Bantalan rel adalah landasan tempat rel bertumpu dan diikat dengan penambat rel.

Fungsi bantalan adalah:

  1. Mengikat rel, sehingga lebar sepur tetap terjaga
  2. Mendistribusikan beban dari rel ke balas (gaya vertikal)
  3. Stabilitas ke arah luar jalan rel, dengan mendistribusikan gaya longitudinal dan lateral dari rel ke balas.
  4. Jenis Bantalan

Jenis bantalan yang banyak dipakai perkeretaapian adalah:

Bantalan kayu

Bantalan kayu digunakan pada jalan rel, karena bahannya mudah didapat dan mudah dibentuk.

Secara umum, syarat bahan bantalan kayu adalah utuh dan padat, tidak bermata, tidak ada lubang bekas ulat dan tidak ada tanda-tanda mulai lapuk, kadar air maksimum 25%. Bantalan kayu harus terbuat dari kayu mutu A, dengan kelas kuat I atau II dan kelas awet I atau II.

Ukuran bantalan kayu, dengan toleransinya adalah sebagai berikut:

Bantalan kayu jalan lurus            : Panjang         : L        = 2000 (+40, -20) mm

Lebar              : b        = 220 (+20, -10) mm

Tinggi             : t         = 130 (+10, -0) mm

Bantalan kayu jembatan  : Panjang         : L        = 1800 (+40, -20) mm

Lebar              : b        = 220 (+20, -10) mm

Tinggi             : t         = 200 (+10, -0) mm

Bantalan kayu pada bagian tengah maupun bagian bawah rel harus mampu menahan momen maksimum sebesar:

Kelas kayu Momen maksimum (Kg-m)
I 800
II 530

Perencanaan dimensi bantalan, sepenuhnya memakai teori tegangan lentur, dengan momen lentur dihitung berdasarkan teori balok berhingga di atas tumpuan elastis.

Jika penampang persegi, maka:

Momen maksimum yang dapat dipikul, dihitung berdasarkan tegangan ijin lentur kayu, yaitu:

Kelas I : σlt = 125 kg/cm2

Kelas II           : σlt = 83 kg/cm2

Kekuatan balas (tahanan balas) dalam menahan gaya sentrifugal di lengkung dan gaya tekuk akibat suhu pada pemakaian rel menerus, adalah gesekan pada sisi, bawah dan ujung bantalan.

Salah satu cara untuk memperbesar parameter tahanan balas adalah dengan memperluas permukaan bantalan yang biasa disebut anger bantalan kayu. Pemakaian angker ini, biasanya pada lalu lintas berat, lengkung dengan radius kecil dan pada pemakaian rel panjang menerus.

Kerusakan bantalan kayu lebih banyak diakibatkan karena terjadinya penurunan kekuatan akibat melapuknya kayu, beberapa kerusakan juga diakibatkan oleh tingginya beban, sehingga alat penambat kendor dan beban langsung menekan kepada kayu baik vertikal maupun lateral. Kerusakan lainnya adalah karena susutnya kayu, sehingga untuk ini perlu dipasang pelat pengaman, yang dipasang pada ujung bantalan.

Bantalan besi

Bantalan besi digunakan dalam jalan rel karena umurnya panjang dan ringan sehingga memudahkan pengangkutan dan dipasang.

Jika dilihat pada penampangnya, maka bantalan besi kurang baik stabilisasinya baik vertikal, lateral maupun longitudinal, dibandingkan bantalan kayu maupun beton. Berat sendirinya kecil dan gesekan antara permukaan bantalan dengan balas relative lebih kecil, sehingga tidak bisa dipakai untuk jalan dengan kecepatan tinggi dan pemakaian rel panjang menerus.

Untuk mengurangi timbulnya karat, bantalan besi harus selalu kering, sehingga struktur di bawahnya harus dapat meloloskan air, sedangkan pada daerah-daerah yang sulit kering, dan sering terendam misalnya di perlintasan, maka tidak boleh digunakan bantalan besi.

Pada jalur lurus, bantalan besi mempunyai ukuran:

Panjang                       : 2000 mm

Lebar atas        : 144 mm

Lebar bawah   : 232 mm

Tebal baja        : minimal 7 mm

Bantalan besi pada bagian tengah bantalan maupun pada bagian bawah rel, arus mampu menahan momen sebesar 650 kg-m. Tegangan izin bantalan besi adalah 1600 kg/cm2, sedang momen tahanan bantalan besi minimal 40,6 cm3.

Seperti halnya pada bantalan kayu, maka perencanaan dimensi bantalan, sepenuhnya memakai teori tegangan lentur, dengan momen lentur dihitung berdasarkan teori balok berhingga di atas tumpuan elastis.

Dengan persyaratan tahanan momen dan tegangan izin yang dipakai, maka beban yang dapat diterima dapat dihitung, baik beban statis, maupun beban dinamisnya, sehingga beban gandar maupun kecepatan dapat ditentukan.

Seperti dijelaskan sebelumnya, bahwa salah satu kelemahan bantalan besi adalah dalam stabilitas lateral, sehingga tidak bisa untuk pemakaian rel panjang menerus. Untuk memperbesar tahanan tersebut, maka dapt dipakai ‘anchoring device’ atau ‘safety caps’ seperti pada bantalan kayu, bisa juga dengan mengubah bentuk geometri bantalan besi.

Bantalan beton

Keuntungan pemakaian bantalan beton adalah stabilitas jalan rel lebi baik, umur lebih lama, pemeliharaan renda dan komponen-komponennya lebih sedikit. Berat sendiri bantalan beton cukup besar (160-200 kg), dapat menahan gaya vertikal, lateral dan longitudinal lebih baik, sehingga kereta api dengan tonase berat ataupun dengan kecepatan tinggi cocok menggunakan bantalan beton.

Menurut bentuk geometrinya, ada dua jenis bantalan beton yaitu:

-                Bantalan beton pratekan blok tunggal (monoblok), baik dengan proses ‘posttension’, maupun ‘pretension’.

-                Bantalan beton blok ganda (biblok).

Dari segi produksi, dikenal dua macam produksi yaitu:

-                Longline Production

-                Thosti Operation

Ide pembuatan bantalan beton pratekan bermula dari usaha untuk mengurangi retak-retak yang biasanya timbul pada bagian-bagian yang mengalami tegangan tarik. Pada bantalan beton pratekan, setelah bebannya lewat, retakan-retakan itu relatif merapat kembali karena adanya gaya tekan dari kabel-kabel pratekannya.

Ada dua cara penarikan kabel, yaitu:

-                Kabel ditarik sebelum dicor (pretension)

-                Kabel ditarik setelah dicor (post tension)

Pada proses pretension, penyaluran gaya dari kabel ke beton melalui tegangan geser antara kabel dan beton, sedangkan pada proses post tension melalui suatu sistem penjangkauan di ujung kabel, sistem penjangkauan ini biasanya dipatenkan.

Bantalan Beton Pratekan Blok Tunggal dengan Proses ‘Pretension’

1)            Ukuran bantalan

Pada jalur lurus, bantalan beton pratekan dengan proses pretension, mempunyai ukuran panjang:

Di mana:

l           = jarak antara dua sumbu vertikal rel (mm)

α          = 80 -160

Φ   = diameter kabel baja prategang (mm)

2)            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 17000 kg/cm2.

3)            Bantalan beton pratekan dengan proses pretension harus dapat memikul momen minimum sebagai berikut:

Bagian Momen positif (kg-m) Momen negatif (kg-m)
Bawah rel (Mr) (+1500) -750
Tengah bantalan (Mc) 660 -930 (-765)

4)            Pada setiap titik potong vertikal pada dudukan rel, tegangan minimum adalah 3,5 MPa pada kondisi pratekan awal.

5)            Gaya cabut shoulder minimum 5500 kg/buah, pada kondisi uncrack.

6)            Bentuk penampang bantalan beton arus menyerupai trapesium.

7)            Pusat berat baja prategang diusahakan sedekat mungkin dengan pusat berat beton.

8)            Perhitungan kehilangan tegangan pada gaya prategang cukup diambil sebesar 25% gaya prategang awal, kecuali jika diadakan hitungan teoritis, maka dapat diambil lain dari 25%.

Bantalan Beton Pratekan Blok Tunggal dengan Proses ‘Posttension’

1)            Ukuran bantalan

Pada jalur lurus, bantalan beton pratekan dengan proses posttension, mempunyai ukuran panjang:

Di mana:

l           = jarak antara dua sumbu vertikal rel (mm)

γ    = panjang penyaluran, daerah regulasi tegangan, yang tergantung kepada angker yang dipakai

2)            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 17000 kg/cm2.

3)            Bantalan beton pratekan dengan proses pretension harus dapat memikul momen minimum sebagai berikut:

Bagian Momen positif (kg-m) Momen negatif (kg-m)
Bawah rel (Mr) (+1500) -750
Tengah bantalan (Mc) 660 -930 (-765)

4)            Pada setiap titik potong vertikal pada dudukan rel, tegangan minimum adalah 3,5 MPa pada kondisi pratekan awal.

5)            Gaya cabut shoulder minimum 5500 kg/buah, pada kondisi uncrack.

6)            Bentuk penampang bantalan beton arus menyerupai trapesium.

7)            Pusat berat baja prategang diusahakan sedekat mungkin dengan pusat berat beton.

8)            Perhitungan kehilangan tegangan pada gaya prategang cukup diambil sebesar 20% gaya prategang awal, kecuali jika diadakan hitungan teoritis, maka dapat diambil lain dari 20%.

9)            Pusat berat baja prategang harus selalu terletak pada daerah galih sepanjang tubuh bantalan.

Perencanaan Bantalan Beton Pratekan

Momen lentur yang terjadi pada bantalan akan menyebabkan terjadinya tegangan tarik dan tekan, tegangan izin tarik beton sangat rendah, maka untuk menjadikan tegangan tarik yang bekerja tetap di bawah tegangan izin tarik, maka pada balok diberikan gaya tekan, sehingga dapat dihitung dengan persamaan:

Gaya tekan N dihasilkan oleh kabel yang ditarik lebih dahulu sehingga kabel bertambah panjang, dan apabila dilepas akan berusaha memendek yang ditahan oleh beton, sedangkan M dihitung berdasarkan teori balok di atas tumpuan elastis.

Kehilangan Tegangan (Prestressing Loose)

Bermacam-macam kejadian fisik menyebabkan gaya tekan N yang bekerja pada beton menjadi lebih kecil dari gaya P yang ditegangkan. Berkurangnya gaya tekan ini disebut kehilangan tegangan dan umumnya disebabkan oleh perpendekan elastis, rangkak beton, susut beton, dan relaksasi baja.

Bantalan Beton Biblok

-          Pada jalur lurus, satu bantalan blok ganda mempunyai ukuran sebagai berikut:

Panjang                      : 700 mm

Lebar              : 300 mm

Tinggi rata-rata           : 200 mm

-          Pada bagian jalur lain, dengan pelebaran sepur, panjang batang penghubungnya diatur atau komponen penambatnya diatur.

-          Mutu campuran beton harus mempunyai kuat tekan karakteristik minimal 385 kg/cm2, mutu baja tulangan lentur minimal U-32, dan mutu baja penghubung minimal U-32.

-          Panjang batang penghubung harus dibuat sedemikian rupa, sehingga cukup untuk meletakkan angker penambat.

Pengujian

Pada akhirnya kekuatan bantalan dalam menerima beban harus dibuktikan di lapangan, dan sebelum ini dilakukan diperlukan uji laboratorium, yang meliputi:

-          Uji beban statis

-          Uji cabut

-          Uji dinamis

Konstruksi Penahan Anjlogan

Dalam mengatasi anjlognya roda kendaraan rel, maka dipasang rel pengaman, sehingga jika roda anjlog, maka tidak akan bergerak jauh, sehingga tidak akan fatal. Fungsi utama lainnya untuk mencegah keausan rel, jika dipasang pada jalan lengkung dan pada rel dalam maka pergerakan flens roda rel luar akan terhambat gerakan flens roda rel dalam, sehingga keausan rel luar akan berkurang.

Slab-track

Adalah bantalan yang langsung menjadi satu dengan badan jalan yang dicor dalam bentuk slab. Pengerjaan harus sangat teliti untuk mendapatkan kualitas penggunaan yang nyaman.

Investasi untuk pembangunan lintasan dengan bantalan slab lebih besar dari bantalan beton atau baja tetapi biaya perawatannya jauh lebih rendah.

Digunakan untuk membangun lintasan kereta api cepat, lintasan yang arus lalu lintas kereta apinya tinggi.

Pemilihan jenis bantalan umumnya ditentukan oleh karakteristik beban, umur rencana, harga bantalan serta kondisi tanah dasarnya.

About these ads