Metode Pemasangan
Bantalan, Alat Penambat dan Rel
Ir. Yustina Nurhayati, MT., IPP.
Persyaratan Bantalan Menurut PM 60 Tahun 2012
Jenis bantalan antara lain : a. Bantalan kayu
b. Bantalan besi c. Bantalan beton
Sesuai dengan kegunaannya, dibedakan bantalan untuk : a. Pada lintas biasa
b. Pada jembatan c. Pada wesel-wesel Ukurannya juga berbeda :
a. Untuk bantalan biasa 22 X 13 X 200 cm b. Untuk bantalan jembatan22 X 18 X 180 cm c. Untuk bantalan wesel 22 X 13 X 320 cm
Karena kayu sudah langka/sulit dan mahal juga kebanyakan kayu muda sekarang mulai diganti dengan bantalan beton. Ukurannya 23 X 20 X 200 cm.
Ada beberapa macam bantalan beton Monoblog dan Biblog dan selalu menggunakan penambat elastik.
BANTALAN
Bantalan kayu mempunyai bentuk prisma dengan tebal 15 cm, lebar 25 cm, panjang antara 260 sampai 270 cm dan berat kurang lebih 100 kg, yang berarti
penggantiannya dapat dilakukan dengan tenaga manusia.
Bantalan Kayu
Gambar Bantalan Kayu Dengan Penambat DE
Jenis-jenis bantalan kayu yang dipergunakan:
a. Bantalan kayu lunak (kayu pinus). Karena kekuatan tekan yang tegak lurus pada butiran kayu lunak ini tidak besar, maka di antara rel dan bantalan dipasang pelat landas baja untuk menyebarkan beban ke permukaan yang lebih luas. Tetapi lama kelamaan pelat landas ini melesak ke kayu dan menimbulkan celah yang dapat dimasuki air yang akhirnya mengakibatkan kerusakan alat penambat lebih cepat.
Keadaan ini dapat dihambat dengan memberi lapisan dari bahan sintetis pada
permukaan bantalan yang menempel pada rel. Prosedur ini telah dilaksanakan oleh NS dan secara umum dapat meningkatkan umur bantalan dengan 50%.
b. Bantalan kayu keras (beech, oak dan kayu tropis). Jenis ini lebih kuat dan lebih tahan lama. Bantalan kayu keras ini digunakan pada wesel dan jalan silang serta tempat yang alat penambatnya tidak menggunakan pelat landas.
Bantalan untuk wesel dan jalan silang yang disebut tumpuan adalah bantalan biasa tetapi lebih panjang, sampai 7,50 m, dan harus benar-benar rata agar dapat dipasang di wesel. Sedangkan bantalan jembatan mempunyai ukuran tesendiri untuk dipasang pada jembatan besi.
Bantalan Kayu
Setelah diterima, bantalan kayu harus melalui beberapa tahap perlakuan berikut ini sebelum dipasang:
a. dikeringkan selama lebih kurang 9 bulan sampai kelembabannya turun mencapai 20 – 25%, relatif terhadap berat kayu kering.
b. menghaluskan permukaan yang menjadi tumpuan;
c. membuat lobang untuk alat penambat;
d. mengikat dengan plat baja untuk membatasi keretakan;
e. mengawetkan dengan menggunakan creosot untuk menangkal pengaruh biologis seperti jamur, serangga dll. Creosot disemprotkan ke bantalan dengan tekanan tinggi kemudian disedot dengan penghisap;
f. pemasangan alat penambat.
Umur bantalan kayu tergantung dari jenis kayunya, untuk kayu pinus antara 20 – 25 tahun, beech 30 – 40 tahun dan oak 40 – 50 tahun. Berlawanan dengan jenis kayu
lainnya, kayu beech harus selalu diberi creosot dari waktu ke waktu agar dapat berumur panjang karena sangat mudah kena pengaruh jamur dan mudah lapuk. Secara
keseluruhan usia pakai bantalan kayu yang telah diawetkan tidak tergantung pada cuaca tetapi pada pengaruh mekanis yang diterimanya.
Bantalan Kayu
Keunggulan dan kelemahan bantalan kayu:
Keunggulan:
a. lebih elastis;
b. jika terjadi derailment atau anjlogan kerusakan tidak fatal;
c. harga terjangkau dan banyak terdapat di daerah tropis;
d. mudah diset jarak antara 2 rel (gauge).
Kelemahan:
a. umur relatif pendek tergantung jenis kayunya;
b. perlu diawetkan;
c. mudah pecah;
d. perlu pelat landas.
Bantalan Kayu
Bantalan Kayu
1) Pada jalur lurus bantalan baja mempunyai ukuran : Panjang : 2000 mm
Lebar atas : 144 mm Lebar bawah : 232 mm Tebal baja : minimal 7 mm
2) Mutu baja yang dipakai untuk bantalan baja, harus memenuhi ketentuan Peraturan Bahan jalan Rel Indonesia (PBJRI).
3) Bantalan baja pada bagian tengah bantalan maupun pada bagian bawah rel, harus mampu menahan momen sebesar = 650 kg-m
4) Bentuk penampang melintang bantalan baja harus mempunyai bentukan kait keluar pada ujung bawahnya.
5) Bentuk penampang memanjang bantalan baja harus mempunyai bentukan kait ke dalam pada ujung – ujung bawah.
Bantalan Besi
Keunggulan dan kelemahan bantalan besi:
Keunggulan:
a. usia pakainya lama;
b. ketepatan ukurannya tinggi;
c. residual value-nya positif.
Kelemahan:
a. pembuatannya harus mempunyai pabrik baja;
b. perawatan dengan mesin pecok tidak optimal;
c. harganya relatif mahal;
d. jika terjadi derailment atau anjlogan, bantalan bengkok;
e. pada kecepatan tinggi, kereta api tidak nyaman.
Bantalan Besi
Bantalan Besi
Perkembangan dan penggunaan bantalan beton mengalami peningkatan yang cepat setelah Perang Dunia II karena semakin langkanya kayu, digunakannya RPM dan peningkatan teknologi beton dan berkembangnya teknik pratekan.
Ada dua jenis bantalan beton:
a. Bantalan beton balok ganda. Jenis ini terdiri atas dua buah balok beton yang diperkuat yang dihubungkan dengan batang atau pipa. NS saat ini menggunakan bantalan beton ganda dengan R 54 pada lintas yang baru. Kedua balok dihubungkan dengan pipa dari bahan sintetis yang diisi dengan beton yang diperkuat. Permukaan atasnya mempunyai kemiringan 1:40, yaitu sesuai dengan kemiringan rel. Beratnya kurang lebih 210 kg. Gambar a menunjukkan lintas TGV milik SNCF yang
menggunakan bantalan beton balok ganda dengan penambat Nabla.
b. Bantalan beton balok tunggal. Bantalan ini berbentuk batang dengan ukuran yang hampir sama dengan bantalan kayu. Gambar b menunjukkan jalan rel yang
menggunakan bantalan beton balok tunggal dengan penambat Pandrol.
Bantalan Beton
Gambar Bantalan Beton Balok Ganda Yang Digunakan Oleh NS
b. Bantalan Beton Pratekan
a. Bantalan Beton Penambat Nabla
1) Bantalan Beton Pratekan Blok Tunggal dengan proses ‘pretension’
a) Pada jalur lurus bantalan beton pratekan dengan proses ‘pretension’
mempunyai ukuran panjang : L = 1 + 2 αΦ
Dimana : 1 = jarak antara kedua sumbu vertikal rel (mm) α = 80 sampai 160
Φ = diameter kabel baja prategang (mm)
b) Mutu campuran beton harus mempunyai kuat tekan karakteristik tidak kurang dari 500 kg/cm2, mutu baja untuk tulangan geser tidak kurang dari U – 24 dan mutu baja prategang ditetapkan dengan tegangan putus minimum sebesar
17.000 kg/cm2.
c) Bantalan beton pratekan dengan proses ‘pretension’, harus mampu memikul momen minimum sebesar :
Bagian Momen (kg – m)
Bawah Rel + 1500
Tengah Bantalan - 765
Bantalan Beton
1) Bantalan Beton Pratekan Blok Tunggal dengan proses ‘pretension’
d) Bentuk penampang bantalan beton harus menyerupai trapesium, dengan luas penampang bagian tengah bantalan, tidak kurang dari 85% luas penampang bagian bawah rel. Pusat Berat Baja Prategang diusahakan sedekat mungkin dengan Pusat Berat Beton.
e) Pusat Berat baja Prategang harus selalu terletak pada daerah
f) Perhitungan kehilangan tegangan pada gaya prategang cukup diambil sebesar 20% gaya prategang awal. Kecuali jika diadakan hitungan teoritis, maka
diambil lain dari 20%.
Bantalan Beton
2) Jarak Bantalan
a) Baik bantalan beton, baja maupun kayu, pada jalan lurus jumlah bantalan yang dipergunakan adalah 1.667 buah tiap kilometer panjang.
b) Pada lengkungan jarak bantalan diambil sebesar 60 cm diukur pada rel luar.
3) Pengujian
Setelah perencanaan selesai, baik bantalan beton serta bantalan baja maupun bantalan kayu harus diuji kekuatannya dengan pengujian sebagai berikut : a) Uji beban statis
b) Uji beban dinamis c) Uji cabut
Pengesahan hasil uji dilakukan oleh pihak yang berwenang menguji.
Untuk bantalan beton, harus dilakukan pengujian tekan sebelum diadakan pengecoran.
Bantalan Beton
Keunggulan dan kelemahan bantalan beton:
Keunggulan:
a. bobotnya yang tinggi (200 – 300 kg) sangat berguna untuk kemantapan jalan rel yang menggunakan RPM;
b. cara perancangan dan pembuatannya lebih bebas;
c. relatif mudah dibuat.
Kelemahan:
a. kurang lentur dibanding kayu, pada badan jalan yang jelek mengakibatkan kecrotan.
b. rentan terhadap pengaruh rel keriting dan hasil las yang jelek;
c. resiko kerusakan karena pukulan/impact (anjlogan, bongkar muat, mata pecok);
d. beban dinamis dan tekanan balas bisa naik sampai 25%;
e. residual value-nya negatif.
Bantalan Beton
Bantalan Beton
Beberapa metode pemasangan bantalan pada jalur baru dapat
dilihat pada link berikut ini.
• https
://www.youtube.com/watch?v=zRCfHh_acdA
Untuk jalan kereta api kecepatan rendah ± 60 km/jam dapat digunakan:
a. Pelat landas b. Paku rel
c. Paku tirepon d. Doorken
e. Klem plat
Untuk jalan kereta api kecepatan 100 km/jam dapat digunakan : a. Base plate Pandrol
b. Pandrol klip c. Rubber pad d. DE klip
e. dan sebagainya
PENAMBAT
Antara rel satu dengan rel yang lain dihubungkan dengan plat sambung, dengan menggunakan baut-baut mur yang dipasang 4 buah – 6 buah tiap sambungan.
Jenis plat sambung untuk jalan rel ± 60 km/jam dapat dipakai antara lain : a. Plat sambung siku
b. Plat sambung sayap menggunakan 4 (empat) baut mur
Untuk jalan kereta api ± 100 km/jam menggunakan plat sambung tipis : a. Harman
b. Angle type
c. Baut sambung paling sedikit 4 – 6 buah
Alat penambat tersebut dibedakan dalam cara kerjanya : a. Penambat kaku → paku, tripon, klem plat, plat landas b. Penambat elastik → pandrol klip, DE klip
Penambat elastik cocok untuk rel yang berat dan panjang.
PENAMBAT
Persyaratan PENAMBAT menurut PM 60 Tahun 2012
Daya jepit umumnya > 1000 kg/f.
Komponen alat penambat elastis tidak semuanya berumur sama :
Rubber / Rail Pad : 8 tahun Insulator : 8 tahun
Clip : 25 tahun
Bantalan Beton : 50 tahun
Catatan : Tergantung dari passing tonage
Bila clamping force dibawah 1000 kg/f, maka harus dilakukan perawatan
Clamping Force
Alat Penambat Elastis
Metode Pemasangan Penambat
Pemasangan penambat yang benar yang benar adalah dengan menggunakan alat bantu yang disebut pen puller.
Banyak kesalahan teknis terkait metode pemasangan penambat yang sering dilihat. Penambat dipasang dengan dipukul menggunakan palu, hal ini dapat mengakibatkan kerusakan pada material penambat dan berkurangnya clamping force
• https://www.youtube.com/watch?v=hN9J9vq
1kbU
Gambar Pengujian Clamping Force
Rel di dalam konstruksi dibedakan 3 macam, yaitu : a. Rel standar ± 25 m dari pabrik
b. Rel pendek ± 100 m
c. Rel panjang > 200 m (PD 10) Komposisi Kimia rel antara lain : C 0.60 – 0.80%
Si 0.15 – 0.35%
Mn 0.90 – 1.10%
P maksimum – 0.035%
S maksimum – 0.025%
* Makin besar Mn, rel makin keras.
* Makin besar C, rel makin getas/rapuh.
* Makin berat rel makin besar dapat memikul muatan / axle load untuk kecepatan tinggi.
REL
Rel R.42
Standar Spesifikasi Teknis
Visual geometri A : tinggi
B : lebar alas kaki E : tinggi kepala rel C : lebar kepala F : tebal alas kaki G : Tinggi kaki
Ukuran penampang rel R.42 Berat dan toleransi ukuran.
Toleransi kesalahan berat per – 300 mm : - 0.50% dan +1.5% dari berat teori
Dan hal ini diperoleh dari toleransi ukuran sebagai berikut :
Panjang : + 10 mm
Tinggi rel : + 0.8 mm s/d - 0.4mm
Lebar kepala rel : + 0.8 mm s/d - 0.4 mm
Tebal kaki ( web ) : + 0.8 mm s/d - 0.4 mm
Lebar alas kaki rel : + 0.8 mm s/d - 0.125 mm
Penyimpangan ukuran Kepala Rel terhadap garis tegak lurus alas kaki ( sumbu - y ) : + 0.4 mm
Alas kaki seluruh batang rel harus rata, namun pelengkungan diperbolehan asal tidak melebihi : + 0.4 mm
Susunan Kimia
% C
% Si
% Mn
% P max
% S max H2 max ppm
0.60 – 0.80 0.15 – 0.35 0.90 – 1.10
0.035 0.025 2.00 Tensile
Test Alongation
N/mm2, min
% minimum 880 – 1030 10 Kekerasan BHN, minimum 340
SUMBU BERAT SUMBU BAUT D
B
A
C
R.42
E
F G
SUNBU BAUT
71
68.5 2414 1424
110
29.58 SUMBU BERAT13.5
138
R.42
Rel R.50
Standar Spesifikasi Teknis
Visual geometri A : tinggi
B : lebar alas kaki E : tinggi kepala rel C : lebar kepala F : tebal alas kaki G : Tinggi kaki
Ukuran penampang rel R.50 Berat dan toleransi ukuran.
Toleransi kesalahan berat per – 300 mm : - 0.50% dan +1.5% dari berat teori
Dan hal ini diperoleh dari toleransi ukuran sebagai berikut :
Panjang : + 10 mm
Tinggi rel : + 0.8 mm s/d - 0.4mm
Lebar kepala rel : + 0.8 mm s/d - 0.4 mm
Tebal kaki ( web ) : + 0.8 mm s/d - 0.4 mm
Lebar alas kaki rel : + 0.8 mm
Penyimpangan ukuran Kepala Rel terhadap garis tegak lurus alas kaki ( sumbu - y ) : + 0.4 mm
Alas kaki seluruh batang rel harus rata, namun pelengkungan diperbolehan asal tidak melebihi : + 0.4 mm
Susunan Kimia
% C
% Si
% Mn
% P max
% S max H2 max ppm
0.60 – 0.80 0.15 – 0.35 0.90 – 1.10
0.035 0.025 2.00 Tensile
Test Alongation
N/mm2, min
% minimum 880 – 1030 10 Kekerasan BHN, minimum 340
X 15
Y
153 14.1
31.576
4979.430
127 40
70 70
11 18 69.9
R 500 X
25.438.2
65 70
30.6 19 30.6
Y
R - 50
Rel R.54
Standar Spesifikasi Teknis
Visual geometri A : tinggi
B : lebar alas kaki E : tinggi kepala rel C : lebar kepala F : tebal alas kaki G : Tinggi kaki
Ukuran penampang rel R.54 Berat dan toleransi ukuran.
Toleransi kesalahan berat per – 300 mm : - 0.50% dan +1% dari berat teori
Dan hal ini diperoleh dari toleransi ukuran sebagai berikut :
Panjang : + 10 mm
Tinggi rel : + 0.8 mm s/d - 0.4mm
Lebar kepala rel : + 0.8 mm s/d - 0.4 mm
Tebal kaki ( web ) : + 0.8 mm s/d - 0.4 mm
Lebar alas kaki rel : + 0.8 mm s/d - 0.125 mm
Penyimpangan ukuran Kepala Rel terhadap garis tegak lurus alas kaki ( sumbu - y ) : + 0.4 mm
Alas kaki seluruh batang rel harus rata, namun pelengkungan diperbolehan asal tidak melebihi : + 0.4 mm
X Susunan
Kimia
% C
% Si
% Mn
% P max
% S max H2 max ppm
0.60 – 0.80 0.15 – 0.35 0.90 – 1.10
0.035 0.025 2.00 Tensile
Test Alongation
N/mm2, min
% minimum 880 – 1030 10 Kekerasan BHN, minimum 340
B
A
C
UIC54
E
D
G
F
X 16
Y
159 31.576.2
49.479.430.2
140
70 70
40
11 18 74.97
X
25.438.2
72.2 70
30.6 19 49.8
Y
R - 54
1 : 20
1 : 20
R 508
13.6 36.3
14.18
46.3
Rel R.60
Standar Spesifikasi Teknis
Visual geometri A : tinggi
B : lebar alas kaki E : tinggi kepala rel C : lebar kepala F : tebal alas kaki G : Tinggi kaki
Ukuran penampang rel R.60 Berat dan toleransi ukuran.
Toleransi kesalahan berat per – 300 mm : - 0.50% dan +1% dari berat teori
Dan hal ini diperoleh dari toleransi ukuran sebagai berikut :
Panjang : + 10 mm
Tinggi rel : + 0.8 mm s/d - 0.4mm
Lebar kepala rel : + 0.8 mm s/d - 0.4 mm
Tebal kaki ( web ) : + 0.8 mm s/d - 0.4 mm
Lebar alas kaki rel : + 0.8 mm s/d - 0.125 mm
Penyimpangan ukuran Kepala Rel terhadap garis tegak lurus alas kaki ( sumbu - y ) : + 0.4 mm
Alas kaki seluruh batang rel harus rata, namun pelengkungan diperbolehan asal tidak melebihi : + 0.4 mm
Susunan Kimia
% C
% Si
% Mn
% P max
% S max H2 max ppm
0.60 – 0.80 0.15 – 0.35 0.90 – 1.10
0.035 0.025 2.00 Tensile
Test Alongation
N/mm2, min
% minimum 880 – 1030 10 Kekerasan BHN, minimum 340
B
A
C
E
D
G
F
X
R.60
1 : 20
33
16.5
16.5
1 : 20
74.3 72
36 36
70.6 52 21
Y
33 37.15
75 75
150
80.95
14.3
37.5 51 13.5 19.528.75 28.2
3228.75 28.2 19.5
16.5 11.5
89.5
116.5
172 -
X -
- X -
R. 60
Misal : terdapat 2 (dua) buah lengkung berjari-jari R = 200 m dan R = 150 m.
Besarnya pelebaran, untuk d = 3000 mm dan R dalam mm.
Untuk R = 200 m,
Untuk R = 150 m,
Tebal flen roda KA = ± 38 mm ~ 40 mm.
Sehingga lebar alur guard rail adalah Untuk R = 200 m = 40+15 = 55 mm Untuk R = 150 m = 40+20 = 60 mm
GUARD RAIL
R mm W d 10
2
2
mm mm
W 10 15
200000 2
30002
mm mm
W 10 20
150000 2
30002
Untuk mengetahui besarnya gaya lateral kita harus mengetahui jenis lokomotif yang berjalan dalam lintas tersebut, atau rencana muatan yang ada di PT KAI yang terberat tekanan gandarnya (axle-load).
Untuk lokomotif jenis CC-202 tekanan gandar 18 ton (G).
Besarnya gaya lateral adalah
Untuk G = 18 ton
Kecepatan max V = 60 km/jam = 16.67 m/det Jari-jari lengkung R = 200 m
Gaya Lateral yang terjadi
F = m V2
R F =
G . V
2
g R
F = G
. V
2
g R
= 18.000 . 16,672
9.8 200
= 2551 kg
Alternatif kondisi beban yang bekerja pada guard rail
R min
(m) V maks
(km/jam) F (Kg)
100 40 2268
150 50 2362
200 60 2551
