uncategorized _ civil.pdf

Category Archives: Uncategorized

BAB I

PENDAHULUAN

Jalan rel kereta api atau biasa disebut dengan rel kereta api,merupakan prasarana utama dalamperkeretaapian dan menjadi ciri khas modal transportasi kereta api. Karena rangkaian kereta apihanya dapat melintas di atas jalan yang dibuat secara khusus untuknya, yakni rel kereta api. Rel

Relevansi Fisika Terhadap Bidang KesipilanPosted on January 13, 2013

0

Home About

Uncategorized | Civil http://pnhutari.wordpress.com/category/uncategorized/

1 of 18 4/23/2013 9:24 AM

inilah yang memandu rangkaian kereta api bergerak dari satu tempat ke tempat yang lain.Dalampengamatan secara awam, kita melihat rel sebagai jalan untuk lewat kereta api yang terdiri atassepasang batang rel berbahan besi baja yang disusun secara paralel dengan jarak yang konstan(tetap) antara kedua sisinya. Batang rel tersebut ditambat (dikaitkan) pada bantalan yang disusunsecara melintang terhadap batang rel dengan jarak yang rapat, untuk menjaga agar rel tidakbergeser atau renggang.

Prinsip jalan rel telah berkembang sejak 2.000 tahun yang lalu. Waktu itu sarana transportasiuntuk mengangkut penumpang dan barang masih sangat sederhana, yaitu dengan menggunakankereta roda. Jalan yang dilewati masih berupa jalan tanah yang berdebu. Ketika jalan tanahtersebut diguyur hujan,kondisinya menjadi lembek dan kereta roda yang lewat meninggalkanbekas cekungan pada tanah. Setelah kering, cekungan tersebut mengeras, dan beberapa keretaroda yang lewat berikutnya juga melewati cekungan tersebut. Ternyata dengan mengikuticekungan tersebut, kereta roda dapat berjalan dengan lebih terarah dan gampang, pengendaratinggal mengatur kecepatan kereta tanpa repot-repot lagi mengendalikan arah kereta roda.Kemudahan transportasi dengan prinsip jalur rel inilah, yang membuat jalur rel memilikikeunggulan tersendiri, sehingga terus berkembang hingga menjadi jalur rel KA yang kita kenalsekarang ini.

Berdasarkan UU No.13 Tahun 1992 yang tertuang dalam Bab I Pasal 1 ayat 7, prasarana kereta apiadalah jalur dan stasiun kereta api termasuk fasilitas yang

diperlukan agar sarana kereta api dapat dioperasikan.

BAB II

LATAR BELAKANG

Awal jalan rel di Indonesia

Dalam kurun waktu sekitar 30 tahun setelah liverpol dan Manchester di buka, pemikiran untukmembangun jalur kereta api di pulau jawa sudah berkembang. Dorongan untuk segeramembangun jalan rel di sebabkan banyak barang hasil pertanian tidak bisa diangkut kepelabuhan. Produksi hasil perkebunan meningkat dengan pesat sejalan dengan diberlakukannyasystem tanam paksa. Transportasi dengan menggunakan pedati di tarik sapid an kerbau tidakmemadai untuk mengangkut hasil perkebunan yang melimpah. Usaha memperbaiki transportasipernah dilakukan dengan mendatangkan onta dari timur tengah tetapi juga tidak berhasil karenabanyak onta yang mati.

Pada mulanya terjadi perdebatan mengenai pilihan alternative antara swasta atau pemerintah yangharus membangun jalan rel. keraguan akan mendapatkan laba yang memadai menjadipertimbangan banyak perusahaan swasta. Upaya untuk membangun jalan rel oleh swasta dengandukungan atau jaminan keuntungan dari pemerintah merupakan elternatif yang juga di bicarakan.

Pemikiran untuk membangun jalan rel merupakan jawaban atas kebutuhan angkutan hasilpertanian. Jalur yang di incar untuk dihubungkan oleh jalan rel terfokus pada hubungan antaradaerah pedalaman penghasil komoditi ekspor dan pelabuhan. Komoditi ekspor pada jaman ituantara lain kopi,teh dan gula. Kota pelabuhan utama di pulau jawa yang digunakan untukmelakukan kegiatan ekspor adalah Jakarta,semarang, dan surabay. Pada tiga kota inilah rencan


2 of 18 4/23/2013 9:24 AM

pembangunan jalan rel di susun.

Prinsip Jalan Rel Kereta Api

Kereta api berjalan dengan roda besi, sehingga membutuhkan jalan khusus agar dapatberjalan dengan baik. Untuk itulah dibuat jalan rel KA dengan permukaan baja, sehingga roda bajaKA beradu dengan jalan rel dari baja. Jalan baja ini memiliki karakteristik dan syarat-syarat khususyang berbeda dengan jalan aspal, sehingga konstruksinya lebih rumit dan melibatkan banyakkomponen. Jalan rel KA harus dibangun dengan kokoh, karena setiap rangkaian KA yang lewatmemiliki beban yang berat, apalagi setiap harinya akan dilalui berulang kali oleh beberaparangkaian KA. Oleh karena itu, konstruksi rel KA dibuat sebaik mungkin agar mampu menahanbeban berat atau istilahnya BEBAN GANDAR (AXLE LOAD) dari rangkaian KA yang berjalan diatasnya, sehingga jalan baja ini dapat bertahan dalam waktu yang lama dan memungkinkanrangkaian KA dapat berjalan dengan cepat, aman dan nyaman. Merujuk pada bagian di atas, padadasarnya konstruksi jalan rel KA terdiri atas 2 bagian. Bagian bawah adalah Track Foundation atauLapisan Landasan/Pondasi, dan bagian atas adalah Rail Track Structure atau Struktur Trek Rel.

Konstruksi Jalan Rel Kereta Api

Prinsipnya, lapisan landasan (track foundation) ini dibuat untuk menjaga kestabilan trek rel saatrangkaian KA lewat. Sehingga trek rel tetap berada pada tempatnya, tidak bergoyang-goyang,tidak ambles ke dalam tanah, serta kuat menahan beban rangkaian KA yang lewat. Selain itu,lapisan landasan juga berfungsi untuk mentransfer beban berat (axle load) dari rangkaian KAuntuk disebar ke permukaan bumi (pada gambar di atas adalah Subsoil/Natural Ground).

Lapisan landasan merupakan lapisan yang harus dipersiapkan terlebih dahulu sebelummembangun trek rel, sehingga posisinya berada di bawah trek rel dan berfungsi sebagai pondasi.

Kontruksi jalan rel kereta api terdiri dari :

1. Gambaran Umum

Industri Kereta Api sebagai salah satu industri transportasi darat merupakan industri yangmenggunakan teknologi konstruksi cukup banyak, salah satunya pada konstruksi jalan rel keretaapi. Rel adalah pijakan tempat menggelindingnya roda kereta api dan berfungsi untuk meneruskanbeban roda ke bantalan. Untuk saat ini standar internasional rel yang banyak digunakan diIndonesia masih berpatokan pada JIS (Japan Industrial Standard).

3. Kegunaan Rel Kereta Api

a. Sebagai landasan tempat melajunya kereta api

b. Sebagai medium tempat terjadinya gesekan

c. Sebagai pijakan tempat menggelindingnya roda kereta api

d. Sebagai tempat meneruskan beban roda ke bantalan

4. Sifat-Sifat yang Dibutuhkan untuk Menunjang Fungsi Rel

• Wear Resistance


3 of 18 4/23/2013 9:24 AM

• Heat Resistance

• High Melting Point

• Heavy and Strong Material

• Mampu Menahan Gaya atau Beban

5. Material Rel Kereta (Komposisi dan Struktur)

Material rel kereta merupakan baja dengan kadar karbon tinggi yaitu 0,60% yang biasa digunakanuntuk rel kereta api, disebut R.42 karena mempunyai profil berat spesifik 42,23 Kg/m (SubDirektorat Jalan dan Bangunan Kantor Pusat PJKA, 1989:192)

6. Kondisi Operasional

Jika kita melihat rel kereta api, kita akan melihat bahwa ada celah pada setiap jarak tertentu padarel tersebut. Mengapa celah diperlukan? Jawabannya adalah menghindari melengkungnya(membengkok) baja rel akibat adanya perubahan suhu yang terjadi

7. Treatment

Treatment yang dilakukan untuk mendapatkan sifat sifat yang menunjang tersebut yaitu heattreatment.

8. Sosio-Kultural Masyarakat di sekitar Rel Kereta

Kawasan pemukiman di sempanjang rel kereta api merupakan kawasan liar yang seringdikonotasikan sebagai kawasan kumuh perkotaan yang memiliki karakteristik tersendiri sebagaikampung kota.

Lapisan landasan merupakan lapisan yang harus dipersiapkan terlebih dahulu sebelummembangun trek rel, sehingga posisinya berada di bawah trek rel dan berfungsi sebagai pondasi.Sebagaimana struktur pondasi pada suatu bangunan, lapisan landasan juga tersusun ataslapisan-lapisan material tanah dan bebatuan, diantaranya:

1. FORMATION LAYER

Formation layer merupakan perkerjaan pemadatan tanah sebagai pondasi trek rel KA. Formationlayer ini dipersiapkan sebagai tempat ditaburkannya lapisan ballast. Lapisan ini berupa campurantanah, pasir, dan lempung yang diatur tingkat kepadatan dan kelembapan airnya. Pada Negara-negara maju yang lintasan KA-nya sangat padat, ditambahkan lapisan Geotextile di bawahformation layer. Geotextile adalah material semacam kain yang bersifat permeable yang terbuatdari polipropilena atau polyester yang berguna untuk memperlancar drainase dari atas ke bawah(subgrade ke subsoil), dan sekaligus memperkuat formation layer.

2. SUB-BALLAST DAN BALLAST

Lapisan ini disebut pula sebagai Tack Bed, karena fungsinya sebagai tempat pembaringan trek relKA. Lapisan Ballast merupakan suatu lapisan berupa batu-batu berukuran kecil yang ditaburkan dibawah trek rel, tepatnya di bawah, samping, dan sekitar bantalan rel (sleepers). Bahkan terkadang


4 of 18 4/23/2013 9:24 AM

dijumpai bantalan rel yang “tenggelam” tertutup lapisan ballast, sehingga hanya terlihat batangrelnya saja.

Fungsi lapisan ballast adalah:

(1) untuk meredam getaran trek rel saat rangkaian KA melintas

(2) menyebarkan axle load dari trek rel ke lapisan landasan di bawahnya, sehingga trek rel tidakambles

(3) menjaga trek rel agar tetap berada di tempatnya

(4) sebagai lapisan yang mudah direlokasi untuk menyesuaikan dan meratakan ketinggian trek rel(Levelling)

(5) memperlancar proses drainase air hujans

(6) mencegah tumbuhnya rumput yang dapat mengganggu drainase air hujan.

Ballast yang ditabur biasanya adalah batu kricak (bebatuan yang dihancurkan menjadi ukuranyang kecil) dengan diameter sekitar 28-50 mm dengan sudut yang tajam (bentuknya tidak bulat).Ukuran partikel ballast yang terlalu kecil akan mengurangi kemampuan drainase, dan ukuran yangterlalu besar akan mengurangi kemampuannya dalam mentransfer axle load saat rangkaian KAmelintas. Dipilih yang sudutnya tajam untuk mencegah timbulnya rongga-rongga di dalam taburanballast, sehingga lapisan ballast tersebut susunannya menjadi lebih rapat. Ballast ditaburkandalam dua tahap.

Pertama saat sebelum perakitan trek rel, yakni ditaburkan diatas formation layer dan menjadi trackbed atau “kasur” bagi bantalan rel, agar bantalan tidak bersentuhan langsung dengan lapisantanah. Karena jika bantalan langsung bersentuhan dengan tanah (formation layer) bisa-bisabantalan

tersebut akan ambles, karena axle load yang diterima bantalan langsung menekan frontal kebawah karena ketiadaan ballast untuk menyebarkan axle load.

Kedua ketika trek rel selesai dirakit, untuk menambah ketinggian lapisan ballast hingga setinggibantalan, mengisi rongga-rongga antarbantalan, dan di sekitar bantalan itu sendiri. Ballast jugaditabur disisi samping bantalan hingga jarak minimal 50cm dengan kemiringan (slope) tertentusehingga membentuk “bahu” ballast yang berfungsi menahan gerakan lateral dari trek rel.

BAB III

TEORI PENUNJANG

Defenisi Rel kereta api menurut beberapa ahli yaitu:

- Menurut Dr. Sri Atmaja P. Rosyidi, Jalan Rel merupakan struktur balok menerus yangdiletakkan di atas tumpuan bantalan yang berfungsi sebagai penuntun/mengarahkan pergerakanroda kereta api. Rel juga disediakan untuk menerima secara langsung dan menyalurkan bebankereta api kepada bantalan tanpa menimbulkan defeksi yang berarti pada bagian balok rel diantaratumpuan bantalan.


5 of 18 4/23/2013 9:24 AM

- Menurut Ir. Aji Suraji, MSc , Jalan Rel adalah suatu lintasan yang terbuat dari baja yangdipergunaan oleh kereta api yang terdiri dari lokomotif dan gerbong untuk mengangkut manusiadan/atau barang.

BAB IV

PEMBAHASAN

A. Definisi Jalan Rel Kereta Api

Rel digunakan pada jalur kereta api. Rel mengarahkan/memandu kereta api tanpa memerlukanpengendalian. Rel merupakan dua batang rel kaku yang sama panjang dipasang pada bantalansebagai dasar landasan. Rel-rel tersebut diikat pada bantalan dengan menggunakan paku rel,sekrup penambat, atau penambat e (seperti penambat Pandrol).

Jenis penambat yang digunakan bergantung kepada jenis bantalan yang digunakan. Puku uliratau paku penambat digunakan pada bantalan kayu, sedangkan penambat “e” digunakan untukbantalan beton atau semen.

Rel biasanya dipasang di atas badan jalan yang dilapis dengan batu kericak atau dikenal sebagaiBalast. Balast berfungsi pada rel kereta api untuk meredam getaran dan lenturan rel akibatberatnya kereta api. Untuk menyeberangi jembatan, digunakan bantalan kayu yang lebih elastisketimbang bantalan beton.

Rel kereta api dilihat lebih dekat

B. KOMPOSISI BAHAN REL

Komposisi Bahan

Rel dipilih dan disusun dari beberapa komposisi bahan kimia sedemikian sehingga dapat tahanterhadap keausan akibat gesekan akibat roda dan korositas. Dalam klasifikasi UIC dikenal 3macam rel tahan aus (wear resistance rails – WR), yaitu rel WR-A, WR-B dan WR-C. Komposisi/kadar kimia bahan karbon (C) dan Mn diberikan dalam Tabel 5.1. Rel yang digunakandi Indonesia (PJKA) saat ini merupakan rel WR-A, dimana termasuk jenis baja dengan kadar yangtinggi (high steel carbon), sedangkan WR-B dan WR-C merupakan baja dengan kadar C yangsedang dan rendah. Percobaan di laboratorium (Masutomo et al. 1982) menunjukkan bahwa reldengan kadar karbon yang tinggi lebih tahan aus daripada baja berkadar karbon sedang.

Tabel 5.1 Kadar C dan Mn pada rel WR dan PJKA

Jenis Rel C Mn

WR-A 0,60 – 0,75 0,80 – 1,30


6 of 18 4/23/2013 9:24 AM

WR-B 0,50 – 0,65 1,30 – 1,70

WR-C 0,45 – 0,60 1,70 – 2,10

PJKA 0,60 – 0,80 0,90 – 1,10

Ketahanan aus rel WR-A hingga mencapai 2 – 4 kali lebih baik daripada rel biasa. Keausan relmaksimum yang diijinkan oleh PD 10 tahun 1986 diukur dalam 2 arah yaitu pada sumbu vertikal (a)dan pada arah 45° dari sumbu vertikal (e). Gambar 5.1 menunjukkan ukuran-ukuran keausan relmenurut PD 10 tahun 1986. Nilai-nilai maksimum tersebut ditentukan berdasarkan :

e = 0,54 h – 4

a = dibatasi oleh kedudukan kasut roda dan pelat sambungan. Nilai maksimumkeausan rel vertikal tercapai pada saat yang bersamaan dengan keausan maksimum pada rodadan sayap kasut roda (flens) tidak sampai menumbuk pelat sambung.

C. BENTUK DAN DIMENSI REL DI INDONESIA1.

Bentuk dan Dimensi Rel

Suatu komponen rel terdiri dari 4 bagian utama (Gambar 5.5), yaitu :

Permukaan Rel untuk pergerakan kereta api atau disebut sebagai running surface (rail thread),1.Kepala Rel (head),2.Badan Rel (web),3.Dasar Rel (base).4.

D. Jenis rel berdasarkan berat1.

Rel yang digunakan di Indonesia menggunakan standar UIC dengan Standar:

Rel 25 yang berarti tiap 1 meter potongan rel beratnya adalah 25 kilogram (kg).Rel 33Rel 41Rel 42Rel 50Rel 54Rel 60

E. Lebar trakAda beberapa lebar (gauge) yang digunakan, semakin lebar semakin stabil sehingga semakintinggi kecepatan kereta apinya. Lebar trak yang umum digunakan di antaranya.

maksimum

maksimum


7 of 18 4/23/2013 9:24 AM

Lebar 700 mm, digunakan Kereta api Aceh, dari Besitang menuju Banda Aceh yang saat inisudah tidak digunakan lagi.Lebar 1000 mm disebut juga “meter gauge”, digunakan di MalaysiaLebar 1067 mm, atau 3 kaki 6 inci merupakan lebar rel yang digunakan secara umum diIndonesia, disebut juga sebagai Narrow gauge. Narrow gauge cocok untuk daerah yangbergunung-gunung karena trak yang lebar membutuhkan biaya besar dan pembangunannyalebih sulit.Lebar 1435 mm, atau 4 kaki 8,5 inci. merupakan rel yang banyak digunakan didunia sehinggadisebut juga sebagai Standard gauge

Definisi lebar rel/Gauge

F. Penyambungan relRel karena alasan transportasi menuju ke lokasi biasanya dari pabrik pembuat rel dipotong menjadirel dengan panjang 25 m. Untuk meningkatkan kenyamanan penggunaan kereta api yang berjalandiatasnya maka rel tersebut disambung. Penyambungan rel dilakukan dengan beberapa cara:

Las termitSalah satu cara yang umum digunakan adalah dengan las termit dilokasi sehingga bisa menjadi relyang menerus . Pengelasan menggunakan las termit dengan menggunakan bahan kimiasenyawa besi yang ditempatkan di antara kedua rel kemudian bahan tersebut direaksikan padasuhu sampai mencairkan bahan kimia tersebut dan menyambung rel tersebut, sisa hasil reaksikimia tersebut kemudian dipotong dan diratakan dengan rel.

Las kilatan listrik / Flash Butt WeldingSalah satu cara lain yang digunakan dalam mengelas rel kereta api adalah dengan cara las kilatanlistrik atau dalam Bahasa Inggris disebut “Flash Butt Welding”, yaitu dengan mendekatkanujung dua potong rel yang akan dilas yang telah diberi muatan listrik dengan arus yang sangatbesar, sehingga ketika terjadi kontak akan timbul kilatan listrik yang akan memanaskan danmelelehkan ujung kedua rel yang didekatkan tersebut. Setelah ujung kedua rel yang didekatkanberpijar dan meleleh, ujung rel kedua tersebut disatukan dengan diberi tekanan yang besar (150s.d 300 kg/cm ) sehingga ujung dari kedua potong rel tersebut menyatu dan kemudian diratakandan dimuluskan ketika rel masih berpijar. Kelebihan dari cara ini adalah tidak memerlukan bahanseperti las termit, dan hasil sambungan las pada rel lebih kuat daripada menggunakan las termit,selain itu las kilat membutuhkan waktu yang lebih singkat, yaitu hanya 15 menit per titik las,dibandingkan dengan las termit yang membutuhkan waktu 25-30 menit per titik las. Namun, caraini tidak terlalu cocok dan berbahaya di Indonesia, karena arus listrik pada rel dapat mengalir kebagian rel yang lainnya. Mengingat banyak jalur rel di berbagai daerah terdapat pemukiman padatpenduduk, terkadang ada orang terutama anak-anak secara iseng maupun tidak sengajamenyentuh rel yang diberi muatan listrik sehingga dapat menimbulkan bahaya sengatan listrik.

Sambungan bautFishplate di antara 2 rel yang disambung

Pada sambungan ini digunakan suatu penyangga yang disebut sebagai fish plate yang dibautpada kedua rel yang disambung. Dengan sambungan yang demikian akan terasa pada saatberjalan dalam kereta api.

[2]

3


8 of 18 4/23/2013 9:24 AM

G. Jenis Jalan Rel Kereta Api1.1. Monorel2.

Monorel adalah sebuah metro atau rel dengan jalur yang terdiri dari rel tunggal, berlainan denganrel tradisional yang memiliki dua rel paralel dan dengan sendirinya, kereta lebih lebar daripadarelnya. Biasanya rel terbuat dari beton dan roda keretanya terbuat dari karet, sehingga tidaksebising kereta konvensional.

Gambar 1. Monorel (id.wikipedia.org/wiki/Monorel)

Tipe Monorel

Sampai saat ini terdapat dua jenis monorel, yaitu:

Tipe straddle-beam dimana kereta berjalan di atas rel.Tipe suspended dimana kereta bergantung dan melaju di bawah rel.

2. Rack Railway1.

Jalur rel gigi (rack railway) ialah sistem rel pegunungan (elevasi kemiringan hingga sekitar 6%, dimana rel biasa elevasi kemiringan maksimum hanya 1%) dengan rel bergigi khusus yang dinaiki diatas bantalan rel antara rel yang terbentang. Kereta api dicocokkan dengan 1 roda gigi ataulebih yang yang bertautan dengan rel para-para ini. Ini memungkinkan lokomotif mengangkat KA melalui lereng yang curam.

Gambar.2 Rack Reilway

Berbagai macam sistem jalur rel gigi telah dikembangkan:

Sistem Riggenbach menggunakan rak tangga, membentuk plat baja yang dihubungkan rujibulat pada jarak yang beraturan. Sistem Riggenbach merupakan sistem pertama yangditemukan, dan menderita masalah di mana rak tertentunya lebih rumit dan mahal untukdibangun daripada sistem lain. Terkadang sistem ini dikenal sebagai sistem Marsh, karenapenemuan serempak oleh penemu Amerika, Syvester Marsh, pembangun jalur rel MountWashington.Sistem Abt ditemukan oleh Roman Abt, insinyur lokomotif Swiss yang mengerjakan jalur yangdiperlengkapi dengan sistem Riggenbach, sebagai sistem rak yang diperbaiki. Rak Abtmenonjolkan plat baja yang naik secara vertikal dan sejajar dengan rel, dengan gigi rak yangdimesinkan ke profil tepat padanya. Ini memakai gigi ujung sayap lokomotif yang lebih lancardaripada sistem Riggenbach. 2 atau 3 set paralel plat rak Abt digunakan, dengan sejumlahujung sayap yang menggerakkan pada lokomotif yang berhubungan, untuk memastikanbahwa 1 gigi ujung sayap selalu digunakan dengan aman.Sistem Abt ditemukan oleh Roman Abt, insinyur lokomotif Swiss yang mengerjakan jalur yangdiperlengkapi dengan sistem Riggenbach, sebagai sistem rak yang diperbaiki. Rak Abtmenonjolkan plat baja yang naik secara vertikal dan sejajar dengan rel, dengan gigi rak yangdimesinkan ke profil tepat padanya. Ini memakai gigi ujung sayap lokomotif yang lebih lancardaripada sistem Riggenbach. 2 atau 3 set paralel plat rak Abt digunakan, dengan sejumlahujung sayap yang menggerakkan pada lokomotif yang berhubungan, untuk memastikanbahwa 1 gigi ujung sayap selalu digunakan dengan aman.


9 of 18 4/23/2013 9:24 AM

Sistem Strub mirip dengan Abt namun hanya menggunakan 1 baris plat rak yang lebih lebar.Merupakan sistem rak termudah untuk dibiayai dan telah banyak terkenal.Sistem Locher menggunakan gigi gir yang dipotong di sisinya daripada di atas rel, digunakanoleh 2 roda gigi di lokomotif. Sistem ini memungkinkan penggunaan pada tanjakan daripadasistem lain, yang giginya bisa melompat dari rak. Digunakan di jalur rel Gunung Pilatus.Sistem menurun (sebenarnya bukan sistem rak/para-para) menggunakan rel tengah yangtimbul yang dipegang dengan mekanisme pada mesin.

H. Kelebihan Dan Kekurangan1.

Kelebihan:

Membutuhkan ruang yang kecil baik ruang vertikal maupun horizontal. Lebar yangdiperlukan adalah selebar kereta dan karena dibuat di atas jalan, hanya membutuhkan ruanguntuk tiang penyangga.Terlihat lebih “ringan” daripada kereta konvensional dengan rel terelevasi dan hanya menutupisebagian kecil langit.Tidak bising karena menggunakan roda karet yang berjalan di beton.Bisa menanjak, menurun, dan berbelok lebih cepat dibanding kereta biasaLebih aman karena dengan kereta yang memegang rel, risiko terguling jauh lebih kecil. Resikomenabrak pejalan kaki pun sangat minim.Lebih murah untuk dibangun dan dirawat dibanding kereta bawah tanah.

Kekurangan:

Dibanding dengan kereta bawah tanah, monorel terasa lebih memakan tempat.Dalam keadaan darurat, penumpang tidak bisa langsung dievakuasi karena tidak ada jalankeluar kecuali di stasiun.

I. Bantalan RelBantalan rel beton.

Bantalan rel adalah landasan tempat rel bertumpu dan diikat dengan penambat rel oleh karenaitu harus cukup kuat untuk menahan beban kereta api yang berjalan di atas rel. Bantalandipasang melintang rel pada jarak antara bantalan dengan bantalan sepanjang 0,6 meter.

Jenis bantalan- Bantalan kayuBantalan kayu merupakan bantalan yang pertama sekali digunakan dalam dunia kereta api, sertadigunakan di jembatan karena kayu lebih elastis dari beton. Kelemahan kayu adalah daya tahanyang tidak terlalu lama terutama didaerah yang hujan dan kelembabannya tinggi.

- Bantalan betonBantalan beton dibuat dari beton bertulang prategang, pada bantalan beton juga sekaligusditempatkan angker penambat. Keunggulan dari bantalan beton adalah daya tahan terhadapcuaca dibanding dengan bantalan kayu.


10 of 18 4/23/2013 9:24 AM

- Bantalan bajaTerbuat dari pelat baja, biasanya dipasang pada lengkungan, tidak pada keseluruhan lintasankereta api karena harganya lebih mahal dari bantalan beton.

- Bantalan SlabSlab track, System “Rheda 2000″, sebelum dicor dengan beton.

Adalah bantalan yang langsung menjadi satu dengan badan jalan yang dicor dalam bentuk slab.Pengerjaan harus sangat teliti untuk mendapatkan kualitas penggunaan yang nyaman. Investasiuntuk pembangunan lintasan dengan bantalan slab lebih besar dari bantalan beton atau bajatetapi biaya perawatannya jauh lebih rendah. Digunakan untuk membangun lintasan kereta apicepat, lintasan yang arus lalu lintas kereta apinya tinggi.

J. Penentuan Dimensi Rel1.

Penentuan dimensi rel didasarkan kepada tegangan lentur yang terjadi pada dasar rel akibatbeban dinamis roda kendaraan (Sbase). Tegangan ini tidak boleh melebihi tegangan ijin lenturbaja (Si). Jika suatu dimensi rel dengan beban roda tertentu menghasilkan Sbase < Si, makadimensi ini dianggap cukup.

Tabel 5.4 Dimensi profil R 42, R 50, R 54 dan R 60

K. UMUR REL1.

Panjang pendeknya umur rel ditentukan oleh mutu rel (berkaitan dengan komposisi bahan kimiapenyusun rel), keadaan lingkungan dan beban yang bekerja (daya angkut lintas). Dalamperencanaan struktur jalan rel, perancangan umur rel diperlukan untuk memperkirakan umur aus,pemeliharaan dan tahun penggantian rel. Ini akan berkait dengan perencanaan keselamatanpergerakan kereta api di atas rel. Dalam proses perencanaan umur rel, dapat dilakukan denganpendekatan analisis melalui tiga aspek, yaitu :

Kerusakan pada ujung rel,1.Keausan rel, baik pada bagian lurus maupun tikungan,2.Lelah.3.

1. Kerusakan pada ujung rel1.

Sebelum digunakannya rel panjang dan menerus, biasanya digunakan rel pendek dengan panjang6,8 hingga 10 meter pada struktur jalan rel. Oleh karena itu, jalur rel yang panjang diperlukanbatangan rel dan konstruksi sambungan diantara rel yang lebih banyak. Salah satu indikasi yangmenentukan batasan umur rel disini adalah kerusakan rel pada sambungan. Beberapa kerusakanyang ditimbulkan diantaranya diakibatkan oleh :

Beban gandar yang berlebihan (overload),1.Lebar celah yang terlalu besar,2.Mutu rel,3.Beda tinggi diantara rel-rel di konstruksi sambungan,4.Diameter roda yang kecil,5.Kondisi kendaraan rel,6.


11 of 18 4/23/2013 9:24 AM

Jari-jari permukaan rel,7.Kekakuan jalan rel dan8.Kecepatan kendaraan rel.9.

Kerusakan pada ujung rel di sambungan di atas akan mengakibatkan adanya kerusakan terhadapstruktur jalan rel oleh hantaman roda pada sambungan. Beberapa contoh implikasi kerusakanstruktur jalan rel tersebut adalah :

Tercabutnya tarpon dari bantalan,1.Retaknya pelat sambungan rel,2.Longgarnya baut-baut sambungan rel,3.Pemompaan Lumpur di bawah bantalan yang berakibat rendahnya umur bantalan, dan4.Ketidakstabilan geometrik.5.

Kerusakan-kerusakan di atas dapat dicegah dengan melakukan pemeliharaan dan perbaikankerusakan pada ujung rel dengan cara :

Melakukan pengerasan pada ujung rel (end hardened layer),1.Pengelasan pada kerusakan rel di sambungan, dan2.Pola pemeliharaan rel yang baik.3.

2. Perhitungan Nilai Keausan Rel1.

Pada umumnya rel diukur berdasarkan nilai keausan yang terjadi. Meskipun demikian, semakinmeningkatnya beban gandar (untuk lalu lintas tinggi), umur rel tidak hanya diukur berdasarkankeausanmelainkan dipertimbangkan pula masalah kelelahan dan shelling.

3. Perhitungan Umur Rel berdasarkan Kelelahan1.

Jalan rel adalah struktur elastis yang dibebani secara siklus (cyclic), oleh itu, bahaya lelah sangatmungkin terjadi. Ciri kerusakan ini adalah dimulainya retak yang semakin lama semakin melebardan diakhiri dengan patah. Pada kenyataannya, beban lalu lintas yang berat lebih memberikankontribusi dominan terhadap penentuan umur rel. Jika tegangan total di kepala rel, akibat bebankombinasi tegangan lentur, kontak dan suhu melebihi tegangan lelah maka umur rel dihitungberdasarkan umur lelah.

M. STABILITAS REL PANJANG1.

Menurut PD 10 tahun 1986, rel dapat diklasifikasikan sesuai dengan panjangnya, meliputi :

Rel Standar, dengan panjang 25 meter (sebelumnya 6 – 10 meter)1.Rel Pendek, dengan panjang maksimum 100 meter atau 4 x 25 meter2.Rel Panjang, adalah rel yang mempunyai panjang statis, yaitu daerah yang tidak terpengaruhpergerakan sambungan rel, biasanya dengan panjang minimal 200 meter

3.

1. Penentuan Panjang Minimum Rel Panjang1.

Permasalahan yang ditimbulkan dalam rel panjang adalah penentuan panjang minimal relpanjang yang diakibatkan oleh dilatasi pemuaian sebagaimana dituliskan dalam persamaan berikut


12 of 18 4/23/2013 9:24 AM

:

D L = L ´ a ´ DT

dimana :

DL = Pertambahan panjang (m)

L = Panjang rel (m)

a = Koefisien muai panjang (˚ C )

DT = Kenaikan temperature (˚ C)

Menurut hukum Hooke, gaya yang terjadi pada rel dapat diturunkan menjadi persamaan sebagaiberikut :

dimana :

E = modulus elastisitas Young (kg/cm )

A = luas penampang (cm )

Gaya longitudinal (Longitudinal Creep Resistance)

Gambar 5.10 Kerusakan akibat gaya longitudinal

(Hidayat & Rachmadi, 2001)

Gambar 5.10 menunjukkan kerusakan pada rel panjang akibat gaya longitudinal. Gayalongitudinal (Longitudinal Creep Resistance) pada rel panjang dapat ditentukan melalui pengaruhperubahan suhu, sebagai berikut :

Gaya akibat suhu

P = EA a (t-tp)

dimana,

P : gaya longitudinal akibat perubahan suhu,

E : modulus elastisitas baja

t : suhu pemasangan

-1

2

2

p


13 of 18 4/23/2013 9:24 AM

Dalam penentuan suhu pemasangan, PD. No.10 tahun 1986 memberikan aturan bahwa untuk relukuran standar dan rel pendek yang panjangnya 50 m ditentukan sebesar 20˚C yaitu suhuterendah yang pernah diperoleh pada pengukurannya di Semarang sedangkan rel lainnya diambilsuhu tertinggi yang menghasilkan besar celah maksimum 16 mm (Penjelasan PD.10 tahun 1986hal. 3-17 s.d. 3-18). Batas suhu maksimum untuk semua jenis rel ditentukan sebagai suhutertinggi yang menghasilkan celah sebesar 2 mm.

3. Gaya Tekuk (Buckling Force)1.

Gaya Tekuk (Buckling Force) dapat ditentukan dengan persamaan :

dimana,

Is = momen inersia (2 Iy) (cm )

E = modulus elastisitas rel = 2,1.10 kg/cm

C = koefisien torsi penambat (tm/rad, kgm/rad)

D = jarak bantalan (cm)

W = tahanan lateral balas (kg/meter)

l = panjang ketidaklurusan (meter)

Qb = ketidaklurusan, misalignment (meter/cm/mm)

Beberapa koefisien jalan rel diatas ditentukan dari pengujian di laboratorium, seperti:

a. Tahanan Torsi Penambat,1.

Nilai koefisien torsi penambat diperolehi dari pengujian terhadap penambat di laboratorium. Satuankoefisien yang diperolehi adalah ton inch/rad .

b. Tahanan Momen Lateral1.

Tahanan momen lateral dapat diketahui dengan pengujian tahanan momen lateral dari struktur rel,penambat dan bantalan.

Gambar 5.13 Pengujian tahanan momen lateral di laboratorium


c. Tahanan Balas1.

Tahanan balas (ballast resistance) dapat diketahui dengan pengujian tahanan lateral danlongitudinal balas. Tahanan lateral dapat diperbesar dengan memperberat bantalan,

4

6 2

0.5


14 of 18 4/23/2013 9:24 AM

penggemukan bahu jalan dan memakai safety caps.

Gambar 5.14 Pengujian tahanan balas di laboratorium


Relevansi fisika terhadap bidang ke sipilan.

Jalan rel dapat kita hubungkan atau relevansikan ke bidang ilmu ke sipilan, seperti halnyahubungan jalan rel dengan stabilitas, elastisitas dan gaya gesek.

1. Hubungan stabilitas dengan jalan rel1.

Jalan rel yang stabil dapat mempertahankan struktur jalan pada posisi yang tetap/semula (vertikaldan horisontal) setelah pembebanan terjadi. Untuk ini diperlukan balas dengan mutu dankepadatan yang baik, bantalan dengan penambat yang selalu terikat dan drainasi yang baik.

2. Hubungan elastisitas dengan jalan rel1.

Elastisitas diperlukan untuk kenyamanan perjalanan kereta api, menjaga patahnya as roda,meredam kejut, impact, getaran vertikal. Jika struktur jalan rel terlalu kaku,misalnya denganpemakaian bantalan beton,maka untuk menjamin keelastikan struktur dapat menggunakan pelatkaret (rubber pads) di bawah kaki rel.

3. Hubungan gaya gesek dengan jalan rel1.

Gaya gesek adalah gaya yang berarah melawan gerak benda atau arah kecenderungan bendaakan bergerak. Gaya gesek muncul apabila dua buah benda bersentuhan.

Gaya gesek (Ff) dari benda yang bergerak di atas suatu papan permukaan

Gaya gesek adalah gaya yang berarah melawan gerak benda atau arah kecenderungan bendaakan bergerak. Gaya gesek muncul apabila dua buah benda bersentuhan. Benda-benda yangdimaksud di sini tidak harus berbentuk padat, melainkan dapat pula berbentuk cair, ataupun gas.Gaya gesek antara dua buah benda padat misalnya adalah gaya gesek statis dan kinetis,sedangkan gaya antara benda padat dan cairan serta gas adalah gaya Stokes.

Gaya gesek dapat merugikan atau bermanfaat. Panas pada poros yang berputar, engsel pintuyang berderit, dan sepatu yang aus adalah contoh kerugian yang disebabkan oleh gaya gesek.Akan tetapi tanpa gaya gesek manusia tidak dapat berpindah tempat karena gerakan kakinyahanya akan menggelincir di atas lantai. Tanpa adanya gaya gesek antara ban mobil dengan jalan,mobil hanya akan slip dan tidak membuat mobil dapat bergerak. Tanpa adanya gaya gesek jugatidak dapat tercipta parasut.

GAYA GESEK STATIS

Gaya Gesek Statis bekerja pada saat kedua permukaan benda yang bersentuhan relatif diam satusama lain atau ketika benda hampir bergerak. Sehingga jika di jabarkan dengan hukum Newton,jumlah gaya yang bekerja adalah 0. Dimana kita ketahui bahwa sesuai dengan hukum Newton,jumlah gaya yang bekerja sama dengan massa dikalikan dengan percepatan (F = m.a). Karenabenda hampir bergerak (belum bergerak), berarti benda tidak memiliki kecepatan dan dengan


15 of 18 4/23/2013 9:24 AM

begitu benda tidak memiliki percepatan/perlambatan, sehingga jumlah gayanya adalah 0. Jadibesar maksimalnya gesekan statis adalah ketika benda tepat hampir bergerak. Sehingga dapatdisimpulkan bahwa besarnya gaya gesek statis adalah antara 0 sampai dengan maksimalnya (0 <f < f ).

Besarnya gaya gesek statis dapat dicari dengan rumus:

dengan:f = Gaya Gesekµ = Koefisien Gesek StatisN = Gaya Normal

GAYA GESEK KINETIS

Gaya Gesek Kinetis bekerja pada saat ada gerak relatif antara kedua permukaan yangbersentuhan. Gaya gesek kinetis bekerja pada benda yang sedang melaju dengan sebuahkecepatan terminal. Dimana yang dimaksud dengan kecepatan terminal itu adalah kecepatantanpa percepatan atau perlambatan, bisa juga disebut kecepatan konstan. Karena benda bergerakdengan kecepatan konstan, maka sesuai dengan Hukum Newton, bahwa jumlah gaya yangbekerja adalah massa dikalikan dengan percepatan/perlambatan (F = m.s), jumlah gaya yangbekerja pada benda adalah 0

Besarnya gaya gesek statis dapat dicari dengan rumus:

dengan:f = Gaya Gesekµ = Koefisien Gesek KinetisN = Gaya Normal

Besarnya koefisien gesek statis adalah tangen sudut dari kemiringan ketika benda tepat inginbergerak. Berikut adalah penjabaran rumus untuk mendapatkan besarnya koefisien gesek statis,

F = N – W.cosA = 0, sehingga N = W.cosAF = W.sinA – f = 0, sehingga f = W.sinA

kemudian dengan rumus gaya gesek diatas kita subsitusikan persamaannya, sehingga

µ = f : N µ = W.sinA : W.cosAµ = sinA : cosAµs = tanA

dengan:f = Gaya Gesek StatisFy = Jumlah gaya yang bekerja pada sumbu yFx = Jumlah gaya yang bekerja pada sumbu xW = Gaya Berat BendaA = Sudut Kemiringan Bendaµ = Koefisien Gesek StatisN = Gaya Normal

s smaks

g

s

g

k

y

x s s

s s

s

s

s

s


16 of 18 4/23/2013 9:24 AM

Gaya gesekan yang terjadi sewaktu benda tidak bergerak disebut gaya gesekan statis.

Gaya gesekan yang terjadi sewaktu benda bergerak disebut gaya gesekan kinetis.

Besar gaya gesekan statis lebih besar dari gaya gesekan kinetis

Contoh gaya gesekan yang menguntungkan

Gaya gesekan pada rem dapat memperlambat laju kendaraanGaya gesekan pada alas sepatu dengan jalan, jika jalan licin orang yang berjalan bisatergelincir

Contoh gaya gesekan yang merugikan:

Gaya gesekan antara udara dengan mobil dapat menghambat gerak mobil.Adanya gaya gesekan pada roda dan porosnya, sehingga dapat mengakibatkan aus

BAB V

KESIMPULAN

Rel digunakan pada jalur kereta api. Rel mengarahkan/memandu kereta api tanpa memerlukanpengendalian. Rel merupakan dua batang rel kaku yang sama panjang dipasang pada bantalansebagai dasar landasan. Rel-rel tersebut diikat pada bantalan dengan menggunakan paku rel,sekrup penambat, atau penambat e (seperti penambat Pandrol). Rel biasanya dipasang di atasbadan jalan yang dilapis dengan batu kericak atau dikenal sebagai Balast. Balast berfungsi padarel kereta api untuk meredam getaran dan lenturan rel akibat beratnya kereta api. Untukmenyeberangi jembatan, digunakan bantalan kayu yang lebih elastis ketimbang bantalan beton.

Relevansi fisika terhadap bidang kesipilan ialah gaya gesek kinetis terhadap jalan rel kereta apisebab, gaya gesek yang terjadi pada saat roda kereta api bergesekan dengan bantalan rel.Relevansi fisika lain ialah stabilitas serta elastisitas.

Search …

Recent PostsRelevansi Fisika Terhadap Bidang Kesipilan


17 of 18 4/23/2013 9:24 AM

ArchivesJanuary 2013

Twitter Updates9 people followed me and one person unfollowed me // automatically checked by fllwrs.com 1 week ago

Follow @utaripramesti

CategoriesUncategorized

utaripramesti

View Full Profile →

MetaRegisterLog inEntries RSSComments RSSWordPress.com

Blog at WordPress.com. | Theme: Monster Theme by Automattic.


18 of 18 4/23/2013 9:24 AM

uncategorized _ civil.pdf

Documents