Postingan ini menjelaskan hal mendasar pada
mata kuliah jalan rel, pada postingan sebelumnya saya membahas sejarah jalan
rel kereta api di dunia dan di Indonesia dan perencanaan geometric-nya. Pada
pembahasan ini aka dijelaskan mengenai tipe dam macam rel yang disertai tabel
untuk memudahkan pembaca, berikut pembahasanya.
REL
Pada
sistem tumpuan yang sedemikian, tekanan tegak lurus dan roda menyebabkan momen
lentur pada rel di antara bantalan-bantalan. Selain itu, gaya arah honisontal
yang disebabkan oleh gaya angin, goyangan kereta api, dan gaya sentrifugal
(pada rel sebelah luar) menyebabkan tenjadinya momen lentur arah horisontal.
Agar
supaya rel dapat menahan momen-momen tersebut, maka rel dibuat sebagai batang
dengan bentuk dasar profil I. Pengembangan dan bentuk dasar profil I tersebut
terdapat tiga macam bentuk rel, yaitu:
-
Rel berkepala dua,
-
Rel alun (Grooved Rail), dan
-
Rel Vignota.
Rel
Vignota ditemukan pertama kali oleh Charles Vignoles tahun 1836 menupakan
bentuk rel yang umum digunakan pada jalan rel, termasuk di Indonesia. Pada
uraian selanjutnya yang akan dibahas adalah rel bentuk Vignola. Rel bentuk
Vignola terdiri atas tiga bagian rel, yaitu: kepala, badan, dan kaki. Dengan
bentuk yang sepenti itu, rel bentuk Vignola mempunyai keunggutan sebagai
berikut:
1) Momen Perlawanan Cukup Besar
Bentuk
seperti profil I, tetapi retatif mudah untuk dibentuk lengkung horisontal, kaki
yang lebar dengan sisi bawah datar, menjadikan rel mudah diletakkan dan
ditambatkan pada bantalan, serta lebih stabil kedudukannya.
2) Kepala Rel Sesuai Dengan Bentuk Kasut Roda
Keausan
rel terutama terjadi pada bagian kepala, oleh karenanya untuk mendapatkan umur
rel yang lebih panjang, bagian kepala diperbesar. Selain hal tersebut (untuk
ketahanan terhadap aus), diperbesarnya kepala rel adalah karena kepala rel
merupakan tempat tumpuan roda kereta.
3) Potongan Melintang Rel
Untuk
memenuhi kebutuhan teknik dan memenuhi pertimbangan ekonomi maka prinsip dasar
perancangan potongan melintang rel ialah mempunyai berat baja optimum, memenuhi
kekakuan, kekuatan dan durabilitas yang diperlukan agar supaya dapat memberikan
kedudukan permukaan yang rata dan menerus, dan memberikan “bimbingan” yang
mencukupi bagi roda kereta api untuk rnenggelinding di atasnya.
4) Kepala Rel
Bentuk
perrnukaan kepala rel dirancang sedemikian sehingga cocok dengan bentuk
permukaan kasut roda kereta api, yang dengan demikian dapat diperoleh kombinasi
antara kualitas pcrjalanan yang baik dan tegangan kontak yang minimum.
5) Badan Rel
Ketebalan
dan kekuatan badan ret dirancang untuk dapat menghasilkan kuat geser yang cukup
untuk melindungi terhadap kerusakan, terutama di sekitar lubang sambungan rel.
Pertemuan antara permukaan badan rel dengan permukaan bawah kepala rel dan
permukaan atas kaki rel perlu dibuat lengkung transisi.
Lengkung
transisi tersebut diperlukan untuk mengatasi besarnya tegangan yang timbul pada
pertemuan antara permukaan-permukaan tersebut akibat dari kedudukan roda dan
rel yang miring. Mundrey (2000), menyebutkan bahwa gaya yang terjadi pada pertemuan
penmukaan-permukaan tersebut di atas (disebut sebagai curving forces), dapat
mencapai sebesan 35% dari beban gandar.
6) Kaki Rel
Lebar
kaki rel harus mencukupi untuk memberikan kestabilan terhadap guling
(overturning) dan bidang yang cukup luas bagi penambat rel untuk menjepitnya
secara efektif. Permukaan bawah kaki rel dibuat rata agar dapat
mendistribusikan beban dan roda kepada bantalan secara merata. Sedangkan
permukaan atas kaki rel dibuat nata tidak melengkung agar supaya tegangan
kontak antara penambat rel dan rel dapat minimal.
Tipe
dan Karakteristik Rel
Tipe
rel yang digunakan untuk jalan rel pada dasarnya adalah sesuai dengan kelas
jalan relnya, yaitu sebagai berikut:
Tabel kelas jalan rel dan tipe rel
| Kelas Jalan Rel | Tipe Rel |
|---|---|
| I | R.60/R.54 |
| II | R.54/R.50 |
| III | R.54/R.50/R.42 |
| IV | R.54/R.50/R.42 |
| V | R.42 |
Tabel karakteristik rel dan tipe rel
| Karakteristik Rel | Tipe Rel | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| Karakteristik | Notasi dan satuan | R.42 | R.50 | R.%4 | R.60 |
| Tinggi rel | H (mm) | 138,00 | 153,00 | 159,00 | 172,00 |
| Lebar kaki | B (mm) | 110,00 | 127,00 | 159,00 | 150,00 |
| Lebar kepala | C (mm) | 68,50 | 65,00 | 140,00 | 74,00 |
| Tebal badan | D (mm) | 13,50 | 15,00 | 70,00 | 16,50 |
| Tinggi kepala | E (mm) | 40,50 | 49,00 | 16,00 | 51,00 |
| Tinggi kaki | F (mm) | 23,50 | 30,00 | 49,40 | 31,50 |
| Jarak tepi bawah kaki rel ke garis horisontal dan pusat kelengkungan badan rel | G (mm) | 72,00 | 76,00 | 30,20 | 80,95 |
| Jari-jari kelengkungan | R (mm) | 320,00 | 500,00 | 508,00 | 120,00 |
| Badan Rel | |||||
| Luas Penampang | A(cm2) | 54,26 | 64,20 | 69,34 | 76,86 |
| Berat Rel | W(kg/m) | 42,59 | 50,40 | 54,43 | 60,34 |
1) Bahan Dan Kekuatan Rel
Agar
supaya rel dapat mempunyai umur manfaat yang lebih panjang, maka yang digunakan
adalah rel tahan aus dan tidak mudah retak. Dengan umur manfaat yang lebih
panjang, maka sikius pengantian rel akan menjadi lebih panjang. Untuk
mendapatkan rel yang tahan aus dan tidak mudah retak bahan dasar rel selain Fe
sebagai bahan utama, juga mengandung C, dan Mn.
Kandungan
C diperlukan untuk mendapatkan sifat kuat dan keras, Mn diperlukan sebagai
bahan deoxidasi dan sebagai bahan campuran. Mn akan mengikat 0 dan S menjadi
MnO dan MnS yang tidak merugikan. Jika tidak terdapat Mn maka akan terbentuk
FeO dan FeS yang menjadikan rel getas dan mudah patah. Dengan pertimbangan
perlunya rel yang kuat, keras, tahan terhadap aus, tidak getas, dan tidak mudah
patah maka rel yang digunakan di Indonesia ialah jenis rel tahan aus yang
sejenis dengan rel WR-A pada klasifikasi UIC.
Kekuatan
rel diukur dengan kuat tarink. rel yang digunakan harus mempunyai kuat tarik
minimum sebesar 90 kg/mm2, dengan perpanjangan minimum 10 %. Kekerasan
kepala rel biasa, tidak boleh kurang dari 240 Brinelt.
Kekerasan
kepala rel dapat ditingkatkan dengan perlakuan panas (heat treatment), yang
dengan perlakuan ini dapat mencapai kekerasan sebesar 320 - 388 Brinelt. Dengan
perlakuan panas umur rel dapat menjadi 2 hingga 3 kali lebih panjang
dibandingkan dengan umur rel biasa.
Mengingat
keausan rel luar pada tengkung/tikungan lebih cepat terjadi dibandingkan dengan
yang terjadi pada sepur lurus maka rel yang mendapat perlakuan panas (heat
treated rails) cocok digunakan untuk rel luar dimaksud.
2) Macam Rel
Terdapat
tiga macam rel tahan aus (wear resistant - WR) menurut klasifikasi UIC (Union
Internationale des Chemins de Fer), yaitu WR-A, WR-B, WR-C. label 3.3.
menunjukkan kadar C dan Mn yang ada pada rel klasifikasi UIC dan rel yang
digunakan di Indonesia oleh PT.Kereta Api (persero).
| Macam Rel | Kadar c (%) | Kadar mn (%) |
|---|---|---|
| WR-A | 0,60-0,75 | 0,80-1,30 |
| WR-B | 0,50-0,66 | 1,30-1,70 |
| WR-c | 0,45-0,60 | 1,70-2,10 |
| Digunakan oleh PT. Kereta api (pesero) | 0,60-0,80 | 0,90-1,10 |
3) Jenis Rel
Jenis
rel yang dimaksud di sini ialah jenis rel menurut panjangnya berkurangnya
jumlah sambungan rel akan meningkatkan kenyamanan perjalanan, karena getaran
kereta akan meningkat pada saat roda metewati sambungan rel. Terdapat tiga
jenis rel menurut panjangnya, yaitu:
-
Rel
Standar
Rel
Standar mempunyai Dimensi dengan Lebar 1435 mm, atau 4 kaki 8,5 inci. merupakan
rel yang banyak digunakan didunia sehingga disebut juga sebagai standar gauge.
-
Rel
Pendek
Rel
pendek dibuat dari beberapa rel standar yang disambung dengan las dan
dikerjakan di tempat pengerjaan (balai yasa/depot dan sejenisnya). Pekerjaan
pengelasan dilakukan dengan proses flash welding, sehingga di beberapa negara
dikenal sebagai welded rail. Rel pendek ini panjang maksimumnya 100 meter.
Batasan panjang rel pendek yang disambung dengan cara pengelasan di tempat
pengerjaan tersebut di atas adalah berdasarkan pada kemudahan pengangkutan ke
lapangan dan pengangkatannya di lapangan.
-
Rel
Panjang
Rel
panjang dibuat dari beberapa rel pendek yang disambung dengan las di lapangan,
dikenal pula sebagai Continuous Welded Rail (CWR). Panjang minimum rel panjang
tergantung pada jenis bantalan yang digunakan dan tipe rel, seperti yang
tercantum dibawah ini.
Tabel Jenis bantalan rel
| Jenis Bantalan | Tipe Rel | |||
|---|---|---|---|---|
| Bantalan Kayu | R.42 | R.50 | R.54 | R.60 |
| Bantalan Beton | 200 m | 225 m | 250 m | 275 m |
Sekian untuk materinya, semoga bisa
dijadikan referensi atau bahan rujukan, dengan keterbatasan buku Teknik sipil
yang ada, semoga tulisan ini membantu. Sekian dan terimakasih.
0 komentar