Jalan Rel :Uraian Rel,Potongan Melintang Rel,Kepala Rel,Kaki Rel

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

Jalan Rel :Uraian Rel,Potongan Melintang Rel,Kepala Rel,Kaki Rel

Rel pada jalan rel mempunyai fungsi sebagai pijakan menggelindingnya roda kereta api dan untuk meneruskan beban dan roda kereta api kepada bantalan. rel ditumpu oleh bantatanbantalan, sehingga rel merupakan batang yang ditumpu oleh penumpu-penumpu.

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.