JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 2, No. 1, (2013) ISSN: 2337-3539 (2301-9271 Print)
1
PERENCANAAN GEOMETRIK JALAN REL ANTARA BANYUWANGI-SITUBONDO-PROBOLINGGO Rifchi Sulistia Rosadi, Anak Agung Gde Kartika Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 e-mail:
[email protected];
[email protected];
[email protected] Abstrak— Kereta api merupakan salah satu transportasi darat yang banyak digunakan oleh masyarakat umum. Kebanyakan masyarakat memilih kereta api sebagai transportasi karena bisa menghindari kemacetan yang terjadi dijalan raya. Selain itu kereta api juga memiliki sistem penjadwalan yang teratur dan harganya juga relatif murah sehingga masyarakat lebih memilih menggunakan kereta api daripada bus umum. Situbondo merupakan salah satu kabupaten di Provinsi Jawa Timur yang tidak memiliki jalan rel. Selain itu juga sulit mencari bus umum yang menuju daerah tersebut karena kebanyakan hasnya bus jarak jauh yang melewati kebupaten Situbondo. Hal itu menyebabkan masyarakat kabupaten Banyuwangi dan Probolinggo yang tidak memiliki kendaraan pribadi akan sulit untuk melintasi daerah tersebut. Dalam Tugas Akhir ini drencanakan alternatif baru berupa perencanaan geometric jalan rel dari Banyuwangi menuju ke Probolinggo yang melewati Kabupaten Situbondo sepanjang 214,98 km menggunakan tipe rel R54. Dalam prosesnya, metodologi yang digunakan adalah dengan pengumpulan datadata sekunder, mengidentifikasi permasalahan, studi literatur dan analisa data perencanaan berupa analisa kecepatan rencana, analisa rel, jenis bantalan, tebal balas yang digunakan. Hasil yang diharapkan dari tugas akhir ini adalah adanya trase jalan rel sebagai alternatif angkutan umum yang menghubungkan kabupaten Banyuwangi, Situbondo dan Probolinggo. Selain dapat memberi jalur transportasi baru juga dapat mengurangi kapasitas jalan di daerah pantura yang berada di situbondo.
Di Indonesia sendiri telah memiliki jalur kereta api di beberapa pulau besar salah satunya di pulau jawa. Jalur rel kereta api pulau jawa membentang dari arah barat hingga timur pulau jawa. Terdapat dua rute yang ada di pulau jawa yaitu rute selatan dan rute utara. Untuk jalur kereta api dari Surabaya hingga Banyuwangi melewati daerah Pasuruan-ProbolinggoJember-Banyuwangi. Sedangakan untuk daerah Probolinggo-Situbondo-Banyuwangi tidak dilewati oleh jalur rel kereta api. Hal tersebut mengakibatkan para penduduk yang ingin pergi ke daerah Situbondo hanya memiliki pilihan transportasi menggunakan kendaraan pribadi, angkot dan bus umum yang jarang ada. Dengan adanya jalur rel kereta api yang menghubungkan Banyuwangi-Situbondo-Probolinggo ini diharapkan dapat memberi pilihan dan alternatif bagi masyarakat yang ingin bepergian melewati daerah-daerah tersebut. Selain dapat memberi jalurtransportasi baru juga dapat mengurangi kapasitas jalan di daerah pantura yang berada di Situbondo.Pada Tugas Akhir kali ini, direncanakan geometrik dan struktur jalan rel sebagai alternatif angkutan umum dari Banyuwangi ke Probolinggo yang melewati kabupaten Situbondo.
Kata kunci : Kereta Api, Desain Geometri Jalan Rel, Jalan Rel Banyuwangi-Situbondo-Probolinggo.
Metodologi Tugas Akhir ini dapat dilihat pada Gambar 1
I. METODOLOGI
I. PENDAHULUAN
Y
ang dimaksud dengan jalan rel adalah jalan umum yang dilewati oleh kereta api baik kereta barang maupun kereta umum. Rel digunakan pada jalur kereta api. Rel mengarahkan/memandu kereta api tanpa memerlukan pengendalian. Rel merupakan dua batang rel kaku yang sama panjang dipasang pada bantalan sebagai dasar landasan. Rel-rel tersebut diikat pada bantalan dengan menggunakan paku rel, sekrup penambat, atau penambat. Rel biasanya dipasang di atas badan jalan yang dilapis dengan batu kerikil atau dikenal sebagai Balas. Balas berfungsi pada rel kereta api untuk meredam getaran dan lenturan rel akibat beratnya kereta api. Untuk menyeberangi jembatan, digunakan bantalan kayu yang lebih elastis ketimbang bantalan beton. Kereta api di Indonesia merupakan salah satu transportasi darat yang banyak digunakan oleh masyarakat umum. Kebanyakan masyarakat memilih kereta api sebagai transportasi karena bisa menghindari kemacetan yang terjadi dijalan raya. Selain itu kereta api juga memiliki sistem penjadwalan yang teratur dan harganya juga relatif murah sehingga masyarakat lebih memilih menggunakan kereta api daripada bus umum.
Gambar 1. Metodologi Tugas Akhir
Penjelasan lengkap tentang Metodologi dapat dilihat pada buku Tugas Akhir penulis [1].
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 2, No. 1, (2013) ISSN: 2337-3539 (2301-9271 Print) = 1822.7092 m
II. HASIL DAN PEMBAHASAN A. Perencanaan Geometrik dan Struktur Jalan Rel Perencanaan Geometrik Jalan Rel Dalam perencanaan geometrik jalan rel dibahas meliputi alinemen horisontal dan alinemen vertikal. Alinemen Horisontal Pada perencanaan alinemen horisontal disini akan dibahas bagaimana desain lengkung yang digunakan dengan menggunakan parameter lengkung horisontal spiral-cirlespira dan full circlel. Adapun langkah-langkah dalam menghitung parameter lengkung tersebut diatas adalah sebagaimana berikut : Contoh perhitungan untuk PI Koordinat X Y Titik Awal 10417.9898 14660.5697 P1 11023.6038 14579.3154 P2 12829.6799 14333.6369 X0,Y0
7.64165°
X1,Y1
Setelah didapatkan sudut P-I , dilanjutkan perencanaan lengkung horizontal. V rencana = 120 km/jam R taksir = 780 m............(Syarat PD-10) Sehingga dapat dihitung :
= 109,846 mm < h = 120 mm •
Lh = 0,01.h.v Lh = 0,01 * 109,846 * 120 = 131,8154 m
•
θs =
90 Lh π R
θs =
90 .131,8154 = 4,84378 o 3,14 .780
0.10468°
X2,Y2
P2
•
Lc =
Lc =
P3
•
X 0 − X1 Y0 − Y1 14660.5697 − 14579.3154 = 10417.9898 − 11023.6038
p=
= -7.641651864529˚
X 2 − X1 Y2 − Y1 14579.3154 − 14333.6369 = 11023.6038 − 12829.6799
Tan α 2 =
= -8.95727683125089˚ PI-01
= α1 - α2 =-7.641651864529˚-( -7.74633482520668˚) = 0.104682960677681˚
L titik awal ke PI-1 =
( X 1 − X 0 ) 2 + (Y1 − Y0 ) 2 2
= 605.614 = 611.04057 m L titik PI-1 ke PI-2
+ 81.25430 2
=
( X 2 − X 1 ) 2 + (Y2 − Y1 ) 2
=
1806.08 2 + (245.6785) 2
180
180
= 589,2909
(4)
Lh 2 − R (1 − cos θs ) 6R
131,8154 2 − 780 ∗ (1 − cos 4,843779 ) = 0,927 m 6 ∗ 780
Lh 3 − R sin θs 40 R 2 131,81543 − 780 ∗ sin 4,843779 = 65,859m k = 131,8154 − 40 ∗ 780 2 1 Ts = (R + p ) ∗ tg ∆ + k 2 1 Ts = (780 + 0,927 ) ∗ tg ∗ 52,997 + 65,859 = 455,1851 2 hV Xs = 144 109,846. 120 Xs = = 91,5385 m 144 ( R + p) −R • E= 1 cos ∆ 2
•
• PI – P2
Δ
R
(52,997 − 2 * 4,84378) ∗ π ∗ 780
p=
Tan α 1 =
α2
(∆ − 2 θs ) ∗ π
m
Gambar 2. Trase pada titk awal, PI-01, PI-02
• titik awal – PI
α1
kemudian
v2 • h = 5,95. R 120 2 = 5,95. 780
P1 7.74633°
2
k = Lh −
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 2, No. 1, (2013) ISSN: 2337-3539 (2301-9271 Print)
E=
•
10000
780 + 0,927 − 780 = 92,595 m 1 cos ∗ 52,997 2
Ys =
(0,0000 − 0,005) = 2 = 25 m 10000
(0,0000 − 0,0052 ) = 8 = 0,03125 m Untuk hasil perhitungan dapat dilihat dalam tugas akhir penulis. [3]
131,8154 2 = 3,713 meter 6 ∗ 780
Ts=455,185 m
o
∆ = 52,997 Ys=3,7136 m E=92,595 m
Xs= 91,5385 m
p=0.927 m
SC
CS
Lc=589,29
k=65,859 m
θs
𝑅𝑅 8
• Ym = 𝜑𝜑 2
Lh 2 6∗R
Ys =
3
θs
Lh=131,82
ST
TS R=780 m
Gambar 3. Skema lengkung horizontal
Untuk hasil perhitungan lengkap dapat dilihat dalam tugas akhir penulis. [2] Alinemen Vertikal Analisa diawali dengan membagi trase eksisting setiap 1 kilo meter. Dari setiap potongan tersebut dicari elevasi trase dengan metode interpolasi antar kontur dan trase. Untuk lebih jelas mengenai perhitungan dapat dilihat pada contoh perhitungan dibawah ini: Contoh perhitungan : Potongan pada titik 0 - 100 meter. Diketahui : Elevasi kontur atas = +12.5 m Elevasi kontur bawah = 0 Jarak antar kontur = 3577.4077 m Jarak titik ke kontur atas = 762.6359 m
(ka − kb) xjarak titik jarakkontur (12.5 − 0) Titik STA 0 + 000 = * (762.6359) = 2.665 m 3577.4077 Titik STA = kb +
Dari perhitungan diatas didapatkan elevasi trase yang bisa digunakan untuk merencanakan elevasi jalan rel. contoh perhitungan bisa dilihat pada contoh berikut. Contoh perhitungan lengkung vertikal : Perencanaan lengkung vertikal pada STA 008+500
Perencanaan Struktur Pada perencanaan jalan rel ini didesain dengan kriteria jalan rel kelas I, dengan data-data sebagaimana berikut : (PD10) • Digunakan R54 dengan, − Berat rel teoritis (W) : 54,43 kg/m − Momen inersia searah sumbu X ( I x ) : 2,345 cm4 − Luas penampang melintang (A) : 69,34cm2 − Tegangan ijin rel (σ) :1325 kg/cm2 − Modulus elastisitas : 2,1 x 106 kg/cm2 • Passing ton tahunan : > 20 Juta Ton • Beban gandar : 18 ton • Lebar sepur : 1067 mm • Jarak bantalan beton : 50 cm (max 60cm) • Tebal balas dibawah bantalan : 25 cm (max 30cm) • Lebar bahu balas : 50 cm • Tipe penambat : Pandrol (Elastik) • Sambungan : las ditempat. 72.20
49.40
16.00
159.00
30.20 140.00
Gambar 5. Penampang rel R.54
Digunakan tipe rel R54 dengan kecepatan rencana 120 km/jam. Tekanan gandar 18 ton, transformasi gaya statis roda menjadi gaya dinamis roda digunakan persamaan Talbot sebagai berikut: V rencana = 120 km/jam Pd = P + 0,01 P (V-5) Pd = ( 9 + 0,01. 9. ((120/1.609) – 5) ) ton = 19,73707 ton = 19737,07 kg λ =
4
k 4 E.Ix
4
180 = 9,777 . 10-3 cm-4 4 x 2,1.10 6 x 2345
e = 0,005 e = 0,00000 = • V Rencana = 120 km/jam • R Lengkung = 10000 m • Xm =
𝑅𝑅 𝜑𝜑 2
Mo =
Pd 19737,07 kg = = 504673,1 kg cm 4λ 4 x0,009777cm −1
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 2, No. 1, (2013) ISSN: 2337-3539 (2301-9271 Print)
σ =
MI. y Ix
Dimana: P V σ MI Y Ix
: gaya statis roda (ton) : kecepatan kereta api (mil/jam) : tegangan yang terjadi pada rel : 0,85 Mo (akibat super posisi beberapa gandar) : jarak tepi bawah rel ke garis netral : momen inersia terhadap sumbu x-x
σ =
MI. y Ix
=
0,85 * 504673,1 * 5,443 2345
σ = 995,691 kg/cm2 < tegangan ijin rel 1325 kg/cm2 ... OK Bantalan Diambil data-data bantalan beton prategang spesifikasi WIKA dengan dimensi sebagaimana berikut:
Panjang rel minimum rel panjang R-54 dengan bantalan beton = 2 x 1 = 2 x 69.89472 = 139.78944 m. Dibulatkan kelipatan 25 m menjadi 150 m. Untuk menyambung rel-rel pendek menjadi rel panjang digunakan las. Perencanaan Balas Balas atas Ada 3 perbandingan perhitungan yang digunakan, 1. Menurut Wahyudi (2003) didapatkan hasil dengan tebal balas minimum 5 cm. 2. Menurut British regulation, didapatkan tebal balas minimum sebesar 38 cm 3. Standarisasi French didapatkan tebal balas minimal sebesar 55 cm Dari beberapa metode di atas maka diambil tebal ballas yang paling maksimum sehingga didapat tebal ballas adalah 0,55 m Lapisan balas bawah Untuk perencanaan balas bawah pada jalan rel ini diketahui data perencanaan sebagai berikut: Jalan kelas I, beban gandar 18 ton. Dipakai bantalan beton dengan data sebagai berikut: Lebar bantalan : 25 cm ; Panjang bantalan : 200 cm Bantalan dibuat dari beton pratekan dengan mutu beton K600 Modulus elastisitas (E) bantalan : 6400 600 = 156767,343 kg/cm2 Beban kereta sebagai beban dinamis didapatkan 15745 kg. Prosentase beban kereta yang membebani adalah 49 % 49 % Pd = 7715,05 kg λ=
Gambar 6. Dimensi bantalan beton
Panjang bantalan = 2000 mm = 200 cm Kekuatan material: fc' = 600 kg/cm2 Kemampuan momen yang diijinkan: - di bawah rel (positif) = 1500 kg m - di bawah rel (negatif) = 750 kg m - di tengah bantalan (positif) = 930 kg m - di tengah bantalan (negatif) = 660 kg m Besar momen dari bantalan sebagaimana berikut Momen pada daerah di bawah rel: 124997,2089 kg cm < momen ijin = 150000 kg cm ....OK Momen pada daerah tengah bantalan: -48194,318 kg cm < momen ijin = 66000 kg cm ....OK Penjelasan lengkap mengenai perhitungan bantalan dapat dilihat pada buku Tugas Akhir penulis [4]. Pengelasan Jalan Rel Untuk mendapatkan panjang minimum rel panjang L > 2L. Untuk rel R-54 dan menggunakan bantalan beton maka panjang rel panjang dimana L dapat dihitung dengan persamaan:
F = E. A.α .∆T r 6 2,1.10 x76,87 x1,2.10 −5 x(48 − 30) L= 450
L=
= 69.89472 m
4
4
(9 * 25) /(4 * 156767,34 * 19239,75)
(23)
= 0,0125487 Sedangkan nilai a dan c diberikan pada Gambar 7.
45 cmcm a = 46,65
c= 53,35 cm 55 cm
Gambar 7. Besar nilai a dan c pada bantalan
σ 1 = 8,551 kg/cm2 d=
1, 35
58 xσ 1
σt
− 10
d = 75,713 cm d2 = d – d1 > 15 cm Tebal lapisan balas atas ditentukan berdasarkan perhitungan di atas yaitu setebal 40 cm. d2 = 75,713 – 55 = 20,713 cm dipakai d2 = 25 cm Jarak dari sumbu jalan rel ke tepi atas lapisan bawah didapatkan sebagai berikut:
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 2, No. 1, (2013) ISSN: 2337-3539 (2301-9271 Print) • Pada sepur lurus 200 cm • Pada tikungan 260 cm Untuk hasil perhitungan dapat dilihat dalam tugas akhir penulis. [5] Bangunan Bantu Untuk bangunan bantu yang ada pada jalur rel seperti jembatan dan terowongan tidak di hitung secara detail dan tidak dijelaskan pula dimana letaknya. Contoh bangunan bantu ini didapat dari bangunan yang sudah ada ataupun mengambil literatur dari daftar pustaka. Untuk jembatan digunakan jembatan Box Girder dan jembatan Rangka Batang karena telah banyak digunakan dilapangan. Untuk penggunaan terowongan digunakan jenis terowongan lingkaran, dengan besarnya diamater lingkar terowongan dipengaruhi oleh tinggi ruang bebas berdasarkan Peraturan Dinas No 10.
III. KESIMPULAN/RINGKASAN Dari hasil evaluasi, perhitungan perencanaan jalan rel dari Banyuwangi - Probolinggo didapatkan rincian sebagaimana berikut: 1. Jalan rel trase Banyuwangi - Probolinggo dapat digunakan dengan adanya penyesuaian desain sebagaimana tertera pada Ripnas, Paraturan Dinas PJKA, Dan Keputusan Mentri Perhubungan. 2. Desain geometri jalan rel meliputi alinemen vertikal dan horizontal 3. Struktur yang digunakan didapatkan sebagaimana berokut : • Digunakan R54 • Passing ton tahunan : > 20 Juta Ton • Beban gandar : 18 ton • Lebar sepur : 1067 mm • Jarak bantalan beton : 50 cm • Tebal balas dibawah bantalan : 25 cm • Lebar bahu balas : 50 cm • Tipe penambat : Pandrol (Elastik ganda) • Sambungan : las ditempat. • Tebal balas atas : 55 cm • Tebal balas bawah (sub balas) : 21 cm Jarak dari sumbu jalan rel ke tepi atas lapisan bawah didapatkan sebagai berikut: • Pada sepur lurus 200 cm • Pada tikungan 260 cm
[1] [2] [3]
[4] [5]
[6]
DAFTAR PUSTAKA Anshory, Irfan. 2009. Perencanaan Struktur Jalan Rel Rantau Prapat – Duri II. Tugas Akhir Di Jurasan Teknik Sipil FTSP ITS. Bina Marga. 1997. Tata Cara Perencanaan Geometrik Jalan Antar Kota. Jakarta : Bina Marga. Dodik Teguh, Desain Geometrik, Struktur Beserta Perkiraan Biaya Perencanaan Jalan Rel Sebagai Alternatif Transportasi Angkutan Tambang Pasir di Kabupaten Lumajang. Tugas akhir di Jurusan Teknik Sipil. Pujawan, Nyoman I. 2008. Ekonomi Teknik ( Edisi Kedua), Guna Widya, Surabaya. Pebiandi, Vicho. 2010. Perncanaan Geometri Rel Kereta Api Trase Kota Pinang- Manggala Pada Ruas Rantau Prapat –Duri II Provinsi Riau. Tugas akhir di Jurusan Teknik Sipil. PJKA, 1986. Perencanaan Konstruksi Jalan Rel (PeraturanDinas no. 10).
[7]
5
PJKA, 1986. Penjelasan Perencanaan Konstruksi Jalan Rel (Penjelasan Peraturan Dinas no.10). [8] UU, 2007. Perkeretaapian (UU. No. 23 Tahun 2007). [9] Wahyudi, H. 1993. Jalan Kereta Api (Struktur dan Geometrik Jalan Rel). Surabaya: Jurusan Teknik Sipil-FTSP ITS [10] Rifchi Sulistia R, Perencanaan Jalan Rel Antara BanyuwangiSitubondo-Probolinggo. Belum dibukukan.
