Jembatan Pembebanan Jembatan Rel
Prasarana Kereta Api
Jalur dan stasiun kereta api termasuk fasilitas yang diperlukan agar sarana kereta api dapat dioperasionalkan (UU No.13/1992 Bab1 Pasal1 ayat7).
Struktur Jalan Rel
Struktur Jalan Rel adalah Struktur Elastik dengan pola distribusi beban yang cukup rumit.
Struktur Jalan Rel Konvensional (Teknologi Adhesi Dua Rel) : 1.
Struktur Bangunan Atas/Superstructure dengan komponen-komponen rel (rail), bantalan (sleeper/ties), penambatrel (fastening)
2.
Struktur Bangunan Bawah/Substructure dengan komponen-komponen balas (ballast), subbalas (subballast), tanah dasar (improved subgrade) dan tanah asli (subgrade)
Struktur Jalan Rel (Sepur/Spoor)
Klasifikasi (menurutLebar Sepur) Jalan rel dibedakan dalam 3 kelompok seperti: 1.
Sepur normal/standar (standard gauge) = 1435 mm : Eropa, Turki, USA, Japan, Malaysia (KLIA Express).
2.
Sepur lebar (broad gauge) = > 1435 mm : Rusia, Finlandia= 1524 mm, Sepanyol, Portugal, Pakistan, India = 1676 mm
3.
Sepur sempit (narrow gauge) = < 1435 mm : Indonesia, AmerikaLatin, Japan, AfrikaSelatan= 1067 mm, Malaysia (KTM Berhad), Thailand, Birma, Kamboja= 1000 mm
Klasifikasi (menurut kecepatan maks)
Klasifikasi menurut Tanjakan Lintas Kelandaian: 1.
Lintas Datar, kelandaian: 0 –10 ‰
2.
Lintas Pegunungan, kelandaian: 10 –40 ‰
3.
Lintas dengan Rel Gigi, kelandaian: 40 –80 ‰
4.
Kelandaian di emplasemen: 0 –1.5 ‰
Klasifikasi menurut Jumlah Jalur
1.
Jalur Tunggal: jumlah jalur di lintas bebas hanya satu, diperuntukkan untuk melayani arus lalu lintas angkutan jalan rel dari 2 arah.
2.
Jalur Ganda: jumlah jalur di lintas bebas > 1 ( 2 buah) dimana masing-masing jalur hanya diperuntukkan untuk melayani arus lalu lintas angkutan jalan rel dari 1 arah saja.
Klasifikasi menurut Daya Angkut
Beban dan Gaya pada Rel
Pembebanan Jalan Rel -1 Beban yang bekerja pada struktur jalan rel: 1. Gaya Vertikal,
Gaya ini adalah gaya dominan yang menyebabkan defleksi vertikal. Beban vertical yang dihasilkan dari: Gaya Lokomotif, Gaya Kereta, Gaya Gerbong. Beban vertical diperhitungkan berdasarkan beban gandarnya.
2. Faktor Dinamis,
Faktor dinamis diakibatkan oleh getaran-getaran kendaraan, akibat beban angina dan kondisi geometric jalan. Untuk mentransformasikan gaya statis ke dinamis digunakan formulasi TALBOT.
Pembebanan Jalan Rel - 2 Formulasi TABLOT :
Ip= 1 + 0.001
𝑉 1.609
−5
dimana, V = kecepatan kereta api (km/jam) Beban dinamis (Pd) diperoleh dari perkalian factor dinamis terhadap beban statis (Ps) yang diperhitungkan. Pd = Ps ×Ip
Pembebanan Jalan Rel - 3 3.
Gaya Transversal/Lateral
Gaya ini disebabkan oleh gaya sentrifugal, snake motion dan ketidakrataan geometric jalan rel yang bekerja pada titik yang tidak sama dengan gaya vertikal. Gaya ini dapat menyebabkan tercabutnya penambat rel dan anjoknya kereta api (derailment). Besarnya gaya lateral dibatasi sebagai berikut: 𝑃𝑙𝑎𝑡𝑒𝑟𝑎𝑙 < 1.2 atau 0.75 (kondisi aus) 𝑃𝑣𝑒𝑟𝑡𝑖𝑘𝑎𝑙
Pembebanan Jalan Rel - 4 4. GayaLongitudinal Gaya ini diakibatkan oleh perubahan suhu pada rel (thermal stress) dan untuk konstruksi KA modern menggunakan rel panjang (long welded rails), gaya ini sangat penting dalam analisis gaya. Gaya longitudinal juga merupakan gaya adhesi (akibat gesekan roda dan kepala rel) dan gaya pengereman. Efek gaya ini akan dibahas pada perhitungan stabilitas rel panjang menerus.
Distribusi Gaya
Perhitungan Dimensi Rel Rel di desain menggunakan konsep “beam-on-elastic-foundation model” (BoEF) dengan mengasumsikan bahwa:
Setiap rel akan berperilaku sebagi balok menerus yang diletakkan di atas tumpuan elastik.
Modulus fondasi jalan rel(sebagai tumpuan), k, didefinisikan sebagai gaya tumpuan per unit panjang rel per unit defleksi rel.
Modulus fondasi jalan rel disini termasuk juga pengaruh penambat, bantalan, balas, subbalas dan subgrade.
Persamaan Dasar model BEoF Model dapat dituliskan dalam persamaan diferensial sebagai:
Penyelesaian PD tersebut untuk defleksi rel, y(x) pada setiap jarak x sepanjang rel akibat dari pembebanan P, adalah:
Gaya tumpuan fondasi jalan rel ditentukan sebagai:
Perhitungan Slope, Momen, dan Gaya Geser Slope (kemiringan), momen lentur dan gaya geser di jarak sembarang sepanjang rel dari beban terpusat P, di berikan sebagai:
Perhitungan Slope, Momen, dan Gaya Geser Maksimum Nilai maksimum dari slope (kemiringan), momen lentur dan gaya geser di jarak sembarang sepanjang rel dari beban terpusat P, di berikan sebagai:
Distribusi Beban pada Balas di Bawah Rel dan Reaksi Tekanan Balas pada Luas Bantalan An upper bound value of rail seat load, Qm, the ballast pressure, Pb, on the sleeper bearing are, Ab, and also the modulus of foundation can be estimated by:
Contoh Soal 1 Hitunglah komponen tegangan pada rel untuk Kelas Jalan I dengan kecepatan rencana 150 m/jam. Beban gandar kereta api sebesar 18 ton dan modulus kekakuan jalan rel diperhitungkan sebagai 180 kg/cm2. Hitunglah momen maksimum yang terjadi pada rel apabila digunakan tipe rel 54 dengan E = 2 ×106kg/cm2 dan momen inersia 2346 cm4
Perhitungan Beban Dinamis
Beban dinamis (Pd) dihitung dengan mengkalikan beban statik gandar (Ps) denganfaktor dinamis (Ip). Ps merupakan beban roda kereta yang diperoleh dari beban static gandar dibagi 2 (karena setiap gandar terdapat 2 komponen roda
Perhitungan Damping Factor
Perhitungan Momen Maksimum
Contoh Soal 2 Berapakah deleksi yang timbul pada jarak 3 meter dari titik beban roda pada contoh soal 1.
Catatan:
Defleksi pada jarak 3 meter = 300 cm dari titik defleksi maksimum dibawah roda.
Jawab:
