1. Dokumen tersebut membahas struktur jalan rel konvensional yang terdiri atas superstructure dan substructure. Superstructure meliputi rel, bantalan, dan penambat, sementara substructure meliputi balas, subbalas, dan tanah dasar. 2. Pembebanan pada struktur jalan rel terdiri atas beban vertikal, faktor dinamis, beban lateral, dan beban longitudinal. Model Beam on Elastic Foundation digunakan untuk merancang struktur jalan rel. 3. Contoh soal menunjuk

1. 1. Struktur Jalan Rel
a. Pengertian Struktur Jalan Rel
b. Kriteria Struktur Jalan Rel
c. Superstructures dan Substructures
2. Pola Distribusi Pembebanan
a. Konsep Pembebanan
b. Model Pembebanan BoEF
c. Studi Kasus

2. Definisi
Jalur dan stasiun kereta api termasuk fasilitas yang
diperlukan agar sarana kereta api dapat dioperasionalkan
(UU No.13/1992 Bab 1 Pasal 1 ayat 7).
Prasarana Kereta Api
1. Jalur dan Jalan Rel
2. Bangunan Stasiun
3. Jembatan
4. Sinyal dan Telekomunikasi
PRASARANA KERETA API

3. • 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),
penambat rel (fastening)
2. Struktur Bangunan Bawah/Substructure dengan
komponen-komponen balas (ballast), subbalas
(subballast), tanah dasar (improved subgrade) dan tanah
asli (subgrade)

5. Rail
Sub ballast
Ballast
Rail Clip
Sleeper
Plants
Drainage
Center line

6. 1. Kekakuan (Stiffness)
Kekakuan struktur untuk menjaga deformasi
vertikal dimana deformasi vertikal yang
diakibatkan oleh distribusi beban lalu lintas kereta
api merupakan indikator utama dari umur,
kekuatan dan kualitas jalan rel.
Deformasi vertikal yang berlebihan akan
menyebabkan geometrik jalan rel tidak baik dan
keausan yang besar diantara komponen-komponen
struktur jalan rel.
KRITERIA STRUKTUR JALAN REL

7. 3. Ketahanan terhadap Deformasi Tetap
Deformasi vertikal yang berlebihan akan cenderung
menjadi deformasi tetap sehingga geometrik jalan
rel (ketidakrataan vertikal, horisontal dan puntir)
menjadi tidak baik, yang pada akhirnya
kenyamanan dan keamanan terganggu

8. 4. Stabilitas
Jalan rel yang stabil dapat mempertahankan
struktur jalan pada posisi yang tetap/semula
(vertikal dan horisontal) setelah pembebanan
terjadi.
Untuk ini diperlukan balas dengan mutu dan
kepadatan yang baik, bantalan dengan penambat
yang selalu terikat dan drainasi yang baik.

9. 5. Pengaturan yang tetap (Adjustability)
Jalan rel harus bisa diatur/dipelihara untuk
dikembalikan ke posisi geometrik yang benar jika
terjadi perubahan geometri akibat beban yang
berjalan.

10. Peraturan konstruksi jalan rel di Indonesia masih
mengacu pada konstruksi tahun 1938 atau Stelsel 1938,
Reglemen 10 (R.10) dan Peraturan Dinas No.10 tahun
1986.
Klasifikasi jalan rel menurut PD 10 Tahun 1986 dibagi
menurut : lebar sepoor/sepur, kecepatan maksimum
yang diijinkan, kelandaian vertikal/tanjakan, jumlah
jalur, bentuk jalur, daya angkut.
KLASIFIKASI JALAN REL INDONESIA

12. 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, Amerika Latin, Japan, Afrika Selatan =
1067 mm, Malaysia (KTM Berhad), Thailand, Birma,
Kamboja = 1000 mm

13. Kelas Jalan
V maks
(km/j)
I 120
II 110
III 100
IV 90
V 80

14. 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 ‰

15. Kelas Jalan
Daya Angkut Lintas
(dalam 106 × Ton/Tahun)
I > 20
II 10 – 20
III 5 – 10
IV 2,5 – 5
V < 2,5

16. Apa itu ?
1. Beban
2. Gaya
3. Momen
4. Lendutan

17. Beban yang bekerja pada struktur jalan rel :
1. Gaya Vertikal,
Gaya ini adalah gaya dominan yang menyebabkan defleksi
vertikal. Beban vertikal yang dihasilkan dari : Gaya
Lokomotif, Gaya Kereta, Gaya Gerbong. Beban vertikal
diperhitungkan berdasarkan beban gandarnya.
2. Faktor Dinamis,
Faktor dinamis diakibatkan oleh getaran-getaran
kendaraan, akibat beban angin dan kondisi geometrik
jalan. Untuk mentransformasikan gaya statis ke dinamis
digunakan formulasi TALBOT.

18. Formulasi TABLOT :
Ip = 1 + 0,01 ( - 5)
dimana, V = kecepatan kereta api (km/jam)
Beban dinamis (Pd) diperoleh dari perkalian faktor
dinamis terhadap beban statis (Ps) yang
diperhitungkan.
Pd = Ps × Ip
609,1
V

19. 3. Gaya Transversal/Lateral
Gaya ini disebabkan oleh gaya sentrifugal, snake motion dan
ketidakrataan geometrik 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 / P vertikal < 1,2 atau 0,75 (kondisi aus)

20. 4. Gaya Longitudinal
Gaya ini diakibatkan oleh perubahan suhu pada rel (thermal
stress) dan untuk konstruksi KA moderen 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.

21. Q : Beban Roda per Rel
Y : Beban Lateral per Rel
T : Beban Longitudinal per Rel
N : Beban akibat Suhu

24. Rel didisain 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.

25. Rel didisain 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.

26. F(x) (kg/cm2)
F(X) (kg/cm2)
y(x)kF(x) 
y(x)

28. Model dapat dituliskan dalam persamaan diferensial
sebagai :
0yk
dx
yd
EI 4
4


29. Penyelesaian PD tersebut untuk defleksi rel, y(x) pada setiap
jarak x sepanjang rel akibat dari pembebanan P, adalah :
 
4
1
4
sincos
2
)(







 
EI
k
xxe
k
P
xy x


 

30. Gaya tumpuan fondasi jalan rel ditentukan sebagai :
)()( xykxF 

31. Kemiringan (slope), momen, dan gaya geser pada
setiap titik sepanjang rel dari lokasi beban titik P
diberikan dalam :
 
 
)(cos
2
)(
sincos
4
)(
sin)(
2
xe
P
xV
xxe
P
xM
xe
k
P
x
x
x
x
















32. Nilai maksimum defleksi,
dan momen serta
tumpuan fondasi
dituliskan dalam :
YmkFm
P
Mm
k
P
Ym





4
2

33. Nilai batas atas dari beban rel, Qm, tekanan balas, Pb,
pada luasan tahanan bantalan, Ab, dan juga modulus
balas dapat dihitung menggunakan persamaan :
 3
1
3
4
EI64
Ym
P
kand,
Ab
Qm2
Pb
spacingsleeperSwhere,SFmQm









34. Hitunglah komponen tegangan pada rel
untuk Kelas Jalan I dengan kecepatan
rencana 150 km/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 × 106 kg/cm2 dan momen
inersia 2346 cm4.

35. Beban dinamis (Pd) dihitung dengan mengkalikan beban statik gandar (Ps) dengan
faktor dinamis (Ip). Ps merupakan beban roda kereta yang diperoleh dari beban statik
gandar dibagi 2 (karena setiap gandar terdapat 2 komponen roda).














 5
1,609
V
0,011Pd sP














 5
1,609
150
0,011Pd 9000 = 16940.30 kg

36. 4
XEI4
k

4
6
23461024
180

 = 0.0098960 cm-1

37. 4λ
P
M d
m 
0,009894
16940.30
Mm

 = 427958.266 kgcm

38. 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 di bawah roda.

39.  xxe
k2
P
xy x


 
sincos)(
dimana, x = 0.0098960 cm-1 (300 cm) = 2.9688
maka,  ).sin().cos(
)(
).(.
)( ).(
98829882e
1802
009896003016940
meter3y 96882
 
= 0.025126 cm.