1

Bab I

Ketentuan Umum

Pasal 1

Perencanaan Konstruksi Jalan Rel

a. Sejak dilaksanakanya Pelita I, kegiatan perekonomian Indonesia makin meningkat.

Sejalan dengan itu, kebutuhan masyarakat akan pelayanan jasa angkutan kereta api,

baik untuk angkutan penumpang maupun barang, meningkat pula. Peningkatan

kebutuhan itu selanjutnya disertai peningkatan tuntutan akan pelayanan yang baik

pula.

b. Dalam usahan memenuhi kebutuhan dan tuntutan masyarakat dalam Repelita IV.

PJKA telah menyusun program-program pembangunan, antara lain adalah :

1. Peningkatan pembebanan gandar dari maksimum 13,4 menjadi 18 ton agar di

atas jalan rel mampu dilewati lokomotif yang lebih besar, Berkecepatan lebih

tinggi mampu menarik rangkaian kereta yang berat.

2. Meningkatkan kemapuan jalan rel dengan menggunakan yang lebih berat dan

bantalan yang lebih handal.

3. Memperluas jaringan lintas listrik.

4. Perlintasansebidang antara jalan rel dan jalan raya sebanyak mungkin dihindari

dan diganti oleh perlintasan tidak sebidang.

c. Dengan adanya usaha penigkatan-penigkatan tersebut di atas bangunan jalan rel

yang didasarkan pada beban gandar 13,4 ton, perlu diperbaharui.

d. Makin meningkatnya hubungan antar Negara menyebabkan perkembangan

teknologi jalan rel di negara lain terpengaruh juga terhadap perkembangan jalan rel

di Indonesia, baik dalam segi perencanaan maupun pelaksanaan pembangunan dan

perawatan.

e. Maksud / Tujuan

Maksud / Tujuan dikeluarkannya peraturan ini adalah untuk dijadikan dasar bagi

perencanaan pembangunan, pemasangan dan perawatan jalan rel baru dan

penyesuaian jalan lama, sehingga jalan rel itu dapat dilalui oleh kereta api yang

mempunyai beban gandar maksimum 16 ton pada kecepatan maksimum 120

km/jam dengan aman.

Pasal 2

Kecepatan dan Beban Gandar

a. Kecepatan

1) Kecepatan rencana; dengan memperhatikan pertimbangan ekonomis maka pemakaian kecepatan rencana untuk perhitungan konstruksi jalan dibedakan.

2

2) Kecepatan maksimum dapat dipakai untuk mengejar kelambatan-kelambatan yang disebabkan oleh adanya gangguan-gangguan di perjalanan.

3) Kecepatan operasi; kecepatan ini disesuaikan dengan kondisi jalan rel dan kendaraan rel yang beroperasi diatasnya.

4) Kecepatan komersial; kecepatan yang dijual kepada konsumen yang berhubungan dengan kebutuhan konsumen dan persaingan antar moda

angkutan.

b. Beban gandar Perencanaan disasarkan pada satu macam beban gandar (18 ton) dengan maksud

agar :

1) Perpindahan kereta, terutama kereta barang, dari satu sepur ke sepur lain yang kelasnya lebih rendah, dapat dilakukan tanpa harus membongkar muatan

(untuk mengurangi beban gandar) lebih dahulu.

2) Setiap lok dapat dipakai di semua sepur yang kelasnya berbeda-beda.

Dengan demikian diharapkan dapat dicapai efisiensi dalam operasi, karena tidak

akan ada waktu terbuang untuk mengganti lok atau kegiatan bongkar muat barang

dapat dihindarkan, sehingga pemindahan dari satu sepur ke sepur lain dapat lebih

cepat.

Pasal 3

Buku yang berhubungan dengan peraturan Dinas No. 10 cukup jelas.

Pasal 4

Standar Jalan Rel

a. Klasifikasi

Karena beban gandar dibuat sama untuk setiap kelas, maka klasifikasi hanya

didasarkan kepada daya angkut lintas dan atau kecepatan maksimumnya. Maka

penggolongan kelas akan ditentukan oleh kecepatan maksimum, selain untuk

perencanaan, klasifikasi jalan dipakai juga untuk menentukan siklus perawatan

menyeluruh (tabel 1.1)

Kelas jalan Bantalan

Kayu Beton

I

II

III

IV

V dengan kereta penumpang

V tanpa kereta penumpang

4 th

4 th

6 th

6 th

6 th

6 th

6 th

6 th

6 th

6 th

10 th

12 th

Tabel 1.1 Klasifikasi jalan rel dan siklus perawatan menyeluruh.

3

Contoh perhitungan dalam menentukan elemen-elemen jalan sesuai dengan

klasnya.

*) Perhitungan Dimensi Rel

Rel dianggap sebagai suatu balok tidak berhingga panjangnya dengan

pembebanan terpusat dan ditumpu oleh struktur dengan modulus elastisitas jlan

rel (track stiffness) k.

Persamaan dari :

)sin(cos4

)cos(sin2

xxeP

M

xxek

PY

xd

xd

k = modulus elastisitas jalan rel = 180 kg/cm2

= dumping factor 44EI

k

Ix = momen inersia rel pada sumbu x-x

E = modulus elastisitas rel = 2.1 x 106 kg/cm

2

Pd= beban dinamis roda

M=0 Jika cos x1-sin x1 = 0

414

444 k

EIxx

M Maksimum, jika

4

,1)sin(cos 11dPMoxx

11 318,0 xP

Pxd

contoh untuk kelas I dan V = 150 km/jam dan tekanan gandar 18 ton serta rel R45,

transformasi beban roda yang dinamis ke statis ekuivalen memakai persamaan

TALBOT;

;)5(01,0 VPPPd V dalam mil/jam

Pd = [9000+0,019000 )5609,1

150( ] kg = 16940,3 kg.

146

4 0098,02346101,24

180

4

cmEI

k

x

x

d

I

YM

cmkgP

Mo

1

51,4321504

4

dimana :

Y = jarak tepi bawah rel ke garis netral M1= 0,85 Mo akibat super posisi beberapa gandar

Ix = momen inersia terhadap sumbu x-x

)(/1325/1,1193

/2346

62,751,432215085,0

22

2

JNRsyaratcmkgcmkg

cmkg

perhitungan untuk kelas lainnya dapat ditabelkan sbb :

Kelas Rel Tegangan (kg/cm2) Tegangan ijin (km/cm

2)

(Menurut JNR)

I

II

III

IV

V

R60

R54

R54

R50

R54

R50

R42

R54

R50

R42

R42

1042

1195

1146

1236

1097

1183

1474

1048

1130

1409

1343

1325

1325

1663

1843

1843

b. Daya Angkut Lintas Daya angkut lintas dihitung dengan persamaan :

M maksimum, jika ( cos x 1 sin x1) = 1,

Mo = 4dP

=

1Px = 0,318 Pd x1

contoh untuk kelas I dan V rencana = 150 km/jam dan tekanan gandar 18 ton serta rel

R54, tranformasi beban roda yang dinamis ke statis ekuivalen memakai persamaan

Talbot ;

Pd = P + 0,01 P(V-5) ; V dalam mil /jam

Pd = [9000 + 0,01 9000 (609,1

150 - 5)] kg = 16940,3 kg

5

= 46 2346101,24

180

= 0,0098 cm-1

Mo = 4dP = 432150,50 kg/cm

xI

yM 1

di mana : y = jarak tepi bawah rel ke garis netral

M1= 0,85 Mo akibat super posisi beberapa gandar

Ix = momen inersia terhadaf sumbu

x x

contoh perhitugan dalam menetukan elemen-elemen jalan rel sesuai dengan kelasnya.

*) Perhitungan Dimensi Rel

Rel dianggap sebagai suatu balok tidak berhingga panjangnya degan pembebanan

beban terpusat dan ditumpu oleh struktur dengan modulus elastisitas jalan rel

(track stiffness) k.

Persamaan dari :

Y = )cos(sin2

xxek

P xd

M = )sin(cos4

xxeP xd

k = modulus elastisitas jalan rel = 180 kg/cm2

= dumping factor = 44EI

k

Ix = momen inersia rel pada sumbu x-x

E = modulus elastisitas rel

= 2.1 x 106 kg/cm

2

Pd = beban dinamis roda

41

11

4

444

0sincos0

k

EIxx

xxjikaM

= 2/2346

62,751,432215085,cmkg

o

= 1193,1 kg/cm2 < 1325 kg/cm2

*) Perhitungan dimensi bantalan

6

Beban merata pada tepi bawah rel yang membebani bantalan : p = kyo ; (yo =

lenturan maksimum)

kxPkx

P

k

Pyo d

d /393,082 1

super posisi dari beberapa gandar ; beban ke bantalan menjadi

Q =2p = 0,786 Pd/x1

di mana Pd : beban dinamis roda

S : jarak bantalan

Contoh dengan rel R45 kelas I maka beban ke bantalan jika jarak bantalan 60 cm.

kgPQ

PPQ

cmX

d

dd

18,10164%60

59,014,80/60786,0

14,800098,044

1

Analisis tegangan pada bantalan didasarkan pada balok (finite beam) dengan

kekakuan balas sebagai berikut :

Q Q

7

8

Q1< Q kayu tidak dapat dipakai untuk kelas I, karena beban yang dapat dipikul (Q1) lebih kecil dari beban yang (Q)

- Pemecahan dengan memakai bantalan beton

Diambil data-data banatalan beton dari salah satu, bantalan beton produksi dalam

negeri :

9

* Dipakai baja pretegang sebanyak 18 buah dengan diameter pada saat kondisi 5,08

mm, tegangan putus 16000 kg/cm2. Pada saat kondisi transfer = 70 % kapasitas

maksimum P initial = 18 x 2270,24 kg.

Dan pada saat kondisi efektif = 55 % kapasitas maksimum Pefektif=18 x1783,76 kg.

* Data geometri dan besaran karakteristik penampang

A1 = 45 cm2

A2 = 400,75 cm2

I1 = 15139,09 cm4

I2 = 10190,02 cm4

Y1(a) = letak garis netral dari sisi atas = 10,368 cm

Y1(b) = letak garis netral dari sisi bawah = 9,64 cm

(Besaran Y1(a) dan Y1(b) untuk penampang bawah rel).

Y2(a) = 9,055 cm

Y2(b) = 8,445 cm

W1(a) = momen tahanan sisi atas = 1460,6 cm3

W1(b) = momen tahanan sisi bawah = 1571,26 cm3

(besaran W1(a) dan W1(b) untuk penampang bawah rel)

W2(a) = 1125,35 cm3

W2(b) = 1206,63 cm3

* E = 6400 500 = 143108,35 kg/cm2

Harga : - untuk daerah di bawah rel :

)1cosh(coscos2[1sin1sinh

1

4

%60

ca

PM d

41012,0

09,1513935,14131084

180

cm

Luas

Inersia

Penampang tengah bantalan

Penampang tengah bantalan

10

- untuk daerah di tengah bantalan

14 013,002,1019035,1431084

180

cm

* Momen pada daerah di bawah rel :

)1coshcos2[1sin1sinh

1

4

%60

c

PM d

)]1sin2(sinh2sin

)1sinh2(sin2sinh

)1cos2(coshcos2

ca

ca

ca

)]675,1023,0(88,0

)466,597,0(3,1)74,02(47.1

)56.525.0(64.2[675,0466,5

1

012,04

%603,16940

=34482 [15,3384 1,8522 8,3668 0,61424] = 155346,9 kg cm.

Analisis tegangan :

* Tahap praktekan awl

Bawah rel :

Sisi atas :

)/200(

/12,9326,1571

)135,0.(24,2270.18

456

24,2270.18

:

)/200(/84,85

46,1460

)135,0(24,227018

456

24,227018

2

2

22

cmkg

cmkg

bawahsisi

cmkgcmkg

eP

A

P iinitial

kondisi tegangan

11

Tengah bantalan:

Sisi atas:

22 /200/66,63

35,1125

)055,1(24,2270.18

75,400

24,2270.18

cmkgcmkg

W

eP

A

P ii

sisi bawah :

22 /200/7,137

36,1206

)055,1(24,2270.18

75,400

24,2270.18

cmkgcmkg

W

eP

A

P ii

* Tahap praktekan efektif :

Bawah rel :

Sisi atas : W

M

W

eP

A

P effeff

22 /200/8,173

46,1460

9,155346

46,1460

)135,0(76,1783.18

456

76,1783.18

cmkgcmkg

Sisi bawah : 22 /35/31

26,1571

9,155346

26,1571

)135,0(76,1783.18

456

76,1783.18

cmkgcmkg

Kondisi tegangan :

Bagian tengah bantalan:

12

Sisi atas : W

M

W

eP

A

P effeff

22 /200/34,95

35,1125

51009

35,1125

)135,0.(76,1783.18

75,400

76,1783.18

cmkgcmkg

Sisi bawah : W

M

W

eP

A

P effeff

22 /200/41

63,1206

51009

63,1206

)135,0.(76,1783.18

75,400

76,1783.18

cmkgcmkg

Kondisi tegangan:

catatan : + tegangan tekan

- tegangan tarik

* Momen pada daerah tengah bantalan :

T = 360 x S x TE (1.1)

TE = Tp + Kb.Tb + K1.T 1..(1.2)

Di mana :

T = Daya angkut lintas (ton/tahun)

TE = tonase ekivalen (ton/hari)

Tp = tonase penumpang dan kereta harian

Tb = tonase barang dan gerbong harian

T1 = tonase lokomotif harian

S = koefisien yang besarnya tergantung kepada kualitas lintas

S = 1,1 untuk lintas dengan kereta penumpang yang berkecepatan

maksimum 120 km/jam

S = 1,0 untuk lintas tanpa kereta penumpang

Kb = koefisien yang besarnya tergantung kepada beban gandar

Kb = untuk beban gandar < 18 ton

Kb = untuk beban gandar > 18 ton

K1 = koefisien yang besarnya

= 1,4

13

Pasal 5

Ruang Bebas dan Ruang Bangun

1) Untuk jalur tunggal :

a) Menurut R-10 batas ruang bebas untuk jalur lurus dan lengkung dibedakan

sebagai berikut :

- Batas ruang bebas untuk jalur lurus dan lengkung dengan jari-jari > 3000 m. - Untuk lengkung dengan jari-jari 300 m s/d 3000 m - Untuk lengkung dengan jari-jari < 300 m.

b) JNR menentukan batas ruang bebas untuk jalur lurus dan lengkung sebagai

berikut :

- Batas ruang baebas untuk jalur lurus dan lengkung dengan jari-jari > 1100 m - Untuk lengkung dengan jari-jari < 1000 m, lebar dari ruang bertambah besar

sesuai dengan jari-jarinya yang ditunjukkan dengan hubungan :

M= 22,5

R .....................(1.3)

c) Pada bagian bawah dari ruang bebas di stasiun disesuaikan dengan tinggi peron,

yang terdiri dari :

(1) Untuk penumpang

- Peron tinggi ; dengan ukuran tinggi 1000 mm di atas kepala rel (elevansi

0,00)

- Peron rendah ; dengan ukuran tinggi 200 mm di atas kepala rel (elevansi

0,00)

(2) Untuk barang

- Tinggi peron 1000 mm di atas kepala rel (elevansi 0,00)

d) Untuk kereta listrik

Disediakan ruang bebas untuk memasang saluran-saluran kawat listrik beserta

tiang-tiang pendukungnya dan juga pantograph listrik pada kereta.

d) Peti kemas

Ruang bebas juga didasarkan pada ukuran gerbong peti kemas dengan standar

ISO dengan ukuran standard heigth. Standar ini dipakai karena banyak negara yang menggunakannya dan cenderung untuk dipakai pada masa-masa yang

akan dating.

2) Untuk Jalur Ganda

Jarak antar sumbu untuk jalur lurus dan lengkung sebesa 4,00 m.

Kesimpulan : Batas ruang bebas dan ruang bangun untuk jalur tunggal berdasarkan

untuk ukuran ketentuan R-10 disesuaikan untuk ukuran garbing peti

kemas karena selain lebih praktis juga perbedaannya dengan ketentuan

dari JNR tidask begitu besar.

14

Pasal 6

Perlintasan Sebidang

Sumber : A Policy on Geometric Design of highways and Streets, 1984. American

Association of State Highway and Transportation Officials.

Pada perlintasan sebidang antara jalan rel dan jalan raya harus tersedia daerah

pandangan yang memadai ; daerah pandangan berupa daerah segitiga pandangan.

Bila tidak ada rambu atau tanda yang memberitahu bahwa kereta api akan melewati

perlintasan, maka ada dua kejadian yang menentukan jarak pendangan.

1) Pengemudi kendaraan dapat melihat kereta api yang mendekat sedemikian rupa

sehingga kendaraan dapat menyebarangi perlintasan sebelum kereta api tiba pada

perlintasan.

2. Pengemudi kendaraan dapat melihat kereta api yang mendekat sedemikian rupa

sehingga kendaraan dapat dihentikan sebelum memasuki daerah perlintasan.

Daerah pandang segitiga mempunyai dua kai utama, yaitu jarak pandang dH sepanjang

jalan raya dan jarak pandang dT sepanjang jalur jalan rel.

Untuk kedua kejadian di atas jarak pandang dihitung dengan rumus berikut :

)4.1()30

4667,1(1,12

deDf

VvtVvdH

penambahan 10 % jarak pendang bebas digunakan untuk keamanan.

)5.1()230

667,1(2

WLDf

VvtVv

Vv

VTdT

(Lihat gambar 1.2)

15

di mana :

dH = Jarak pandang sepanjang jalan raya yang memungkinkan suatu kendaraan

dengan kecepatan Vv menyeberang perlintasan dengan selamat, meskipun

sebuah kereta api tampak mendekat pada jarak dT dari perlintasan, atau

memungkinkan kendaraan bersangkutan berhenti sebelum daerah perlintasan

(kaki, feet)

dT = Jarak pandang sepanjang jalan rel, untuk memungkinkan pergerakan yang

dijelaskan pada dH(kaki, feet).

Vv = Kecepatan kendaraan (mil/jam)

VT = Kecepatan kereta api (mil/jam)

t = Waktu reaksi, diambil sebesar 2,5 detik

f = Koefisien geser (lihat table di bawah)

D = Jarak dari garis henti, atau ujung depan kendaraan, ke rel terdekat ; di ambil

sebesar 15 kaki (feet)

De = Jarak dari pengemudi ke ujung depan kendaraan ; diambil sebesar 10 kaki(feet)

L = Panjang kendaraan ; diambil sebesar 65 kaki (feet)

W = Jarak antara rel terluar ; untuk jalur tunggal diambil sebesar 5 kaki (feet)

Hasil perhitungan untuk dH dan dT di konversi ke satuan meter.

Besaran yang diambil adalah sebagai berikut :

Kecepatan (km/jam) 20 40 60 80 90 100 110 120

Kec. (mil/jam) 12.43 24.80 37.28 49.71 55.92 62.14 68.35 74.57

Koef.geser pada

Jalan 0.40 0.38 0.32 0.30 - 0.29 - 0.28

2D + L + W = 100 ft atau 30,48 meter.

16

Bila nilai gabungan ini berbeda, misalnya tidak ada kendaraan + gandengan atau lintas

berjalur banyak, maka nilai dT dapat dihitung kembali. Perhitungan di atas hanya

berlaku untuk daerah datar dan perhitungan yang tegak lurus.

Untuk keadaan di mana dH dan dT tidak dapat dipenuhi, maka kombinasi kecepatan

antara kereta api dan kendaraan dapat diturunkan ; di lapangan harus diadakan

perambuan yang sesuai dengan perencanaan tersebut.

Bila kendaraan jalan raya berhenti di muka perlintasan, maka dT dihitung berdasarkan

pada keadaan dimana kendaraan mulai bergerak ; dT harus cukup untuk

memungkinkan kendaraan mempercepat dan meninggalkan perlintasaan sebelum

kereta api tiba , meskipu kereta api mulai tampak pada waktu kendaraan sudah mulai

bergerak.

dT = harus cukup untuk memungkinkan kendaraan mempercepat dan meninggalkan

perlintasan sebelum kereta api tiba, meskipun kereta api mulai tampak pada waktu

kendaraan sudah mulai bergerak.

)2

(4667,11

JV

daWDL

a

VGVTdT

G

Gambar 1.3 Perlintasan Sebidang ( Kasus b )

Di mana :

dT = Jarak pandang sepanjang jalan rel (feet)

V = Kecepatan kereta api (mil/jam)

Di mana :

dT = Jarak pandang sepanjang jalan rel (feet)

VT = Kecepatan kereta api (mil/jam)

VG = Kecepatan terbesar kendaraan dalam sisi pertama diambil sebesar 8,8 feet /detik

a1 = Percepatan kendaraandalam sisi pertama, diambil sebesar 1,47 feet/detik.

17

2D + L + W seperti rumus diatas.

J = Waktu reaksi, diambil sebesar 2,0 detik.

1.2

2

a

Vda G = Jarak yang ditempuh kendaraan ketika mempercepat kecepatan

tertinggal dalam gigi pertama.

Hasil nilai dT dikonversi ke meter.

Di perlintasan sebidang dipasang rambu-rambu dengan jenis dan jarak yang sesuai

dengan peraturan yang berlaku.

Pasal 7

Lain-lain

a. Masalah lingkungan b. Masalah lingkungan

Masalah lingkungan yang lain perlu diperhatikan antara lain adalah : bahaya banjir

dan gempa.

1) Terutama di daerah pendataran di mana tubuh jalan rel akan menyerupai tanggul yang panjang, maka pembuatan tubuh jalan itu jangan sampai

memengang aliran di saluransaluran pembuangan alami yang ada. Pengempangan saluran-saluran itu selain dapat membahayakan daerah

sekitarnya, juga dapat berbahaya bagi tubuh jalan itu sendiri. Ukuran dan

penempatan gorong-gorong harus direncanakan dengan cermat agar bahaya

penggenangan / banjir dapat dihindari.

2) Dalam analisis stabilitas lereng, terutama di daerah timbunan yang tinggi dan di daerah galian yang dalam, pengaruh gempa perlu diperhitungkan. Untuk

keperluan ini cukup dipakai analisis gempa statis.

c. Cukup jelas d. Cukup jelas

18

Bab II

Geometri Jalan Rel

Pasal 1

Umum

Perencanaan Geometri jalan rel menyangkut perencanaan bentuk dan ukuran jalan rel,

baik di arah melebar maupun di arah memanjang. Perencanaan kea rah memanjang juga

perlu memperhatikan pengaruh lingkungan sekitarnya. Sebagai contoh keadaan yang

perlu dihindari adalah badan jalan rel membendung aliran air permukaan.

Pasal 2

Lebar Sepur

Pengukuran lebar sepur dilakukan dengan memakai mal (template). Hubungan

matematis antara lebar sepur (S), jarak antara bagian terdalam roda (c), tebal flens roda

(f), dan kelonggaran antara rel dan roda (e) adalah :

S = c + 2f + 2e .........(2.1)

Gambar 2.1 Pengukuran lebar sepur dan kelonggaran anara roda dan rel, perangkat roda

pada kedudukan tengah

Hubungan di atas berlaku untuk jalur lurus, harga lebar sepur tetap, tidak berlangsung

pada besar kecinya rel, lebar kepala rel atau tingginya rel.

Pada bagian lengkunagn, lebar sepur perlu diperbesar (lihat pasal 3c)

Jika ditinjau, penggunaan sepur normal (Standard Gauge) memungkinkan batas

kecepatan dan daya angkut yang lebih besar dibandingkan penggunaan sepur sepit

19

(Metro Gauge). Secara historis, sudah sejak lama Indonesia menggunakan Metre Gauge.

Pasal 3

Lengkung Horizontal

a. Lengkung Lingkaran

Untuk berbagai kecepatan rencana besar jari-jari minimum yang di izinkan ditinjau dari

kondisi :

1) Gaya sentrifugal di imbangi sepenuhnya oleh gaya berat

Gambar 2.2 dan 2.3

20

dimana :

R = jari-jari lengkung horizontal (m)

V = kecepatan rencana (km/j)

h = peninggian rel pada lengkung horizontal (mm)

W= jarak antar kedua titik kontak roda dan rel (1120 mm)

g = percepatan gravitasi (9,81 m/det2)

dengan peninggian maksimum, hmaks = 110 mm maka,

)3.2(08,0

110

8,8

2

min

2

VR

VR

2) Gaya sentrifugal di imbangi pleh gaya berat dan gaya dukung komponen jalan rel

)4.2(....................13

..

.

tan

..

.

.

cossin

cossincos

2

2

2

2

2

W

hg

R

Va

ag

G

Rg

VG

W

hG

W

h

ag

GamH

HRg

VGTanG

HR

VmG

HGR

Vm

a = percepatan sentrifugal (m/det2)

percepatan sntrifugal ini maksimum 0,0478 g, karena pada harga ini penumpang masih

merasa nyaman.

Jadi amaks=0,0478 g

Dengan peninggian maksimum, h = 110 mm, maka persamaan (2.4) menjadu

Rmin=0,054.V2 (2.5)

Kondisi di lengkung peralihan ( h ) tidak diperlukan jika tidak ada peniggian yang

harus dicapai (h=0)

Bedasarkan rumus peninggian maksimum

)6.2(164,0

:,0

).3(54,538,8

2

2

VR

makahjika

dlihatpasalR

Vh

21

3) Jari-jari minimum pada lengkung yang tidak memerlukan peralihan.

b. Lengkung peralihan

Perubahan gaya sentrifugal =waktu

gaya

Gaya sentrifygal = m.a = R

V 2

Waktu = t =R

2

V

RVm

t

am

2

.

Lengkung peralihan dibuat untuk mengeliminasi perubahan sentrifugal sedemikian rupa

sehingga penumpang di dalam kereta api tetap terjamin kenyamanannya.

Panjang peralihan tersebut merupakan fungsi perubahan gaya dari sentrifugal persatuan

waktu, kecepatan dan jari-jari lengkung.

c. Lengkung S ; cukup jelas

d. Pelebaran Sepur

1) Gerbong dalam Tikungan

Pada waktu gerbong dengan dua gandar teguh memulai suatu tikungan roda muka

sisi terluar (pada rel luar) akan menekan rel. Karena gandar muka dan gandar

belakang kereta api merupakan satu kesatuan yang teguh (rigid wheel base), maka

gandar belakang berada pada posisi yang sejajar dengan gandar muka, hal mana juga

memungkinkan tertekannya rel dalam oleh roda belakang. Keadaan ini dapat

dijelaskan pada gambar (2.4). Flens roda luar membuat sudut, sumbu memanjang

gerbong letaknya selalu tegak lurus terhadap gandar depan.

22

23

Terdapat berbagai kedudukan gandar pada saat melalui suatu tikungan, yang antara

lain tergantung pada jari jari tikungan (R), jarak antar gandar (d), kelonggaran total (speling = 2e) dan kecepatan (V).

Kedudukan I :

Gandar depan menempel pada rel luar sedang gandar belakang bebas di antara kedua

rel, disebut sebagai jalan bebas.

Kedudukan II :

Gandar depan menempel pada rel luar sedang gandar belakang menempel pada rel

dalam akan tetapi tidak sampai menekan. Gandar belakang ini berkedudukan radial

terhadap titik pusat tikungan (M).

Kedudukan III :

Gandar depan menempel pada rel luar sedang gandar belakang menekan dan

menempel pada rel dalam. Kedua gandar tidak ada yang letaknaya radial terhadap

titik pusat tikungan.

Kedudukan ini disebut jalan mepet. Kedudukan IV :

Gandar depan menempel pada rel luar sedang gandar belakang menempel pada rel

luar. Kedudukan ini disebut jalan busur yang hanya dicapai pada kecepatan yang

tinggi.

Untuk mengurangi gaya tekan akibat terjepinya roda kereta, maka perlu diadakan

pelebaran agar rel dan roda tidak cepat aus.

Tiga factor yang sangat berpengaruh tarhadap besarnya pelebaran sepur adalah :

1. Jari-jari lengkung (R)

2. Ukuran/jarak gandar muka-belakang yang teguh (d) (rigid wheel base), lihat gambar

2.5.

3. Kondisi keausan roda dan rel.

24

Bila R makin kecil dan d makin besar kemungkinan terjepitnya kereta. Karena setiap

Negara menggunakan ukuran sepur dan gandar yang berbeda-beda, maka terdapat

perbedaan pendekatan dalam perhitungan pelebaran sepur.

Dalam penjelasan ini dijelaskan pendekatan dari JNR, dengan menerapkan ukuran-

ukuran sepur dan gandar yang digunakan di Indonesia.

- Kondisi keausan roda dan rel Lebar minimum tapak roda yang masih meungkin nampak di atas rel pada saat

gerbong dengan dua gandar teguh melewati lengkung, membatasi penentuan

besarnya pelebaran sepur.

Lebar minimum ini dicapai pada kondisi roda dan rel secara bersama-sama

mencapai toleransi keausan.

Jika ditinjau jenisnya rel R-42, pada waktu roda baru dan rel baru, besar

kelonggaran (e) di lintas lurus sebesar 4 s/d 5 mm. harga ini mencapai 25 mm

pada saat roda dan rel mencapai batas keausan.

Sehingga pada saat gebong menikung kelonggaran pad sisi dalam sebesar 2 x 25

mm, atau 5C mm.

- Keadaan roda Lebar roda = 130 mm (a)

Tebal flens roda = 30 mm (b)

Lebar bagian tirus roda = 5 mm (c)

Lebar tapak roda yang mungkin = a-b-c = 95 mm sehingga pada saat gerbong

menikung lebar tapak roda yang masih mungkin menapak di atas rel dalam, hal

mana roda dan rel bersama-sama mencapai toleransi keausan adalah sebesar 95

mm 50 mm = 45 mm. Harga ini merupakan besar pelebaran sepur maksimum, agar roda tidak keluar rel pada saat gerbong menikung. Namun secara praktis,

pelebaran sepur maksimum diambil sebesar 20 mm, agar masih terdapat tapak

roda yang cukup menapak di atas rel.

2) Perhitungan

a) Pendekatan Indonesia

Gambar 2.6 kedudukan II

Agar kedudukan III (jalan mepet) tidak sering terjadi, maka perlu dibuat

pelebaran sepur sedemikian rupa sehingga dicapai kedudukan I atau Kedudukan

II. Karena gandar belakang berarah radial terhadap titik pusat lengkung

(kedudukan II), maka keadaan pada waktu menikung dapat disederhanakan

seperti Gambar 2.7, secara matematis dapat diperoleh hubungan berikut ini :

(d + u)2 = R

2u ( Ru S)

2

=2Ru . s-s2 ..............(2.9)

Karena harga s2 sangat kecil disbandingkan harga d, maka persamaan 2.9 dapat

disederhanakan menjadi :

25

s = d2

...................(2.10)

2R

u

atau

2e + w = d2

.............(2.11)

2R

u

bila Ru = R maka :

w = d2 - 2e ...........(2.12)

2R

dengan mensubstitusi

d = 3000 mm

e = 4 mm (untuk s = 1067 mm) w = 4500 8 (mm) ...(2.13)

R

Persamaan 2.13 merupakan persamaan umum yang bila diaplikasi terhadap beberapa

harga R akan diperoleh pelebaran sepur, seperti tertera pada Tabel 2.2 buku

Peraturan Dinas No. 10.

Untuk jarak gandar d = 4 m, rumus pelebaran adalah :

w = 8000 - 8 (mm) ...(2.14)

R

b) Pendekatan Jepang

(Sumber : Japanese National Railways JNR) JNR mencoba mendekati besar pelebaran sepur dengan meninjau kondisi maksimum

dan minimum pada saat kereta melalui tikungan kondisi maksimum dikatakan bila

gandar roda depan tepat berada pada rel, sedang gandar roda belakang telah bergeser

kelur, lihat Gambar 2.8. Kondisi minimum dicapai bila flens rel luar sedemikian rupa

sehingga memungkinkan bagi roda belakang melalui flens rel dalam, lihat Gambar

2.9

Dalam perhitungan ini digunakan asumsi-asumsi seperti digunakan oleh JNR, tapi

dengan menggunakan ukuran-ukuran sepur, gandar yang dipakai di Indonesia.

Kondisi Maksimum

W1 = (1,5 d)2 .............(2.15)

8R

dengan mensubsitusukan

d = 3000 mm

w1 = 2531,25 (mm) ....(2.16)

R

26

Untuk lebar sepur 1067 mm serta jarak masing-masing flens roda terluar untuk satu

gandar :

*) 998 + 2 x 30 = 1058 mm, terdapat sisa 9 mm

*) 1002 + 2 x 30 = 1062 mm, terdapat sisa 5 mm

Untuk pelebaran sepur maksimum diambil pengurangan sebesar

4 mm = x (5 s/d 9) = x 8 mm sehingga persamaan 2.15 menjadi :

w = w1 4 = 2532 - 4 (mm) ......(2.17)

R

Persamaan 2.17 merupakan besar pelebaran sepur yang harus diberikan agar kereta

api dapat beroperasi, tapi bukan merupakan harga batas yang diperlukan.

Kesimpulan

1) Jari-jari lengkung, serta jarak gandar teguh merupakan fakta penentu terhadap

pelebaran sepur. Bila R makin kecil dan d makin besar maka tercepitnya rel akan

lebih besar yang pada gilirannya akan melonggarkan ikatan pada rel dan

bantalan, serta roda dan rel menjadi cepat aus. Untuk itu perlu dibuat pelebaran

sepur agar dapat mungkin akibat gejal di atas bias diatasi.

2) Untuk penggunaan di lapangan besar pelebaran sepur untuk jarak gandar d = 4 m

dan d = 3 m tertera pada peraturan Konstruksi Jalan Rel Indonesia Bab 2 Pasal

2.d Tabel 2.1 Harga-harga tersebut diperoleh dengan mengambil jarak gandar d =

4 m. Hal ini dengan pertimbangan agar rel luar mengami gaya tekan terkecil bila

dilalui gerbong dengan jarak d = 3 m dan d = 4 m.

d) Peninggian Rel

Pada saat kereta api memasuki bagian lengkung, maka pada kereta api tersebut akan

timbul gaya sentrifugal yang mempunyai kecenderungan melemparkan kereta api

kearah luar lengkung. Sudah barang tentu hal ini sangat membahayakan, untuk

mengatasinya digunakan peninggian pada rel luar, dengan demikian gaya sentrifugal

yang timbul diimbangi oleh komponen gaya berat kereta api dkekuatan rel, penambat,

bantalan dan balas.

1. Peninggian Maksimum :

Berdasarkan stabilitas kereta api pada saat berhenti di bagian lengkung kemiringan

maksimum dibatasi sampai 1% atau hmaks = 110 mm.

27

2. Peniggian Minimum

Berdasarkan gaya maksimum yang mampu dipikul rel dari kenyamanan bagi

pemumpang di dalam kereta.

28

29

30

3. Peninggian Normal

Kondisi rel tidak ikut memikul gaya sentrifugal. Pada keadaan ini komponen gaya

sentrifugal sepenuhnya diimbangi oleh komponen gaya berat.

Pasal 4

Landai Pada Lengkung dan Terowongan

1. Pngelelompokan Lintas

a. Batas-batas landai maksimum yang diperkenankan untuk beberapa jenis kereta api :

- lok adhesi, landai maksimum = 40 %.

- lok gigi, landai maksimum = 60 %. 80 %.

Di beberapa Negara pengelompokan lintas yang didasarkan pada besarnya landai

pada umumya adalah :

- lintas datar 0 - 10 %

- lintas pegunungan > 10 %

Untuk di emplasemen besar landai maksimum ditentukan berdasarkan koefisien

tahanan mula pada kereta atau gerbong yang memakai tumpuan rol (roller bearing),

sehingga pada landai tersebut kereta atau gerbong dapat berada dalam keadaan

seimbang / diam, tahanan ini berkisar antara 1,5 sampai 2,5 kg/ton.

Maka berdasarkan ketentuan-ketentuan di atas; pengelompokan lintas berdasarkan

besar landai adalah sebagai berikut :

- lintas datar 0 sampai 10 %.

- lintas pegunungan 10 %. sampai 40 %.

- lintas dengan rel gigi 40 %. sampai 80 %.

Kelandaian di emplasemen dibatasi 0 sampai 1,5 %.

b) Landai Curam (Sk)

Pada kondisi khusus di mana terdapat lintas dengan landai lebih besar dari landai

penentu (Sm), misalnya pada lintas yang melalui pegunungan dimana dengan alas an

ekonomis harus dibuat landai curam maka panjang landai curam harus memenuhi

rumus pendekatan sebagai berikut :

Bila kecepatan pada awal lereng curam : Va

dan kecepatan pada akhir lereng curam : Vb

maka :

1 m . Va

2 1 m.Vb2 = G(Sk Sm).1

2 2

G (Va2 Vb2) = G(Sk Sm).1

2g

1 = Va2 Vb2

2g (Sk Sm)

Jadi panjang landai curam yang diijinkan :

31

1 = Va

2 Vb2 .......(2.31)

2g (Sk Sm)

Di mana :

V = kepatan rencana (km/jam)

R = jari-jari (m)

Hnormal = peninggian normal(mm)

Pada dasarnya ditinjau dari segi pelaksanaan adalah kebih mudah untuk meniggikan

dari pada merendahkan suatu bagian. Oleh karena itu di bagian lengkung dimana di

perlukan peniggian, maka bagian yang ditinggikan adalah rel luar.

Kesimpulan

- Berdasarkan pembahasan di atas, maka peniggian lengkung di tentukan berdasarkan

hnormal

hnormal = 5,95 V2

R

Dengan batas-batas :

hmaksimum = 110 (mm)

hminimum = 8,8 . V2 - 53,5

R

- Harga-harga diatas adalah harga teoritis; di lapangan harga-harga tersebut tidak dapat

diterapkan begitu saja. Oleh karena itu harus dipertimbangkan segi pelaksanaanya.

- Harga-harga yang diperoleh dibulatkan ke 5 mmm terdekant ke atas, misalnya dari

perhitungan diperoleh h = 3,5 mm maka peniggian yang harus diberikan adalah :

5mm.

32

Pasal 5

Landai Pada Lengkung dan Terowongan

Kendaraan rel baik yang akan bergerak maupun yang sedang bergerak pada suatu

kecepatan akan mengalami tahanan-tahanan yang menghambat lajunya kereta.

Tahanan-tahanan tersebut adalah :

- Tahanan mula (starting resistance) = Rm - Tahanan jalan (running resistance) = Rj - Tahanan lereng (grade resistance) = Rg - Tahanan lengkung (curve resistance) = Rl - Tahanan terowongan (tunnel resistance) = Rt

a. Tahanan Mula (Rm)

Tahanan ini dipengaruhi oleh banyak factor antara lain struktur gandar, kondisi

permukaan rel dan roda, beban gandar, suhu udara, system pelumasan dan

sebagainya. Besarnya tahanan mula ini berkisar antara 15-75 N/ton, harga ini sangat

menentukan kelandaian di emplasemen.

b. Tahanan Jalan (Rj)

Tahanan Jalan dipengaruhi adanya gesekan roda dan rel, tahanan udara, tekanan

gandar, banyaknya gandar dan sebagainya, tahanan ini selalu tombul pada saat kereta

api berjalan.

Persamaan-persamaan Tahanan Jalan

Persamaan dari tahanan umunya dibuat secara empiris, selama ini PJKA memakai

persamaan sebagai berikut :

Rj = (2,4 + V2 ) 9,81 N/ton

1000

(kecepatan rendah)

= (2,4 + V2 ) 9,81 N/ton

1300

(kecepatan tinggi)

persamaan lain adalah persamaan Davis

Rj ={6,3765 + 129,0418/W + 3,0478 V + 18,4929 + KAV2/NW}

Rj = tahanan jalan (N/ton)

V = kecepatan kereta api (km/jam)

A = luas permukaan kendaraan rel (m2)

n = banyaknya gandar

W = beban gandar ( ton)

Lokomotif k = 0,03 K = 0,0024

Gerbong k = 0,045 K= 0,0005

33

Kereta k = 0,03 K=0,00034

Perbedaan dari kedua persamaan di atas ternyata sangat besar terutama untuk

kecepatan tinggi dan beban gandar yang besar. Dengan perbedaan yang sangat besar

itu, maka sebaiknya persamaan Davis dipakai untuk menghemat penggunaan

lokomotif.

c. Tahanan Lengkung ( Rl)

Tahanan ini timbul adanya gesekan antara rel dan flens roda kendaraan rel pada saat

melewati lengkung.

Persamaan tahanan lengkung :

PJKA : Rl = 3678,75 (R-50) (N/ton)

Area : Rl = 3,92 N/ton/D

= 0,4 N/ton/G

D = 1746,38/R

R = jari-jari lengkung (m)

G = kelandaian (permil)

Harga dari kedua persamaan ini tidak berbeda jauh.

d. Tahanan Lereng (Rg)

Adanya kemiringan pada jalan rel akan menyebabkan berat kendaraan rel tidak tegak

lurus garis datar tapi tegak lurus garis normal.

Tahanan lereng adalah komponen berat kendaraan rel sejajar garis normal.

Rg = 9,81 N/ton/G

e. Tahanan Terowongan (Rt)

Tahanan ini timbul karena kereta api berjalan di terowongan. Secara empiris JNR

mengambil harga-harga sebagai berikut :

- terowongan jalur tunggal

Rt = 19,62 N/ton

- terowongan jalur ganda = Rt 9,81 N/ton

Tahanan maksimum jika kereta api berjalan di landai penentu maksimum, R = Rj +

Rgm, Rgm = tahanan lereng di landai maksimum.

Jika di landai tersebut ada lengkung Rgm = Rg + Rl ; ada terowongan dan lengkung

Rgm = Rg + Rt + Rl.

Pasal 6

Lengkung Vertikal

Panjang lengkung vertical berupa busur lingkaran yang menghubungkan dua

kelandaian lintas yang berbeda, ditentukan berdasarkan besarnya jari-jari lengkung

vertical, perbedaan kelandaian.

34

Dan besarnya jari-jari lengkung vertical minimum bergantung pada kecepatan rencana

seperti tercantum pada table 2.6 Buku Peraturan Dinas No. 10

Pasal 7

Cukup Jelas

35

Bab III

Susunan Jalan Rel

Pasal 1

REL.

a. Umum

Dalam pembangunan dikenal 3 macam rel yaitu (Gambar 3.1) :

1) Rel untuk jalan rel (jalan kereta api).

Menurut beratnya rel ini dibagi menjadi 2 kelompok.

a) Rel berat yaitu rel yang beratnya > 30 kg/m.

b) Rel ringan yaitu rel yang beratnya < 30 kg/m.

2) Rel untuk keran

3) Rel untuk elevator.

b. Tipe dan Karakteristik Penampang

1) Tipe rel

Lihat perhitungan pada penjelasan klasifikasi jalan rel

2) Karakteristik ; cukup jelas

c. Jenis, komposisi kimia, kekuatan dan kekerasan

1) Jenis.

Dipilih rel tahan aus agar umur agar umur manfaat rel menjadi lebih lama,

sehingga siklus penggantian rel bisa lebih panjang. Dalam klasifikasi UIC

dikenal 3 macam rel tahan aus (wear resistance rails WR), yaitu WR-A, WR-B dan WR-C. kadar C dan Mn ketiga jenis rel itu dan rel PJKA tercantum pada

table 3.1 dan digambarkan pada gambar 3.2. Dari table dan gambar itu terlihat

bahwa rel PJKA termasuk jenis WR-A. Waktu ini, WR-C jarang dipakai lagi

karena pada jenis ini ternyata banyak masalah yang timbul dalam pengelasaan,

seperti terjadinya perubahan yang besar pada struktur mikronya.

C Mn

WR-A

WR-B

WR-C

PJKA

0,60 - 0,75

0,50 - 0,65

0,45 - 0,60

0,60 - 0,80

0,80 - 1,30

1,30 - 1,70

1,70 - 2,10

0,90 - 1,10

36

Tabel 3.1 Kadar C dan Mn (%)

Gambar 3.2 Daeraj jenis rel WR-A, WR-B, WR-C, dan rel PJKA

Ditinjau dari kadar C-nya, WR-A termasuk jenis baja berkadar karbon tinggi

(high carbon steel) dan WR-B termasuk jenis baja berkarbon sedang (medium carbon

steel). Percobaan-percboaan di laboratorium menunjukkan baja berkadar karbon sedang

tinggi lebih tahan aus daripada baja berkadar karbon sedang (Gambar 3.3).

Ketahanan aus rel WR-A adalah 2 sampai 4 kali lebih baik daripada rel biasa.

Keausan rel maksimum yang diijinkan diukur pada 2 arah, yaitu pada sumbu vertical

(a) dan pada arah 45o dari sumbu vertical (e) (gambar 3.4)

Harga emax dihitung dengan persamaan :

Emax = 0,54 h 4 ......(3.1)

Harga amax dibatasi oleh kedudukan kasut roda dan pelat sambungan. Maksudnya

adalah agar waktu amax tercapai dan aus kasut roda juga sudah maksimum, sayap kasut

roda jangan sampai menumbuk pelat sambungan (gambar 3.5)

Gambar 3.3 Kehilangan berat pada rel, pada percobaan aus.

LC = Low carbon

MC = Medium carbon

37

HS = High carbon

Harga emax dan amax tercantum pada table 3.2.

emax (mm) amax (mm)

R.42

R.50

R.54

R.60

13

15

15

15

10

12

12

12

Tabel 3.2 Aus maksimum yang dijinkan.

Gambar-gambar.

38

39

40

Keausan rel juga dipercepat oleh pengaruh korosif udara.

Rel di sepur yang berada di daerah industri lebih tinggi keausannya dari pada yang

berada di daerah lainnya.

2) Komposisi kimia rel; cukup jelas

3) Kekuatan rel; lihat perhitungan klasifikasi jalan rel

4) Kekerasan rel

Kekerasan kepala rel normal (tanpa pengolahan panas) adalah 240-260 Brinell

dan rel yang diolah panas (heat treated rails) adalah 320-388 Brinell. Makin keras

rel, makin sedikit pula keausannya (gambar 3.8). Keausan rel luar pada lengkung

lebih cepat daripada keausan di sepur lurus. Mengingat harga rel yang diolah

panas lebih mahal dari rel normal, untuk memperlambat keausan rel di lengkung,

PJKA tidak memilih rel yang diolah panas melainkan memilih cara pelumasan

setempat. Alat pelumas ada yang ditempatkan di sepur, yang bekerja secara

otomatis apabila ada kereta api yang lewat, atau ada juga yang ditempatkan pada

lokomotif, yang juga bekerja secara otomatis pada saat lokomotif melewati

lengkung.

41

d. Jenis Rel Menurut Panjangnya

1) Rel Standar

Dalam peraturan terdahulu panjang rel standar adalah 17 meter. Untuk

mengurangi biaya pemasangan dan perawatan serta meningkatkan kenyamanan

penumpang, PJKA merubah panjang rel standar menjadi 25 meter, sehingga

jumlah sambungan dapat dikurangi. Pada sepur sepanjang 1 km, yang semula

memerlukan 59 x 4 pelat penyambung, dengan perubahan ini menjadi panjang

memerlukan 40 x 4 pelat penyambung, yang berarti penghematan sebesar 32%.

Selain itu pengurangan jumlah sambungan ini juga akan meningkatkan

kenyamanan perjalanan, karena vibrasi kereta biasanya meningkat pada saat roda

melewati sambungan rel.

2) Rel pendek

Rel pendek dibuat dari beberapa rel standar yang dihubungkan dengan las dan

dikerjakan dibalai yasa/depot. Pengelasan dilakukan dengan proses flash welding. Batasan panjang untuk pengelasan dibalai yasa/depot adalah kemudahan

pengangkutan ke lapangan.

Di Negara lain rel pendek ini dinamakan welded rails.

3) Rel panjang

Rel panjang dibuat dari beberapa rel pendek yang dihubungkan dengan las di

lapangan. Pengelasan dilakukan dengan proses alumino-thermic welding. Pada table 3.3 dicantumkan beberapa proses pengelasan rel beserta kebaikan dan

kekurangannya.

TABEL

42

Masalah yang timbul adalah panjang minimal rel panjang. Hal ini dapat dijelaskan

sebagai berikut:

- Dilatasi pemuain

L = I. . T

L = Pertambahan panjang (m) L = Panjang rel (m)

= Koefisien muai panjang (oC-1)

T = Kenaikan temperatur (oC)

Gaya yang terjadi pada rel, menurut hukum Hooks :

)2.3(..............................

L

AELF

E = Elastisitas modulus Young

A = Luas penampang

Subsitus (1) PADA (2) :

F = E . A . . T ........................ (3.3)

Diagram gaya normal pada rel :

L

Diagram gaya lawan bentalan :

F = E . A . . T

43

Panjang dapat dihitung dengan rumus :

)4.3(...................

r

TAEMO

r = tg = gaya lawan bantalan persatuan panjang. Jadi untuk mendapatkan panjang minimum rel panjang adalah:

L > 2 Di mana dapat dihitung :

r

tAE ...

Dengan demikian :

L > 2 ---------------- rel pendek

Untuk Rp < Rb, rel bergeser terhadap bantalan, dalam keadaan demikian berarti

kedudukan penambat kurang baik.

Untuk Rp > Rb, rel dan bantalan menjadi satu kesatuan yang bergeser terhadap balas,

kondisi sepertiinilah yang dipakai untuk menetapkan r.

Untuk bantalan kayu, harga r = 270 kg/m (diambil dari CPCS), sedangkan untuk

bantalan beton harga r = 450 kg/m (diambil dari JNR)

Contoh hitungan :

- Bantalan kayu dan rel tipe R. 42 :

Untuk bantalan kayu : r = 270 kg/m

44

diambil = 1,2 x 10-5 oC

270

)2050(10.2,126,5410.1,2

xxx

= 151,928

Panjang minimum rel panjang R.42 dengan bantalan kayu = 2 x = 303,850 Dibulatkan kelipatan 25 m, jadi = 325 m

- bantalan beton dan rel tipe R.42.

Untuk bantalan beton : r = 450 kg/m

Diambil = 1,2 x 10-5

C

450

)2050(10.2,126,5410.1,2 56

xxx

= 91,1568 m

Panjang minimum rel panjang R. 42 dengan bantalan beton = 2 x = 182,3136. Dibulatkan kelipatan 25 m, jadi : 200 m.

e. Sambungan Rel

1) Umum

Cukup jelas

2) Macam sambungan

a) Sambungan melayang

Bantalan biasa yang digunakan pada daerah sambunagn adalah ukuran 13 x 22

x 200 cm3. Jarak antara kedua bantalan ujung sebesar 30 cm adalah jarak

minimum yang diperlukan untuk pekerjaan memadatkan balas di bawah

bantalan.

b) Sambungan menumpu.

Sambunagan menumpu merupakan system sambungan yang khusus didisain

kontruksi dan dimensi materialnya antara lain penambat dan bantalan.

Terhadap factor tumbukan kendaraan rel sambungan ini lebih baik dari pada

sambungan melayang karena bantalannya lebih tebal dan lebih lebar daripada

bantalan umumya yaitu 15 cm dan lebar 35 cm. Bantalan yang digunakan

berukuran khusus yaitu

15 x 35 x 200 cm3.

3) Penempatan Sambungan di Sepur

Toleransi penyimpangan pada sambungan siku, maksimum adalah 30 mm.

Sambungan siku memungkinkan pemasangan rel dan bantalan dengan system

panel.

Pada sistem ini, penyetelan rel di atas bantalannya dilakukan di luar sepur. Setelah

rel dengan bantalan menjadi satu kesatuan , kemudian diangkut dan diletakan di

tempatnya.

45

Keuntungan sambungan melayang siku adalah pemasangan sangat mudah dalam

penyetelan dan penggantian rel pendek ke rel panjang, sedangkan kerugiannya

adalah harus mempunyai panjang rel yang sama.

Sambungan melayang siku ini sangat cocok u ntuk lintasan lurus.

Sambungan melayang selang seling mempuyai keuntungan tidak terpengaruh oleh

panjang rel sehingga sangat cocok untuk daerah yang ban yak lengkungan,

sedangkan kerugiannya adalah penambahan bantalan pada tiap sambungan.

4) Sambungan Rel di Jembatan.

a) Hal ini dimaksudkan untuk mengurangi beban dinamis pada struktur jembatan.

b) Hal ini dimaksudkan membebaskan jembatan dari pembebanan sekunder akibat

pemuaian dari rel.

c) Cukup jelas

d) Cukup jelas; lihat hitungan pasal 1 f di bawah

f. Celah

1) Rel standard dan rel pendek Data yang akan dibahas :

G = L x x ( 40 t ) + 2 G = L x x ( 50 t ) + 2

Ditinjau perbedaan celah ( G ) yang terjadi pada kedua rumus tersebut :

G = L x x ( 40 t ) + 2 G = L x x ( 50 t ) + 2

Untuk panjang rel, L = 20 m dengan koefisien pemuaian rel.

= 1,2 . 10-5

, maka G = 2,4 mm

Perbedaan tersebut cukup kecil, untuk kemudahan digunakan rumus

G = L x x ( 40 t ) + 2 G diukur dalam mm dengan maksimum sebesar 16 mm. Batasan ini diberikan

agar ujung rel tidak cepat rusak.

2) Rel Panjang Tinjau satu elemen rel di daerah muai sepanjang dx pada jarak x dari ujung rel.

Akibat perubahan suhu perpanjangan adalah dG yang sebesarnya :

dG = dG dG .......................... (3.5)

dimana :

dG = perpanjangan elemen dx jika tidak ada tahanan balas

dG = perpanjangan yang dihambat oleh tahanan balas.

Karena :

46

g. Suhu Pemasangan

1) Batas suhu minimum

a) Untuk rel standar dan rel pendek yang panjangnya 50 cm ditentukan 20oC,

yaitu suhu terendah yang pernah diperoleh pada pengukurannya didaerah

Semarang.

b) Untuk rel lainnya diambil suhu tertinggi yang menghasilkan besar celah

maksimum (16 mm)

2) Batas suhu maksimum

Untuk semua rel, batas suhu maksimum adalah suhu tertinggi yang menghasilkan

celah sebesar 2 mm.

3) Cukup jelas

4) Cukup jelas

h. Kedudukan Rel

Kemiringan rel ditentukan berdasarkan kemiringan bagian roda yang mengenai

permukaan rel. Besarnya kemiringan tersebut sedemikian sehingga bidang kontak

antara rel dengan kasut roda pada jalur lurus mendekati sumbu vertical rel, dengan

demikian akan mengecilkan eksentrisitas.

Pada tikungan, akibat gaya sentrifugal maka bidang kontak roda dengan rel

akan bergeser, sehingga diameter roda luar dan dalam pada bidang kontak berbeda.

Hal ini menimbulkan perbedaan panjang tempuh antara roda luar dan dalam,

sehingga dengan adanya kemiringan rel dan roda akan menghindarkan/mengurangi

terseretnya roda bagian dalam (slipping of wheel). Gerakan sinusoida pada

kemiringan 1:40 dan 1:30 akan lebih kecil dari pada 1:20, sehingga akan mengurangi

keausan roda dan meningkatkan kenyamanan.

i. Pelat Penyambung j. Pelat Penyambung

1). Cukup jelas

2). Cukup jelas

3). Cukup jelas

4). Cukup jelas

5). Cukup jelas

6) Cukup jelas

7). Uraian gaya yang diterima baut dan pelat penyambung.

47

Pasal 2

Wesel.

a. Fungsi Wesel

Pada konstruksi jalan rel, tidak seperti kontruksi jalan raya, pertemuan antara

beberapa jalur (sepur) harus dilaksanankan dengan kontruksi khusus. Pertemuan

antara beberapa jalur (sepur) dapat berupa sepur yang bercabang atau dapt pula

berupa pesilangan antara dua sepur. Kontruksi khusus yang diperlukan adalah wesel

(Switches).

b. Jenis Wesel ; cukup jelas.

c. Komponen Wesel ; cukup jelas.

d. Nomor dan kecepatan ijin pada Wesel

48

e. Bagan Wesel ; cukup jelas

f. Pemilihan Wesel ; cukup jelas

g. Syarat-syarat bahan ; cukup jelas

h. Bantalan Wesel ; cukup jelas

i. Perhitungan Wesel ; cukup jelas

Pasal 3

Penambat Rel

a. Umum ; cukup jelas

b. Jenis Penambat ;

1) Salah satu hal yang dapat meneybabkan kerusakan bantalan beton adalah

terjadinya vibrasi dengan frekuensi tinggi pada rel akibat kereta yang bergerak

padanya. Pada kecepatan 75 mil/jam (120 km/jam), percepatan pada vibrasi rel

bisa mencapai 100 g, dan kecepatan 330 km/jam percepatan vibrasinya bisa

sampai 305 g.

2) Untuk mengurangi pengaruh vibrasi pada rel terhadap bantalan dipalai penambat

elastic yang memiliki kemampuan merendam getaran.

Ada 2 sistem penambt elastic yaitu :

a. Penambat elastik tunggal.

49

b. Penambat elastik ganda.

3) Selain dapat meredam getaran, alat penambat elastic juga mampu menghsilkan

gaya jepit (clamping force) yang tinggi dan mampu memberikan perlawanan

rangkak (creep resistance). Gaya jepit rata-rata dari sepasang penambat elastic

Nabla pada bantalan beton adalah 22 KN (2.244) dan pada bantalan kayu adalah

20 KN (2.040 kg).

Penambat elastik Pandrol mampu memberikan gaya 24,5 KN (2.498) per

pasang. Umumnya gaya jepit rata-rata dari macam-macam penambat elastic

berkisar antata 20 KN 25 KN ( 2.040 kg 2.550 kg) per pasang dan perlawanan rengkaknya berkisar antara 10 KN 15 KN (1.020 kg 1.530 kg)

4) Pada penambat elastic tunggal, redaman dihasilkan oleh sifat pegas yang

dimiliki oleh penambat itu. Penambat elastic ada bermacam-macam antara lain :

a. Dorken (gambar 3-15)

b. Pandrol (gambar 3-16)

c. Tipe F (gambar 3-17)

d. D.E (gambar 3-18)

e. Nabla (gambar 3-19)

Penambat elastik Dorken adalah yang paling sederhana (tidak memerlukan

komonen lain lagi) tetepi hanya bisa dipakai pada bantalan kayu.

50

51

52

5) Pada umumnya penambat elastik dapat dibagi ke dalam dua jenis yaitu :

a. Daya jepit dihasilkan sendiri (langsung)

Termasuk jenis ini antara lain adalah alat penambat elastik Dorken, Pandrol

dan DE.

b. Daya jepit dihasilkan dengan bantalan mur-baut atau tirepon. Temasuk jenis

ini antara lain adalah penambat elastic tipe F, Nabla.

6) Dalam banyak hal, penambat-penambat elastic itu memiliki krakteristik teknik

yang serupa. Pemilihan tipe penambat elastic banyak tergantung kepada

pengalaman praktek dan hal-hal yang praktis seperti kemudahan perawatan dan

kemungkinan dipakai lagi, misalnya setelah rel diganti.

7) Mengenai perlawanan rangkak, AREA mensyaratakan setiap penambat harus

mampu memberikan perlawanan rangkak statis minimum sebesar 10,7 KN

(1.091 kg)

8) Pada penambat elastik ganda, selain penambat elastic yang telah disebutkan,

dibawah rel dipasang alas karet (rubber pad).

c. Pengguanaan Penambat ; cukup jelas.

d. Model Penambat

Syarat-syarat teknis dari penambat :

1) Daya pencepit penambat elastic harus cukup kuat untuk menjamin bahwa daya

tahan merangkak bantalan lebih besar dari daya tahan merangkak bantalan pada

stabilitas dasar balas.

53

2) Daya cepit penambat cukup selama beberapa tahun, meskipun pemasangan alat

penjepitnya tidak dapat dihindarkan terjadi sedikit kelonggaran pada angker

dibantalan.

3) Frekuensi getaran alami dari penambat pada dasrnya harus lebih besar dari pada

frekuensi getaran alami rel, agar supaya dapat mencegah setiap kehilangan

kontak antara penambat dengan rel selama lalu lintas melalui jalan rel.

4) Bahan material penambat harus mempunyai kualitas yang baik agar suspaya

dapat mempertahankan kekenyalan penambat dalam jangka panjang setelah

waktu pemasangan dan pembongkaran.

5) Rel dan pengencangan penambat sebaiknya dilakukan dengan cepat, baik secara

mekanik yang sederhana atau secara manual.

6) Penyetelan penambat sebgaikanya dilakukan dengan cepat dan mudah serta dapat

dilakuakan oleh bukan tenaga ahli khusus.

7) Penambat cukup mampu menjamin lebar sepur rata dan mudah untuk mengontrol

lebar sepur tersebut dengan tepat tanpa pembongkaran.

8) Penambat cukup mampu dan kuat sebagai penggabungan susunan isolasi listrik

dan mudah diganti bila terjadi kerusakan.

9) Penambat harus mempunyai alas karet, di mana alas karet ini mampu mencegah

merangkak rel, meredam tegangan vertikal yang bekerja kea rah bawah,

melindungi permukaan bantalan serta mempunyai daya tahan listrik yang cukup

untuk memisahkan rel dari bantalan (tujuan jaringan listrik). Alas karet itu ada

yang dibuat dari karet alam, ada juga yang terbuat dari karet sintetis. Sekarang

ada juga yang dibuat dari Ethyl Vinyl Acetate (EVA), Polyethyene berkepadatan

tinggi (High Density Polyethylene) dan Polyurethane.

Alas karet harus beralur. Motif alur ada yang lurus, ada juga yang bergelombang

(gambar 3-20). Modulus elastisitas alas karet berkisar antara 110 140 kg/cm2. e. Persyaratan Bahan ; cukup jelas.

54

Pasal 4

Bantalan

a. Umum ; cukup jelas

b. Bantalan Kayu

1) Bantalan kayu digunakan dalam jalan rel dikrenakan bahan tersebut mudah

diperoleh di Indonesia dan mudah pula dibentuk. Masalah dalam bantalan kayu,

hanyalah pengawetan yang harus merata dan sempurna.

Selain itu syarat berikut harus dipenuhi :

- utuh dan padat

- tidak bermata

- tidak ada lubang bekas ulat

- tidak ada tanda-tanda permulaan lapuk.

Untuk memperpanjang umur bantalan, antara rel dan bantalan harus dipasang

pelat andas.

Geometri bantalan kayu yang dipakai pada saat ini, yaitu :

- bantalan jalur lurus : 200 x 22 x 13 (PJKA)

210 x 20 x 14 (JNR)

- bantalan jembatan :

180 x 22 x 20 atau

180 x 22 x 24

Adapun jenis kayu dapat dipakai adalah :

- kayu besi

- kayu jati

- yang paling digolongkan dalam PKKI, termasuk kelas I atau kelas II dan biasa

dipakai oleh PJKA.

55

2) Cukup jelas.

3) Perencanaan dimensi bantalan, sepenuhnya memakai teori tegangan lentur :

x

yM

1

.

Jika penampang persegi :

2.

.6

hb

yM

4) Cukup jelas.

c. Bantalan Baja

1) Bantalan baja dipergunakan dalam jalan rel dikarenakan lebih ringan, sehingga

memudahkan pengangkutan. Selain itu jika dilihat dari penampang melintangnya

kurang baik krenan stabilitas lateraldan axialnya didapat dari konstruksi

cengramannya, kerena berat sendiri yang kecil (47,1 kg) dan gesekan antara

dasar bantalan dan balas juga kecil. Bantalan terbuat dari baja, gunanya adalah

untuk menghindari retak-retak yang timbul (pasti terdapat ) pada bantalan dan

kayu.

Pada bantalan baja hal ini tidak telihat karena elastisitas lebih besar.

2) Cukup jelas

3) Perencanan dimensi bantalan, sepenuhnya memakai teori tegangan lentur.

= M Y IX

Momen dihitung dengan teori balok berhingga di atas peletakan elastis (Finite

Beam on Elastic Foundation). Momen maksimum yang dapat dipikul, dihitugn

berdasarkan tegangan ijin baja = 1600 kg/cm2 dan momen tahanan bantalan baja

yang dipakai di PJKA = 40,6 cm3. Untuk mengurangi timbulya karat, bantloan

baja harus selalu kering sehingga struktur dibawahya harus mudah meloloskan

air.

Pada perlintasan, jalan rel yang sering terendam air tidak boleh digunakan

bantalan baja. Hal ini dikarenakan khawatir mempercepat terjadinya karat pada

tempat-tempat itu.

4) Cukup jelas

5) Cukup jelas

d. Bantalan Beton Praktekan Balok tunggal Dengan Proses Praktekan (Pretension)

1) Penelitian mengenai bantalan beton balok tunggal di Eropa telah dirintis sebelum

perang dunia II, tetapi pemakaiannya yang dalam jumlah banyak baru terjadi

setelah perang itu berakhir, yaitu ketika banyak negara di Eropa mulai

membangun kembali prasarana-prasarana perhubungan termasuk jalan rel, yang

56

rusak waktu perang. Kebutuhan akan bantalan dalam jumlah yang besar yang

harus dipenuhi dalam waktu yang relative singkat, tidak dapat dilayani dengan

hanya mengadakan bantalan kayu saja. Kebutuhan bantalan dalam jumlah yang

besar juga menjadi salah satu faktor yang menunjang kelayakan (feasibility)

pembangunan pabrik-pabrik bantalan beton. Ide pembuatan bantalan beton

pratekan bermula dari usaha untuk mengurangi retak-retak yang biasanya timbul

padabagian-bagian yang mengalami tegangan tarik. Pada bantalan beton

praktekan, setelah bebannya lewat, retakan-retakan itu relatif merpat kembali

karena adanya gaya tekan kabel-kabel praktekannya.

Ada 2 cara penarikan kabel, yaitu :

a. Kabel ditarik sebelum beton dicor (pretension).

b. Kabel ditarik sesudah dicor (post tension).

Berapa tipe bantalan beton yang menggunakan pratekan pretension antara lain adalah :

Inggris : Dow-Mac ; Stent

Jerman : BV-53

Perancis : SNCF-VW

Indonesia : WIKA ; kodja ; Bina Sarana Dirgantara

Beberapa tipe bantalan beton yang menggunakan praktekan pretension adalah : Jerman : B-55

Belgia : Frankin Bagion

Pada proses pretension, penyaluran gaya dari kabel beton melalui tegangan geser antara kabel dan beton sedangkan pada proses post tension melalui suatu sisa penjangkaran di ujung kabel. Sistem penjangkaran biasanya dipatenkan.

Tegangan rata-rata akibat gaya terpusat, baru terjadi pada seluruh penampang

pada jarak Lp dari titik tangkap N.

Panjang Lp disebut panjang penyaluran, yang besarnya antara lain tergantung

pada besarnya diameter kabel dan mutu beton.

2) Lihat prinsip perencanaan balok beton praktekan adalah sebagai berikut :

Kekuatan tarik beton jauh lebih rendah dari pada kekuatan tekannya. Untuk

beton dengan mutu K-350 misalnya.

Kuat tarik = 17,5 kg/cm2

Kuat tekan = 120 kg/cm2

Momen lentur menimbulkan tegangan tarik dan tegangan tekan. Supaya tegangan

terik yang terjadi lebih dari rendah daripada yang diijinkan maka kepada balok

itu diberikan gaya tekan, degan demikian tegangan dapat dihitung dengan

persamaan

= - N M . Y A I

Gaya tekan N dihasilkan oleh kabel yang ditarik lebih dahulu sehigga kabel

bertambah panjang. Apabila gaya tarik ini dihilangkan, kabel berhasrat untuk

57

memendek lagi (kembali ke panjang asal). Karena hasrat ini dihalangi oleh beton

maka terjadilah gaya tekan pada beton itu (gambar 3.25 dan 3.26)

Momen lentur yang disyaratkan, lihat penjelasan bab I pasal 3.e dalam

perhitungan gaya dalam bantalan beton

4) Cukup jelas

5) Cukup jelas

6) Bermacam-macam kejadian fisik menyebabkan gaya tekan N yang bekerja pada

beton menjadi lebih kecil dari pada P. Berkurangnya gaya tekan ini disebut

kehilangan tegangan diakibatkan oleh :

- Pendekatan elastis

- Pendekatan elastis F1 = nf i ; Ac + n.As

n = E baja

E beton

Fi = gaya prategang awal (kg)

Ac= luas penampang beton (cm2)

As= luas penampang baja (cm2)

Dari literature ; ditaksir

F1 = 4 % (pretension) = 3 % (post tension)

- Rangkak Beton (creep) :

F2 = Kcr. Es . (fcir fcde) Ec

Di mana :

Kcr = konstanta yang diambil seharga 2

Es = modulus elastisitas baja (kg/cm2)

Ec = modulus elastisitas beton (kg/cm2)

fcir = tegangan yang terjadi pada beton dimana kabel (pusat kabel) terletak.

Fcde = tegangan terjadai pada beton dimana pusat kabel terletak pada kondisi service

Dari literature ; ditaksir

F2 = 6 % (pretension) = 5 % (post tension)

- Susut beton (shrinkage) :

F3 = 8,2.10-6.Ksh.Es (1-0,06

S

V ) (100-RH)

di mana : Ksh = konsultan yang diambil seharga 0,58

Es = modulus elastisitas baja

S

V = perbandingan volume dan luas permukaan beton

RH = relative humidity (persen)

dari literature ; ditaksir F3 = 7 % (pretension)

58

= 4 % (post tension)

- Relaksasi Baja F4 = Kre J (SH + CR + ES) C

di mana :

Kre = J dan C didapat dari table 4.2 dan 4.3

fpi = tegangan inisial baja (kg/cm2)

fpu = tegangan ultimate baja (kg/cm2)

SH = F3 ES = F2 CR = F1

dari literature ; ditaksir F4 = 8 % (pretension) = 8 % (post tension)

e. Bantalan Beton Pratekan Blok Tunggal Dengan Proses posttension Lihat penjelasan pasal 4 d

f. Bantalan Beton Blok Ganda

1) Data ini diambil dari beberapa perbandingan bantalan blok ganda sebagai berikut:

Panjang (cm) Lebar (cm) Tinggi sisi

luar (cm)

Tinggi sisi

dalam (cm)

Pakistan 75,24 35,56 19,685 19,685

Perancis 79,05 31,75 22,86 20,32

Jerman 72,2 29 22,0 19,0

Dari data-data tersebut maka diambil harga:

Panjang = 70 cm, lebar = 30 cm, tinggi = 20 cm.

2) Cukup jelas

3) FB = 1,7

q = 7.3 kg/ cm3

Penampang kritis terletak di bawah rel, maka:

Kontrol tegangan normal pada potongan I I: 4) Cukup jelas

5) Detail dari bantalan blok Ganda ialah:

g. Jarak Bantalan

1) Diambil dari spesifikasi proyek Bukit Asam

No. BAS 350-0204 Rev. 2 Oct.26,1983

2) Cukup jelas

h. Pengujian

1) Uji beban statis

Uji beban dinamis

Uji cabut

Keterangan lebih lanjut lihat Peraturan Bahan Jalan Rel Indonesia (PBJRI)

2) keterangan lebih lanjut lihat Peraturan Bahan Jalan Rel Indonesia (PBJRI)

59

Pasal 5

Balas

a. Cukup jelas

b. Persyaratan Balas Atas

Balas atas terdiri dari batu pecah yang keras dan tahan lama serta bersudut (angular).

Substansi yang merugikan tidak boleh terdapat dalam material balas melebihi

prosentasi tertentu.

Jumlah tersebut adalah :

- material yang lunak dan mudah pecah < 3 % - material yang melalui ayakan no 200 < 1 % - gumpalan-gumpalan lempung < 0,5 %

Syarat-syarat lain

- keausan pada tes Los Angles < 40 % - berat padat permeter minimal 1400 kg - partikel tipis/panjang < 5 %

Yang dimaksud dengan partikel ini adalah partikel yang mempunyai panjang

sama atau lebih dari lima kali keteblan rata-rata.

- gradasi yang diperbolehkan adalah untuk kelas I, II dipakai minimal ukuran 2 untuk kelas III dan IV dipakai ukuran minimal 2- 1.

c. Pada umumnya material balas bawah, tidak memerlukan kualitas yang sangat baik

seperti yang disayaratkan untuk material Balas Atas.

d. 1) Cukup jelas

2) X adalah lebar bahu ; berfungsi agar bantalan tidak mudah tergeser dari

tempatnya dan agar tahanan material balas kearah melintang cukup kuat.

Berikut adalah beberapa ukuran bahu dari beberapa referensi :

- Menurut WW Hay : 20 -30 cm untuk rel pendek s/d 45 untuk rel panjang.

- Di Jerman (DB) :

35 cm untuk bahu yang dinaikkan.

45 cm untuk bahu yang sejajar bantalan

- Di Rusia :

antara 35 s/d 45 cm tergantung jenis jalan rel

- Di Inggris :

1 feet ( 30 cm )

3) Kemiringan lereng ini berlaku bila material balas memenuhi persyaratan pada

pasal b di atas.

4) Material balas dihampar sedemikian sehingga bantalan tertanam padanya,

perhatikan juga penjelasan f.

e. 1) Sesuai dengan salah satu fungsinya, material balas akan meneruskan dan

menyebarkan tekanan akaibat beban yang dipikulnya.

60

Akibat penyebaran tekanan, maka lapisan di bawahnya akan memikul tekanan

yang lebih kecil daripada yang dipikul oleh balas atas. Besarnya tekanan ini,

berdasarkan Rumus dari JNR>

35.1

12

10

58

h

1 adalah tegangan yang diturunkan dari persamaan beam on elastic foundation , yaitu teganagan yang 2 terjadi pada tanah dasar.

Lihat juga contoh cara perhitungan pada penjelasan mengenai tubuh jalan.

2) Harga m minimal 40 cm agar lereng balas atas lebih terjamin kestabilannya. Bila

disediakan untuk pejalan kaki, maka harga m sebaiknya diambil 90 cm

3) Karena lapisan bawah dari material yang mudah lepas (kurangbesar gaya

penguncinya) sehingga mudah berpindah posisi karena getaran di saat kereta api

lewat dan terbawa air (tererosi ), maka perlu dibuat konstruksi penguat.

Kontruksi penguat ini terbuat biasanya dari pasangan batu kosong. Penggunaan

cara-cara lain tidak dilarang, tetapi harus ada jaminan kekeuatannya.

f. Pemadatan agregat harus dilakukan lapis demi lapis dan ketebalan tiap lapis setelah

didaptkan tidak boleh lebih dari 15 cm. Jika material terlalu kering, perlu diberi air

untuk memudahkan pemadatan. Penggilingan boleh dilakukan dengan alat berat

dengan roda karet (angin) atau dengan mesin giling yang bergetar (Vibratory roller).

Penggetar kecil atau pneumatic tampaer digunakan di tempat-tempat di mana roller tidak dapat bekerja. Usaha pemadatan ini harus terdistribusi merata sehingga

dapat 100 % d menurut Percobaan ASTM D 698.

Perencanaan Tubuh Jalan Rel

a. Umum

Gambar-gambar berikut adalah gambar penampang jalan rel dan beberapa

ukurannya.

minimum 1.20m

Tanah DasarDrainase

Gambar 3.3. Tubuh Jalan Pada Timbunan

Tanah Dasarb = 1.00 m

a > 0.7 m

b a

Gambar 3.31 Tubuh Jalan Pada Galian

1. Daya Dukung Tanah Dasar

61

CBR dihitung dengan menggunakan rumus-rumus yang berkorelasi dengan daya

dukung tanah, sebagai

berikut :

25,1

12

87,53

d

di mana :

d = tebal balas (cm)

2= tekanan pada permukaan badan jalan (kg/cm2)

2= tekanan di bawah bantalan (kg/cm2), dihitung dengan rumus beam on elastic

foundation

Korelasi terhadap nilai CBR adalah :

CBR= %100tan

tan2

darsBeban

darspistonluas

Dalam korelasi ini 2 dalam psi (lb/inch2), luas piston dalam inch

2 dan beban standar

dalam lbs.

2. Formulasi tegangan tanah akaibat beban terpusat dari Michell tiga dimensi

3. Daya dukung tanah adalah sangat tergantung pada keadaan tanah di lapangan. Untuk

mendapat tegangan yang terjadi di tanah

i) Memakai beam on elastic foundation dan JNR asumsi : - bantalan balok

- balas pegas

1 = ke xy dimana : 1 = tekanan dibawah bantalan

ke = modulus reaksi balas

y = lendutan maksimum bantalan, dihitung dengan memakai rumus

pada penjelasan pasal 6 c.1

ii) perhitungan praktis dan pemakaian rumus Tablot

d. Tubuh Jalan Pada Timbunan

1) Klasifikasi Tanah

Dalam teknik sipil dikenal beberapa macam cara untuk mengklasifikasikan tanah.

Dalam uraian ini hanya akan dikemukakan klasifikasi berdasarkan ukuran butir

dan Unified Soil Classification System (USCS, ASTM D 2487-66T) a) Klasifikasi tanah berdasarkan ukuran butir. Didasarkan kepada ukuran butirnya

tanah dibagi menjadi enam kelas yaitu :

Diameter Butir (mm)

- kerikil > 2,000

- pasir kasar 0,600 2,000 - pasir sedang 0,200 0,600 - pasir halus 0,060 0,200 - lanau 0,002 - 0,060

62

- lempung < 0,002

b) Unified Soil Classification System

1) Dalam USCS tanah dibagi menjadi 3 golongan yaitu :

a) Tanah berbutir kasar.

Yang termasuk ke dalam golongan ini adalah : kerikil (gravel), tanah

berkerikil (gravelly soil), pasir (sand) dan tanah berpasir (sandy soil).

Selanjutnya setiap golongan dibagi lagi ke dalam sub golongan

sehubungan dengan : ukuran butir, gradasi dan kandungan material halus

yang dominant.

b) Tanah berbutir halus

Yang termasuk ke dalam golongan ini adalah tanah yang kandungan

material halusnya lebih dari 50 %. Selanjutnya setiap golongan dibagi

lagi ke dalam sub golongan sehubungan dengan : indeks plastisitas, batas

cair serta kadar bahan organik yang dikandungnya.

c) Tanah bergambut (penty soil)

Yang temasuk ke dalam golongan ini adalah semua tanah yang

kandungan organiknya berkadar tinggi. Untuk tanah ini tidak ada

pembagian ke dalam sub golongan. Golongan yang ini tidak baik untuk

dipakai sebagai tubuh jalan.

2) Simbul-simbul dalam USCS.

Simbul-simbul yang digunakan dalan USCS adalah :

G = kerikil (gravel)

S = pasir (sand)

M = lanau (silt)

C = lempung (clay)

Pt = gambut (paat)

Simbul pasir dan kerikil biasanya dikombinasikan

dengan :

W = bergradasi baik

P = bergradasi jelek

M = kelanauan

C = kelempungan

Simbul untuk tanah berbutir halus biasanya dikombinasikan

dengan :

L = berplastisitas rendah

H = berplastisitas tinggi

3) Klasifikasi tanah menurut USCS tecantum pada tabel 3.1

4) Kesimpulan dari sifat-sifat tanah tercantum tabel

e. Cukup jelas

f. Perencanaan tinggi timbunan harus memenuhi 3 kriteria sebagai berikut :

a) Daya dukung tanah asli

b) Analisa kelongaran

(1) untuk pra rencana digunakan metoda Tylor

syarat : Fk 1,50

63

Fk = cd

c

cd =Ns

qhtt )(

c = kohesi tanah timbunan

cd = kohesi tanah timbunan

q = beban di atas timbunan

Ns = factor stabilitas Tylor yang merupakan fungsi dari kemiringan dan

tinggi timbunan.

(2) Untuk mengandakan pengontrolan terhadap tinggi timbunan yang telah

diperoleh dipergunakan metoda Bishop.

c) Penurunan total dihitung dengan menggunakan mengguanakan rumus sebagai

berikut :

St = po

PpoH

e

Cc

o

log

1

di mana :

St = penurunan total

Cc = koefisien konsolidasi

eo = angka pori mula-mula

po = tekanan akibat berat tanah

po = x h p = pertambahan tekanan akibat beban timbunan p = I x q I = koefisien pertambahan tekanan

q = beban timbunan

H = panjang pengaliran

= D untuk pengaliran dalam 2 arah

= D untuk pengaliran dalam 1 arah

D = tebal lampiran yang ditinjau

(1) Pemadatan adalah suatu proses di mana udara pada pori-pori tanah

dikeluarkan dengan cara mekanis.

Pemadatan tanah bertujuan untuk :

- menaikkan kekuatan tanah

- memperkecil kompresibilitasnya dan daya rembes air

- memperkecil pengaruh air terhadap tanah.

Hasil pemadatan tanah tergantung dari :

- kadar air tanah pada saat pemadatan

- jenis tanah

- sifat dan besar energi alat penambat

Hasil pemadatan diberikan dalam bentuk grafik hubungan antara kadar air

(w) dan berat isi kering

( d ) seperti terlihat pada gambar

1) Kadar air tanah pada saat pemadatan

Dari gambar terlihat

bahwa :

64

- bila kadar air pada saat pemadatan < kadar air optimum (Woptimum) maka, d

yang diperoleh

< d maksimum

- bila kadar air pada saat pemadatan > kadar air optimum (Woptimum) maka

d yang diperoleh < d maksimum

Maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :

- pemadatan harus dilakukan pada saat Woptimum

- toleransi kadar air dapat diambil sebesar 20 % ke arah kiri dan kanan Woptimum.

2) Jenis tanah

Jenis tanah yang mempengaruhi hasil pemadatan ialah :

- gradasi tanah

- plastisitas tanah

a) Gradasi Tanah

Dari gambar 3.42 dapat diketahui :

- semakin sedikit material halus yang terkandung dalam tanah, semakin kecil

kadar airnya semakin tinggi nilai d

- untuk kadar air yang tinggi menghasilkan d yang rendah.

b) Dari gambar 3.43 dan 3.44 terlihat bahwa :

Menaiknya harga batas cair (LL) dan index plastisitas tanah akan menyebabkan

naikanya harga Woptimum, tetapi nilai d akan berkurang, dengan kata lain

semakin tinggi batas cair dan index plastisitas tanah, semakin rendah

kepadatannya atau sukar dipadatkan

3) Tanah Lempung

Jenis tanah ini sangat sensitif terhadap perubahan kadar air tanah, yaitu akan

mengalami pengembangan maupun penyusutan. Untuk mengatasi masalah

tersebut, maka pelaksanaan pemadatan tanah lempung harus memperhatikan :

Berdasarkan penyelidikan yang telah dilakukan, maka hasil pemadatan tanah

lempung dapat dilihat pada gambar dibawah ini.

- Kekuatan / kestabilan tanah (dinyatakan dalam nilai CBR). Terlihat bahwa untuk CBR tidak terendam, nilai CBR akan berkurang dengan naiknya kadar air

pemadatan.

- Sedangkan untuk CBR terendam, terlihat bahwa ada suatu nilai CBR maksimum yang akan dicapai pada suatu Woptimum.

- Swelling Terlihat bahwa nilai Swelling akan besar jika tanah dipadatkan pada W yang

lebih kecil dari Woptimum . Sebaliknya untuk W di sekitar dan/atau lebih besar dari

Woptimum, nilai swelling akan kecil dan konstan.

Dari hal tersebut di atas dapat disimpulkan :

65

- Suatu lempung yang dipadatkan pada W < Woptimum akan mempunyai kekuatan yang besar, tetapi akan terjadi swelling yang tinggi yang akhirnya akan

mengurangi kekuatan tersebut.

- Sebaliknya suatu lempung dipadatkan pada W > Woptimum akan mempunyai kekuatan yang lebih rendah tetapi mempunayi

swelling yang rendah juga.

- Untuk pemadatan yang dilaksanakan pada kadar air optimum akan memberikan

kekuatan yang cukup besar dan swelling yang rendah.

4) Alat pemadat

Pada proses pemadatan, d akan naik. Kenaikan ini mula-mula sangat cepat,

kemudian berkurang dan akhirnya tidak bertambah.

Dari gambar di atas dapat diketahui :

- pada suatu titik, maka penambahan jumlah gilasan tidak mempengaruhi keanikan

d lagi. Bila gilasan yang diberikasn lebih banyak dari yang diperlukan maka

d cenderung akan berkurang.

- Titik tersebut akan dicpai lebih cepat untuk alt pemadat yang lebih berat. 5) Kesimpulan

Dari uraian yang disebutkan di atas, dapt diambil kesimpulan sebagai berikut :

- Pemadatan tanah di laboratorium :

Harus dilaksanakan dengan menggunakan metoda ASTM D.698

Untuk setiap d max dan Woptimum yang diperoleh dari pemadatan, harus

dilakukan percobaan CBR menurut metoda ASTM D.1883.

- Pemadatan tanah di

lapangan :

Harus dilakukan pada kadar air optimum dengan toleransi 1 % s/d 2 % dari nilai Woptimum

Bila kondisi pemadatan tanah di laboratorium tidak dapat dicapai, maka pemadatan harus dilakukan pada kadar air yang lebih besar dari Woptimum

- Kontrol pemadatan dilapangan :

Pemadata harus dilakukan lapis demi lapis

Setiap lapisan hasil pemadatan harus dikontrol dengan menggunakan salah satu cara di bawah ini :

+ Sand Cone Test menurut metoda

ASTM D. 1556.

+ CBR lapangan, metoda ASMT D. 1558

e. Tubuh Jalan Pada Galian atau Tanah Asli.

Cukup jelas

f. Perbaikan Tanah

a.beberapa metoda perbaikan tanah yang dapat diterapkan adalah antara lain dapat

dilihat pada tabel-tabel berikut :

Table 3-7 Metoda perbaikan tanah dasar

Tabel 3-8 Metoda untuk memperbaiki kesatabilan lereng

66

Perbaikan dengan Metoda Catatan

Menurunkan /

memperkecil

gaya yang

menggelincirkan

1. Dengan

menyingkirkan tanah

di atas bagian yang

mengelincir /

memperkecil sudut

kemiringan.

2. Dengan mengalihkan

aliran air permukaan.

3. Dengan menurunkan

m.a.t di dalam massa

yang tergelincir.

4. Menghilangkan

kebocoran dari

gorong-gorong

1. Dengan memasang

semacam selimut

2. Dengan membuat

bera di atas bagian bawah massa yang

tergelincir.

3. Dengan memasng

dinding

4. Dengan memasang

tiang pancang vertikal

sepanjang jalan kereta

tersebut.

1. Reinforce Earth

2. Memadatkan denagan

vibrasi atau kompaksi

3. Grout

Tidak selalu feasible.

Gunakan selokan, kalau dilapisi dengan

material lain/tidak tembus air atau dengan

saluran.

Sering dapat dipakai, Untuk air permukaan,

pakai parit yang bersilang, pipa-pipa

berlubang. Untuk air bawah permukaan

gunakan drainase horizontal atau vertikal.

Tidak selalu feasible.

Untuk menahan material permukaan lereng

tetep pada tempatnya, mencegah erosi dan

pengelupasan.

Bergunan jika feasible. Gunakan material yang suadah meluluskan air atau pasan

glapisan tanah granular pada lereng di

bawah bera. Jika dasr lereng mingkin tererosi oleh arus atau ombak, gunakan bera

riprap.

Harus dipasang di atas tanah yang stabil ;

bisa sangat mahal.

Hanya bergunan jika gaya-gaya

penggelincir kecil. Pancangan baris-baris

tiang pada kedua sisi tubuh jalan dan

hubungkan keduanya dengan kabel-kabel

atau batang-batang sehingga membentuk

semacam jalan.

Harus direncanakan dengan konservatif oleh

insinyur yang berpengalaman terutama bila

akan dipakai secara permanent

Hanya mungkin untuk tanah berbutir kasar

(granular), menggunakan teknik khusus.

Dapat dipergunakan untuk keadaan-keadaan

67

4. Penaman lereng

dengan tanaman-

tanaman yang dapat

menstabilkannya.

khusus, sanagat mahal. Dibutuhkan nasihat-

nasihat dari orang-orang yang

berpengalaman.

Mengurangi kadar air lereng walaupun tidak

terlalu dalam, dibutuhkan nasihat-nasihat

dari orang yang berpengalaman.

Cara-cara diatas harus dapat dipertanggung jawabkan oleh perencana.

Tidak ditutup kemungkinan cara perbaikan atau metoda tanah yang lain jika dapat

dibuktikan bahwa metoda tersebut efektif, efisien dan dapat dipertanggung jawabkan

secara kerekayasaan.

68

Bab IV

Pematusan

Pasal 1 Umum ; jukup jelas

Pasal 2 pematusan Permukaan; jukup jelas

Pasal 3 Pamatusan bawah tanah; cukup jelas

Pasal 4 Pematusan lereng ; cukup jelas

Bab V

Penutup

Pasal 1 Hal-hal yang belum diatur; cukup jelas

Pasal 2 Jalan rel yang sudah ada sebelum peraturan ini dikeluarkan; cukup jelas

Pasal 3 Penambahan dan Perubahan; cukup jelas