi :

- sebagai tempat untuk menambatkan dan menyangga rel- menjaga stabilitas jarak antar rel (gauge of track) yang permanen - menyerap getaran dan hentakan dari beban dinamik

pergerakan kereta api serta memperluas bidang kontak dalam mentransfer beban dari rel ke

lapisan ballast- mempertahankan kedudukan datar dari rel yang

disesuaikan dengan kebutuhan untuk jalan lurus,

tikungan dan persilangan


Persyaratan :

- Harus dapat memberikan konsistensi terhadap lebar jarak antar rel (gauge of track) sesuai dengan persyaratan perencanaan geometrik jalan kereta api- memberikan daerah perletakan yang cukup untuk rel dan memberikan luas bidang kontak dengan lapisan ballast yang

memadai- Harus mempunyai berat yang cukup untuk kestabilan dalam kedudukannya pada lapisan ballast, sehingga tidak mudah goyah- Harus mampu menahan beban, tekanan, dan getaran yang terjadi akibat pergerakan kereta api- Mempunyai nilai ekonomis dengan usia pemakaian yang relatif lama dan tidak mudah rusak


Usia pakai dari bantalan rel dipengaruhi oleh

faktor –faktor berikut, yaitu :

- Tipe / jenis bantalan rel yang dipakai

- Besarnya pembebanan yang terjadi pada bantalan rel (passing tonnage)

- Jenis penambat rel yang digunakan

- Pengawasan dan pelaksanaan pekerjaan

pemasangan bantalan


- Pelaksanaan pengawasan dan pemeliharaan secara terpadu pada bantalan rel yang

telah terpasang - Kualitas dan ketepatan desain / perencanaan

jalan kereta api dalam hal lapisan ballast,

lapisan badan jalan kereta api dan sistem

drainase jalan kereta api- Kondisi cuaca dan lingkungan di sekitar lokasi jalan kereta api


Tipe / Jenis Bantalan Rel :

1. Bantalan kayu2. Bantalan beton

1. Bantalan kayu :Bantalan kayu digunakan pada jalan kereta api di Indonesia. Supaya dapat memenuhi fungsinya, maka bantalan kayu harus cukup keras sehingga mampu untuk menahan beban dinamik pergerakan kereta api


Persyaratan penggunaan bantalan kayu :- Bantalan kayu harus dari kayu kelas kuat I atau II

dan kelas awet I atau II (Kayu Jati, Kayu ulin)- utuh, padat dan tidak terdapat cacat alami pada kayu seperti mata kayu atau cacat karena kerusakan oleh serangga perusak kayu serta tidak terdapat tanda- tanda awal pelapukan pada kayu- tidak mengandung unsur kimia yang dapat

mempengaruhi komponen rel yang terbuat dari logam


- Untuk menunjang kekuatan alami material kayu,apabila harus dilakukan pengawetan, maka pengawetan kayu harus secara merata dan sempurna

Di Indonesia ukuran standar dari bantalan kayu yang disesuaikan menurut lebar jarak antar rel (gauge of track) 1067 mm adalah : P = 2,00 m x lb = 0,22 m x tinggi = 0,13 m. Pada jembatan, digunakan ukuran : P = 2,00 m x lb = 0,22 m x tinggi = 0,20 m


Keuntungan penggunaan bantalan rel dari kayu :

- mempunyai tingkat elastisitas yang baik

- mampu untuk meredam getaran akibat beban dinamik pergerakan kereta api

- ringan, mudah dilakukan pekerjaan pemasangan dan penggantian (kegiatan pemeliharaan)


Kerugian penggunaan bantalan rel dari kayu :- Sering terjadi kerusakan seperti retak pada bagian atas bantalan akibat pengaruh mekanis dari alat penambat rel (penambat kaku) yang melubangi rel- Mudah terjadi pelapukan atau pembusukan karena kurang tahan terhadap pengaruh cuaca seperti panas dan hujan- Rentan terhadap gangguan serangga perusak kayu


- Umur pemakaian relatif pendek :

a. Untuk bantalan kayu yang tidak diawetkan dapat bertahan hingga 12 –

15 tahun

b. Untuk bantalan kayu yang diawetkan

dapat bertahan hingga 20 tahun

- Biaya Pemeliharaan tinggi

BANTALAN REL (RAIL SLEEPERS)Kerusakan pada bantalan kayu




AKIBAT YANG TERJADI KARENA KERUSAKAN PADA BANTALAN REL


2. Bantalan Beton (Concrete Rail Sleepers) :

Bantalan beton merupakan konstruksi bantalan rel yang dirancang dari material beton dengan dasar pertimbangan dapat menggantikan kerugian yang terjadi apabila menggunakan material kayu sebagai bantalan rel

Bantalan beton direncanakan dari struktur beton prategang-pratarik (Prestressed-pretension

concrete)


Keuntungan penggunaan Bantalan Beton :

- Berat bantalan beton cukup dan lebih stabil sehingga

menguntungkan untuk konstruksi yang permanen

- Tahan terhadap pengaruh perubahan cuaca

- Tahan terhadap kerusakan-kerusakan secara mekanis

yang terjadi akibat beban dinamik pergerakan

kereta api, sehingga memungkinkan umur

konstruksi dapat lebih lama

- mempunyai nilai modulus elastisitas lebih tinggi

- biaya pemeliharaan lebih efisien dan ekonomis


Kerusakan yang dapat terjadi pada bantalan beton :

- Jika kualitas dan ketepatan perencanaan dalam

pembuatan bantalan beton kurang baik, maka

bantalan beton tidak akan mampu untuk menahan

beban dinamik yang terjadi sehingga akan timbul

keretakan (crack).

Kemudian keretakan ini akan memberi kesempatan pada air untuk meresap ke dalam bantalan beton, selanjutnya dapat merusak kawat tendon yang ada dalam bantalan dan sekaligus menurunkan kekuatan beton tersebut.

BANTALAN REL (RAIL SLEEPERS)Bantalan Beton

BANTALAN REL (RAIL SLEEPERS)Bantalan Beton


Menghitung jarak antar bantalan rel ( s ) :

Untuk menentukan jarak antar bantalan rel, dapat dicari dengan rumus berikut :

s = q

Pr

dengan :

s = jarak antar bantalan ( inci )

q = beban pada roda yang diterima oleh rel ( lbs )

Pr = tekanan akibat beban yang diterima oleh rel

( lbs/inch2 )

BANTALAN REL (RAIL SLEEPERS)Proses penggantian bantalan kayu dengan

bantalan beton

2. Melepas rangkaian rel dari bantalan

rel yang lama

1. Melepas penambat rel dari rel dan bantalan rel lama


bantalan beton

3. Penggantian bantalan kayu dengan bantalan beton


bantalan beton

4. Pemasangan penambat rel elastis tipe D.E. Spring Clip dan Pandrol

pada bantalan beton


bantalan beton

5. Menentukan elevasi mendatar dari struktur jalan rel


bantalan beton

6. Penimbunan dan pemadatan lapisan ballast pada struktur jalan

kereta api setelah dilakukan penggantian bantalan rel

BANTALAN REL (RAIL SLEEPERS)Proses penggantian bantalan kayu dengan bantalan beton

7. Pemeriksaan jarak antar rel sesuai dengan Indonesian normal gauge of track 1067 mm setelah dlakukan penggantian bantalan rel

PENAMBAT REL (RAIL FASTENINGS)

Sistem Penambat Rel terdiri atas :a. Rigid Fastenings (Penambat Kaku)b. Elastic Fastenings (Penambat Elastik)

a. Rigid Fastenings (Penambat Kaku), terdiri atas :- Paku Rel (Rail spike) dan Pelat alas- Paku Rel Berulir (Screw spike) dan Pelat

alas (bearing plate)

PENAMBAT REL (RAIL FASTENINGS)Penambat Kaku (Rigid Fastenings)

PENAMBAT REL (RAIL FASTENINGS)Detail Penambat Kaku (Rigid Fastenings)


Penambat kaku ini biasanya dipasang pada bantalan rel dari kayu dengan menambahkan pelat alas (bearing plate).Fungsi dari pelat alas (bearing plate) ini adalah untuk :- mengurangi tekanan tumpuan di bawah rel, sehingga penyebaran beban lebih merata- memungkinkan pemasangan penambat rel kaku (paku rel dan paku rel berulir) lebih rapat, dan- mengurangi gaya ungkit pada sisi dalam paku rel atau tirepon

PENAMBAT REL (RAIL FASTENINGS)Detail Pemasangan Penambat Kaku pada bantalan kayu

PENAMBAT REL (RAIL FASTENINGS)Detail Pemasangan Penambat Kaku pada bantalan kayu

Contoh awal dari kegagalan penambat rel pada bantalan rel dari kayu,Antara lain: paku rel yang hampir lepas dan hilang


b. Elastic Fastenings (Penambat Elastik) :

Salah satu penyebab kerusakan pada bantalan rel (terutama dari kayu) adalah terjadinya getaran dengan intensitas tinggi akibat pergerakan kereta api. Untuk mengurangi pengaruh getaran pada rel terhadap bantalan digunakan penambat yang mempunyai kemampuan untuk meredam getaran, yaitu penambat elastis (Elastic Fastenings)


Selain dapat meredam getaran, penambat elastis juga mampu memberikan kuat jepit (clamping force) yang tinggi pada rel dan mampu untuk memberikan perlawanan terhadap bahaya rangkak (creep resistance) pada rel.

Penambat elastis ada dua macam, yaitu :

a. Penambat elastis tunggal (single elastic fastening),

b. Penambat elastis ganda (double elastic fastening)

Penambat elastis tunggal digunakan pada bantalan rel dari kayu, dan penambat elastis ganda digunakan pada bantalan rel dari beton


Pada pemasangannya, perbedaan antara penambat elastis tunggal dan penambat elastis ganda terletak pada penggunaan alas karet beralur (graved rubber pad) yang berfungsi sebagai peredam getaran pada relUntuk penambat elastis tunggal pemasangannya tidak menggunakan alas karet beralur, tetapi hanya menggunakan pelat landas (bearing plate), alat jepit elastis, dan paku rel berulir (screw spike) / tirpon Sedangkan untuk penambat elastis ganda pemasangannya menggunakan alas karet beralur (graved rubber pad) , pelat landas (bearing plate), alat jepit elastis, dan paku rel berulir (screw spike) / tirpon


Keuntungan dari penggunaan penambat elastik:

- penambatan rel lebih kuat- Umur bantalan rel lebih lama, karena pengaruh akibat gaya getaran pada rel berkurang- biaya pemasangan dan pemeliharaan lebih ekonomis dibandingkan dengan menggunakan penambat rel konvensional (penambat kaku)


Tipe Penambat rel elastis yang umum digunakan pada jalur lintasan kereta api di Indonesia adalah :

- Penambat elastis tipe D.E. Spring Clip

- Penambat rel tipe KA Clip

- Penambat rel tipe Pandrol E-Clip

PENAMBAT REL (RAIL FASTENINGS)Penambat Elastis (Elastic Fastenings)

Penambat rel elastis tipe pandrol pada bantalan beton

PENAMBAT REL (RAIL FASTENINGS)Pemasangan Penambat Elastis D.E Spring Clip

PENAMBAT REL (RAIL FASTENINGS)Detail Pemasangan Penambat Elastis D.E Spring Clip

Karakteristik dari penambat elastik DE Spring Clip :-Kuat jepit (clamping force) 1000 Kgf-Dapat menahan gaya puntir (torsi) arah vertikal dan pengaruh rangkak arah memanjang (longitudinal rail creep)

PENAMBAT REL (RAIL FASTENINGS)Detail Pemasangan Penambat Elastis Pandrol

LAPISAN BALLAST

Lapisan ballast merupakan hamparan material yang terdiri dari batu pecah (crushed stone), kerikil (gravel) dan material lainnya yang memenuhi persyaratan dan ditempatkan di bawah dan di sekitar bantalan relFungsi dari lapisan ballast adalah :- meneruskan beban dari bantalan rel menuju ke bagian subgrade / badan jalan kereta api- menahan gaya longitudinal, beban lateral, dan beban dinamik akibat pergerakan kereta api- menahan pergeseran bantalan rel ke arah memanjang akibat gaya rem dan perubahan temperatur udara serta ke arah melintang akibat gaya lateral- mendukung bantalan rel secara fleksibel - memelihara alinyemen jalur lintasan kereta api

Struktur jalan kereta api dengan lapisan ballast yang baik

LAPISAN BALLAST

Persyaratan material untuk lapisan ballast :- material batuan tahan lama, tidak mudah rapuh dan pecah jika terkena pengaruh pembebanan

dinamik akibat pergerakan kereta api- material batuan harus bersudut dan mempunyai

gradasi tertentu, sehingga apabila dipadatkan dapat menjadi rapat dan saling menutup- material batuan tidak berpori dan mudah menyerap air, karena dapat mempengaruhi kekuatan material batuan pada lapisan ballast

LAPISAN BALLAST

- material batuan harus memenuhi persyaratan hasil uji abrasi dengan Abrassion Test Machine maksimal 25 – 40%

- material batuan harus memenuhi hasil uji tahanan kompresi sederhana (simple compression

resistance test)yakni ≥ 700 kg/cm2- material batuan harus memenuhi hasil uji berat kering (dry bulk specific gravity) yakni ≥ 2,72- material batuan harus bebas dari tanah liat / lempung / kandungan bahan organik < 0,5%

LAPISAN BALLAST

Ukuran butiran material batuan untuk lapisan ballast

disyaratkan :

- Untuk lapisan ballast pada jalan kereta api kelas I

dan II digunakan ukuran minimal 0,75” – 2,5”

(2 cm – 6,35 cm)

- Untuk lapisan ballast pada jalan kereta api kelas III digunakan ukuran minimal 1,0” – 2,0”

(2,54 cm – 5 cm)

LAPISAN BALLAST

Bahu lapisan ballast (ballast shoulders)

Fungsi :

- sebagai penahan agar bantalan rel tidak mudah bergeser dari kedudukannya

- untuk memberikan ketahanan yang kuat dari material lapisan ballast ke arah melintang

Ukuran dari bahu lapisan ballast pada jalan kereta api

di Indonesia adalah :

- pada jalan kereta api Kelas I dan II : 50 cm

- pada jalan kereta api Kelas III dan IV : 40 cm

LAPISAN BALLAST

Menentukan ketebalan lapisan ballast :Untuk menentukan ketebalan lapisan ballast dapat digunakan rumus :

h = [ 16,8 . Pa ]Λ4/5 Pc

dengan :h = ketebalan lapisan ballast (inci)Pa = tekanan yang disebarkan dari bantalan rel ke lapisan ballast ( psi )Pc = tekanan yang disebarkan ke bagian subgrade ( psi )Nilai Pa dibedakan menurut jenis material dari bantalan rel :- untuk bantalan rel dari material beton : Pa = 85 psi- untuk bantalan rel dari material kayu : Pa = 50 psiNilai Pc ditentukan menurut kondisi subgrade normal, artinya subgrade dengan kondisi baik dan tidak perlu dilakukan perbaikan tanah, yakni sebesar : 20 psi

LAPISAN BALLAST

Ketebalan dari lapisan ballast tergantung pada :

- daya dukung tanah dari badan jalan rel (subgrade)

- beban pada roda kereta api

- kecepatan pergerakan kereta api

- kualitas dari material untuk lapisan ballast

LAPISAN BALLAST

Pemadatan lapisan ballast :Pemadatan lapisan ballast harus dilakukan secara merata, sehingga diperoleh kepadatan lapangan yang disyaratkan yaitu 100% kepadatan kering maksimum menurut standar ASTM D-698. Untuk mencapai kepadatan secara homogen yang diharapkan maka pemadatan agregat material lapisan ballast harus dilakukan tiap lapis dan ketebalan tiap lapis setelah dipadatkan tidak boleh lebih dari 15 cm

LAPISAN BALLAST

Apabila kepadatan lapisan ballast tidak sama dan tidak merata maka penyebaran beban dan reaksi dukungan lapisan ballast terhadap bantalan rel juga tidak merata, akibatnya akan terjadi gaya momen pada bantalan rel. Jika gaya momen yang terjadi tersebut melebihi kemampuan bantalan rel dalam menahan gaya momen tersebut maka dapat menyebabkan kerusakan pada bantalan rel.

Pemadatan lapisan ballast dengan menggunakan manual compactor

LAPISAN BALLAST

Penanganan kerusakan pada lapisan ballast :Kerusakan yang sering terjadi pada lapisan ballast adalah :1. Penurunan lapisan ballast2. Terjadinya kantong ballastAd.1. Penurunan lapisan ballast terjadi karena beban dinamik akibat pergerakan kereta api yang diterima menyebabkan pergeseran material lapisan ballast sehingga volume dan ketebalan lapisan ballast akan berkurang dan mengakibatkan terjadinya penurunan lapisan ballast

LAPISAN BALLAST

Penanganan terhadap penurunan lapisan ballast :Untuk mencegah terjadinya penurunan lapisan ballast perlu dilakukan pemeriksaan dan pemeliharaan secara periodik dan terpadu terhadap kondisi lapisan ballast . Pemeriksaan dilakukan untuk mengetahui ada atau tidaknya pengurangan volume dan ketebalan lapisan ballast yang disyaratkan, jika dari hasil pemeriksaan ditemukan indikasi tersebut, maka harus dilakukan pemeliharaan yakni dengan mengganti material-material pengisi lapisan ballast yang sudah aus / hancur dengan material lapisan ballast yang baru

LAPISAN BALLAST

Ad.2. Terjadinya kantong ballast disebabkan karena penurunan lapisan ballast yang tidak teratasi, sehingga menyebabkan bagian badan jalan kereta api (subgrade) langsung menerima tekanan beban dinamik yang lebih besar dari kondisi semula. Akibatnya badan jalan kereta api (subgrade) menjadi longsor dan material lapisan ballast terdesak masuk ke bagian subgrade dan membuat cekungan atau kantong ballast . Apabila pada musim penghujan, terjadinya kantong ballast ini akan dapat menyebabkan mud-pumping atau pemompaan tanah dasar yang bercampur air (lumpur) keluar sehingga semakin mempercepat keruntuhan struktur jalan kereta api.

LAPISAN BALLAST

Penanganan terhadap terjadinya kantong ballast :- Pencegahan lebih awal dengan cara dilakukan pemeriksaan dan pemeliharaan secara periodik dan terpadu terhadap kondisi lapisan ballast . - Pemasangan lapisan geosintetis di antara lapisan ballast dan permukaan badan jalan kereta api (subgrade) sehingga dapat mengalirkan air yang berasal dari lapisan ballast maupun dari bagian subgrade keluar dari struktur badan jalan kereta api dengan mengikuti kemiringan permukaan subgrade

LAPISAN BALLAST

- Pembuatan saluran drainase di samping kiri dan kanan struktur badan jalan kereta api yang berguna untuk menampung aliran air yang dikeluarkan dari bagian subgrade yang telah dipasang dengan lapisan geotekstil, sehingga dapat langsung dibuang melalui saluran drainase tersebut

PERALATAN PEMELIHARAAN DAN PERBAIKAN LAPISAN BALLAST

Peralatan penunjang pekerjaan pemasangan lapisan ballast :a.Peralatan pemecah batu: stone crusher dan crushing plantb.Peralatan pemadat: manual compactor, multiple tie tamper (MTT) dan Profile Ballast Regulator (PBR)c.Penyaring material lapisan ballast: ballast screening machine



Tipe PBR-550

Tipe PBR-2005


Penghamparan Lapisan Ballast


Penghamparan Lapisan Ballast


Perataan Lapisan Ballast


Perataan Lapisan Ballast


Pemadatan Lapisan Ballast

PERAWATAN DAN PEMELIHARAAN JALAN KERETA API

Di Indonesia, bagian jalan kereta api yang rawan terhadap kerusakan adalah rel, sistem pengaman rel (penambat rel) dan lapisan ballast.

Maka perlu dilakukan perawatan dan pemeliharaan pada bagian-bagian tersebut sesuai dengan usia operasional

1. Perbaikan dan perawatan pada rel

Pemeriksaan kerapatan penambat rel

Penggantian rel yang melewati batas usia operasional

Penggantian rel pada sambungan rel

Penggantian rel pada sambungan rel

2. Penggantian bantalan rel

Penggantian bantalan rel dari baja dengan bantalan rel dari beton

Pengangkutan bantalan beton menuju lokasi pemasangan

Penggantian bantalan rel lama dengan bantalan rel dari beton

Proses instalasi bantalan beton

Proses instalasi bantalan beton

3. Pemeliharaan dan pemadatan lapisan ballast

Pemeliharaan lapisan ballast dengan pengisian rongga di bawah bantalan

Pemadatan lapisan ballast dengan manual compactor

Pemadatan lapisan ballast dengan manual compactor

Peralatan pemadat lapisan ballast (MTT – Machine Tie Tamper)

Peralatan pemadat lapisan ballast (MTT – Machine Tie Tamper)

Peralatan penggantian rel

Pembebanan Pada Jalan KA

Documents