1
BAB I
PENDAHULUAN
Adapun pada bab pendahuluan ini meliputi Latar Belakang, Rumusan Masalah, Tujuan, Batasan Penelitian, serta Kerangka Penelitian sebagai berikut.
1.1. Latar Belakang
Berbagai macam metode transportasi dapat ditemui, mulai dari transportasi ringan seperti motor dan mobil, hingga transportasi berat seperti kapal, pesawat dan kereta api. Selain menjadi sarana transportasi publik, berbagai macam alternatif transportasi ini juga digunakan sebagai media pengiriman barang melalui darat, laut, maupun udara. Barang yang diangkut dapat berupa komoditas, seperti paket dan barang dagangan, maupun kargo-kargo dari berbagai sektor bisnis dan industri.
Proses penentuan metode transportasi barang ini menjadi faktor penting bagi perkembangan dalam sektor industri, karena hal ini dapat berdampak langsung terhadap efisiensi suatu industri.
Dari sekian banyak metode transportasi, dibutuhkan metode yang dapat memenuhi kebutuhan industri dalam segi efisiensi waktu dan biaya, serta efektivitas dalam rantai logistik secara keseluruhan. Penggunaan kereta api sebagai transportasi kargo memiliki efisiensi lebih tinggi apabila dilihat dari segi energi yang dikonsumsi per berat dan jarak yang ditempuh apabila dibandingkan dengan metode-metode transportasi yang lain. Akan tetapi transportasi menggunakan kereta api tidak memiliki fleksibilitas yang dimiliki oleh metode transportasi darat lainnya seperti truk kargo, terutama untuk tempat-tempat yang tidak memiliki akses langsung terhadap rel kereta.
Selain konstruksi kereta api itu sendiri, terdapat bagian dari metode transportasi kereta api yang tidak kalah penting, yaitu rel kereta api. Rel kereta ini terdiri dari beberapa bagian penting. Yang pertama adalah batang besi baja (rail), yang terbuat dari besi maupun baja bertekanan tinggi. Bagian ini merupakan bagian yang melakukan kontak langsung dan menerima tekanan pertama kali dari roda kereta api. Kemudian terdapat sleeper atau bantalan rel yang terbuat dari berbagai
2 macam bahan mulai dari kayu sampai beton bertulang (concrete). Setelah itu terdapat plat landas yang terbuat dari kayu maupun besi, yang terletak di antara sleeper dan batang rel. Selain komponen-komponen tersebut juga terdapat penambat rel yang menjaga rel agar tetap menyatu dengan sleeper-nya, plat besi penyambung (jointbar) yang menghubungkan dua batang rel, dan rail anchor untuk menahan rel pada saat rel tersebut memuai.
Konstruksi dan maintenance rel kereta juga menjadi pertimbangan yang penting dalam operasi kereta api, terutama untuk keamanan beroperasi. Salah satu bagian yang paling penting dalam memastikan keamanan operasi rel kereta api adalah sleeper atau bantalan rel kereta api, karena kegagalan komponen ini dapat berakibat fatal. Seperti kasus Kereta Api Pasundan pada tahun 2016, yang terjadi insiden derailment atau anjlok, dikarenakan sleeper yang rusak, sehingga satu jalur rel kereta api harus menghentikan operasi sampai sleeper yang rusak diganti. Itulah mengapa penting sekali untuk meningkatkan kualitas dari sleeper.
Untuk menanggapi masalah tersebut, digunakan material bantalan prestressed concrete, atau beton yang telah diberi tegangan dalam desainnya untuk menetralkan tegangan yang muncul ketika bagian tersebut diberi beban, untuk meningkatkan ketahanan sleeper pada rel yang lingkungan operasinya terkena beban secara berulang-ulang. Namun terdapat tantangan baru pada concrete sleeper, yang mana pada praktiknya sering dilakukan pengeboran untuk mengakomodasi berbagai macam sensor dan kabel equipment. Hal tersebut dapat mengurangi performa dari sleeper rel kereta api ini.
Oleh karena itu, akan dilakukan pada penelitian ini simulasi Finite Element Method pada sleeper kereta dengan kondisi kecepatan dan beban kereta tertentu untuk melihat tingkat ketahanan railroad sleeper.
1.2. Rumusan Masalah
Adapun rumusan masalah pada penelitian ini yaitu:
1. Bagaimana pemodelan struktur dan interaksi roda dan rel kereta terhadap sleeper rel kereta dengan software CAE?
2. Bagaimana cara interpretasi dan menganalisis hasil interaksi roda dan rel kereta terhadap sleeper rel kereta dengan software CAE?
3. Bagaimana pengaruh variasi diameter hole terhadap ketahanan sleeper?
3
1.3. Tujuan
Penelitian ini memiliki tujuan sebagai berikut:
1. Mengetahui pemodelan struktur dan interaksi roda dan rel kereta terhadap sleeper rel kereta dengan software CAE.
2. Bagaimana cara menginterpretasi dan menganalisis hasil interaksi roda dan rel kereta terhadap sleeper rel kereta dengan software CAE.
3. Mengetahui pengaruh variasi diameter hole terhadap ketahanan railroad sleeper.
1.4. Batasan Masalah
Penelitian ini dibatasi beberapa hal berikut:
1. Tipe sleeper yang digunakan adalah hasil manufaktur CEMEX dengan dimensi yang telah ditentukan
2. Material sleeper yang digunakan adalah beton C50/60
3. Material rel kereta, roda kereta dan tendon sleeper adalah baja.
1.5. Manfaat
Adapun manfaat yang akan didapatkan setelah melakukan penelitian ini yaitu:
1. Mengetahui proses pemodelan struktur sleeper rel kereta.
2. Mengetahui pengaruh diameter hole terhadap kekuatan sleeper rel kereta.
3. Dapat menjadi referensi untuk perkembangan dan pembangunan rel kereta ke depannya.
4
1.6. Kerangka Penelitian
Gambar 1.1 Kerangka Penelitian
Kerangka penelitian yang berjudul Simulasi Numerik Pengaruh Diameter Service Hole terhadap Ketahanan Prestressed Concrete Sleeper Kereta Angkut ini menjelaskan alur berpikir dalam proses pengerjaan penelitian mulai latar belakang hingga hasil penelitian. Dimulai dari metode transportasi darat kereta api, di mana penulis meneliti bagian railway, atau lebih tepatnya komponen sleeper. Komponen ini terdapat beberapa jenis, mulai dari kayu hingga beton. Yang menjadi spesimen penelitian ini adalah sleeper beton dengan spesifikasi sifat material C50/60. Pada penelitian ini dianalisis pengaruh diameter dari service hole yang menjadi kebutuhan lapangan untuk pemasangan berbagai macam komponen penunjang pada sleeper. Metode penelitian yang dilakukan adalah simulasi numerik, yang menghasilkan nilai tegangan, displacement, dan gaya reaksi.
Kereta Api
Railway
Roda
Rel
Sleeper Jenis
Kebutuhan Lapangan
Service Hole
Besi Beton Kayu
Ukuran
Variabel Kontrol Beton C50/60
Variabel Independen Diameter (mm)
Metode
Studi Literatur Simulasi
Numerik Desain
Model
Validasi Model Proses
Simulasi Hasil
Simulasi:
Tegangan (Mpa), Displacemen
t(mm), Reaction
Force
Variabel Kontrol Impact Load
