DESAIN GEOMETRIK, STRUKTUR BESERTA PERKIRAAN BIAYA PERENCANAAN JALAN REL SEBAGAI ALTERNATIF TRANSPORTASI ANGKUTAN TAMBANG PASIR DI KABUPATEN LUMAJANG

Transkripsi

1 JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (01) DESAIN GEOMETRIK, STRUKTUR BESERTA PERKIRAAN BIAYA PERENCANAAN JALAN REL SEBAGAI ALTERNATIF TRANSPORTASI ANGKUTAN TAMBANG PASIR DI KABUPATEN LUMAJANG Dodik Teguh Arifianto, Catur Arif Prastyanto Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya catur_ap@ce.its.ac.id Abstrak Lumajang merupakan salah satu kabupaten kecil dengan potensi hasil tambang berupa pasir yang memiliki kualitas bagus dan memiliki banyak konsumen baik dari dalam negeri hingga luar negri. Hal ini terbukti dengan jumlah rit hampir mencapai 480 truk angkutan tambang yang melintasi jalan Lumajang-Probolinggo dalam setiap harinya. Kondisi ini membawa Kabupaten Lumajang untuk memenuhi banyak tuntutan konsumen untuk mendistribusikan pasir lumajang ke beberapa wilayah. Hal ini selain meningkatkan kapita pendapatan Kabupaten Lumajang ternyata juga berdampak negatif pada fungsi sarana transportasi khususnya perkerasan jalan raya Lumajang-Probolinggo yang tidak sesuai dengan umur rencana. Dalam tugas akhir ini penulis mencoba untuk merencakan alternatif baru berupa pemanfaatan jalan rel sebagai transportasi angkutan tambang di Kabupaten Lumajang. Perencanaan jalan rel ini meliputi desain geometri, struktur jalan rel serta perkiraan rencana anggaran biaya (RAB) yang dibutuhkan. Dalam prosesnya, metodologi yang digunakan adalah dengan pengumpulan data-data sekunder, mengidentifikasi permasalahan, studi literatur dan analisa data perencanaan berupa analisa kecepatan rencana, analisa rel, jenis bantalan, tebal balas yang digunakan. Hasil dari tugas akhir ini adalah adanya trase jalan rel sebagai alternatif angkutan tambang pasir di Kabupaten Lumajang. Jalan rel didesain menggunakan jenis rel R54 dengan lebar sepur 1067, kecepatan rencana maksimum 10 km/jam, jenis penambat yang digunakan yang adalah penambat pandrol elastis ganda. Panjang trase didesain sepanjang 36,4 km dengan tebal balas atas 55 cm dan tebal balas bawah 1 cm, menggunakan bantalan beton dengan jarak 50cm.Besar biaya yang dibutuhkan dalam pembangunan kembali jalan rel ini adalah sebesar Rp ,00. Harapan penulis terhadap tugas akhir ini adalah dapat digunakannya tugas akhir ini sebagai pembanding dan atau referensi untuk pemerintah Kabupaten Lumajang sebagai solusi dalam mengatasi berbagai dampak yang ditimbulkan oleh banyaknya angkutan tambang pasir yang melintas di sepanjang jalan raya Lumajang-Probolinggo kedepannya. Kata kunci : Jalan Rel Kabupaten Lumajang; Desain Geometrik Jalan Rel; Struktur Jalan Rel; Rencana Anggaran Biaya (RAB). I. PENDAHULUAN abupaten Lumajang merupakan salah satu pusat Kpertambangan khususnya pertambangan pasir. Lokasi Kabupaten Lumajang yang dekat dengan beberapa gunung (Bromo, Tengger, Semeru) menjadikan kabupaten dengan luas wilayah 1.790,90 km ini kaya akan pasir vulkanik dengan kualitas yang cukup bagus. ( 010) Kondisi diatas menuntut Kabupaten Lumajang untuk menerima permintaan kebutuhan pasir dari berbagai daerah, hingga eksport ke beberapa negara. Berdasarkan data Dinas Perhubungan Kab. Lumajang, 010 diketahui lebih dari 480 truk angkutan tambang pasir dengan kapasitas 3-16 ton melintasi jalan Probolinggo-Lumajang dalam setiap harinya. Selama ini proses pendistribusian pasir dari Kabupaten Lumajang hanya menggunakan moda truk angkutan barang. Kondisi pendistribusian pasir yang sebagaimana tersebut diatas pengaruh terhadap kondisi jalan raya Lumajang-Probolinggo. Banyaknya jumlah kendaraan angkutan berat tersebut seringkali memicu tingkat kemacetan jalan. Kendaraan angkutan pasir ini sering kali melaju dengan kecepatan lambat yakni antara km/jam, hal ini sudah tidak sesuai dengan kecepatan rencana sebagai jalan arteri Lumajang-Probolinggo yang dimana didesain dengan kecepatan rencana 60 km/jam (data Dinas Perhubungan, 005). Kecepatan yang dibawah rencana inilah yang menjadi salah satu pemicu tingkat kemacetan disepanjang jalan Lumajang - Probolinggo. Selain itu, banyaknya jumlah angkutan tambang yang melintas membuat kondisi perkerasan jalan raya tersebut tidak sesuai dengan umur rencana. Hal ini mengakibatkan banyaknya kerusakan-kerusakan yang terjadi pada badan jalan sebelum waktunya. Jumlah kendaraan angkutan tambang yang melintas berkali-kali berpengaruh pada nilai damage factor (DF) rencana. Perkerasan jalan yang seharusnya memiliki faktor kerusakan akibat beban kendaraan equivalen (DF), menjadi bernilai lebih tinggi akibat regangan jalan yang ditimbulkan oleh beban kendaraan (σ) secara berulang-ulang. Melihat jumlah repetisi beban kendaraan yang cenderung berkaitan langsung dengan umur perkerasan ini, maka perlu adanya sebuah usaha untuk mengurangi tingkat kerusakan jalan. Untuk memperpanjang umur perkerasan beberapa usaha untuk memperkecil regangan (σ) yang dimana usaha mengurangi regangan ini dapat dilakukan dengan cara mempertebal lapisan, meningkatkan mutu perkerasan dan mengurangi beban roda P. Disisi lain, Kabupaten Lumajang tidak hanya memiliki prasarana transportasi hanya berupa jalan raya saja. Kabupaten kecil ini juga dilalui jalur kereta api yang dimana masih dibawah naungan PJKA Daop I Jember. Namun jalur jalan rel ini hanya melintasi sebagian kecil wilayah Kabupaten Lumajang tepatnya disisi perbatasan wilayah kabupaten yaitu sepanjang Kecamatan Ranuyoso, Kecamatan Klakah, dan Kecamatan Jatiroto. Berdasarkan sejarah perkereta-apian Kabupaten Lumajang sebelum tahun 1987 Jalur kereta api

2 JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (01) 1-6 masih memasuki wilayah kabupaten, tepatnya dari Stasiun Klakah terdapat persimpangan jalur arah selatan menuju Stasiun Pasirian dan Stasiun Rambipuji (Jember). Namun saat ini kondisi rel tersebut sudah non aktif. Sebagian besar dari jalan rel sudah menjadi wilayah perumahan dan pertokoan. Dengan adanya jalan rel sebagai jalur pendistribusian hasil tambang pasir ini nantinya diharapkan dapat mengurangi jumlah angkutan tambang yang melintasi jalan raya Lumajang-Probolinggo. Selain dapat memperpanjang umur perkerasan jalan, dengan berkurangnya jumlah angkutan tambang yang melintasi jalan raya ini juga dapat mengurangi tingkat kemacetan jalan raya. Untuk itu pemilihan jalan rel sebagai alternatif angkutan tambang pasir di Kabupaten Lumajang sangat efektif untuk mengurangi tingkat kemacetan dan menambah usia perkerasan jalan raya Lumajang- Probolinggo. Pada tugas akhir ini, penulis mencoba untuk merencanakan desain geometri dan struktur jalan rel sebagai alternatif angkutan tambang pasir ruas kota Lumajang dari Kecamatan Pasirian hingga Kecamatan Klakah (Stasiun Pasirian Stasiun Klakah). Kondisi rel eksisting digunakan oleh penulis sebagai dasar penentuan trase perencanaan dengan sedikit modifikasi pada geometri dan struktur jalan rel tersebut. Penulis berharap tulisan ini dapat digunakan sebagai masukan untuk mengatasi permasalahan transportasi akibat angkutan tambang pasir di Kabupaten Lumajang. II. METODOLOGI Metodologi Tugas Akhir ini dapat dilihat pada Gambar 1. diaktifkan kembali maka butuh relokasi bagi masyarakat yang memanfaat lahan tersebut selayaknya tanah pribadi. Semisal dengan mebangunkan rusun untuk warga yang telah mendirikan bangunan rumah tinggal di sepanjang trase tersebut. Tabel 1. Evaluasi Trase Eksisting Panjang Wilayah pemukiman/kecamatan yang dilewati Kondisi Tata Guna Lahan Kondisi Topografi Trase Pasirian Klakah + 35 km Pasirian Tempeh Sumbersuko Lumajang sukodono Kedungjajang - Klakah Trase melewati 30% perkebunan, 5% hutan dan 35 % daerah rawa sisanya permukiman dan lahan budidaya Elev min 50 dpl Elev mak 9 dpl Sungai : - Bentang > 100 m - - Bentang m Kali Pancing (37 m) Kali Mujur (75 m) - Bentang < 10 m sungai Hambatan Alam Melewati Daerah Rawa B. 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-cirlespiral. Adapun langkah-langkah dalam menghitung parameter lengkung tersebut diatas adalah sebagaimana berikut : Contoh perhitungan untuk PI-01 Koordinat Y Titik Awal 7391, ,8030 PI , ,6535 PI , ,8355 PI-01 47,1353 1, Y 1 Gambar 1. Metodologi Tugas Akhir Penjelasan lengkap tentang Metodologi dapat dilihat pada buku Tugas Akhir penulis [1]. Titik awal y 370,8180 x 847,8495 m α PI-0, Y III. HASIL DAN PEMBAHASAN A. Evaluasi Trase Secara tata guna lahan, trase ini sudah beralih fungsi sebagai lahan warga. Namun secara kepemilikan lahan ini masih menjadi aset negara sehingga apabila trase ini akan Gambar. Trase pada titk awal, PI-01, PI-0

3 JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (01) titik awal PI Tan α 1 Y0 Y , , , ,8030 α 1 3,51515 PI.01 PI.0 1 Tan α Y Y , , , ,1133 α 3,67889 Δ PI-01 α 1 + α 3, , ,13531 L titik awal ke PI-1 L titik PI-1 ke PI- 1 0) + ( Y1 0) (1) () ( Y (3) 51,3103 +, ,6973 m ( Y (4) 95,3948 m 1) + ( Y 1) 847, ( 370,8180) Penjelasan lengkap mengenai hasil perhitungan PI dapat dilihat pada buku Tugas Akhir penulis []. Dengan trase yang sudah ada maka perlu adanya analisa perkiraan jari-jari (R) dan kecepatan rencana (V rencana ) lengkung horisontal yang digunakan. Pada PI-01 didapatkan pendekatan jari-jari lengkung sebesar 550 m, sehingga dapat dihitung parameter lengkung horisontal sebagaimana berikut : R taksir 550 m V rencana 100 km/jam...(syarat PD-10) Sehingga dapat dihitung : v h 5,95. (5) R 100 5, ,18 mm < h 10 mm 90 Lh θs (7) π R ,18 o θ s 5, 635 3, ( θs) π R Lc (8) 180 ( 47,1353 *5,635) π 550 Lc 344,110 m 180 Lh p R ( 1 cos θs) (9) 6 R 108,18 p 550 ( 1 cos 5,635) 0, m 3 Lh k Lh Rsinθs 40R (10) 3 108,18 k 108, sin 5,635 54,073 Ts ( R + p) tg + k (11) Ts ,889 tg 47, , , h V s 144 (1) 108, s 75,163 m 144 ( R + p) E R (13) cos ,889 E ,007 m cos 47,1353 Lh Ys 6 R (14) ( ) ,18 Ys 3, 546 meter Lh 0,01. h. v (6) Lh 0,01*108,18* ,18 m

4 JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (01) T Ts94,3806 s 75,163 k54,0734 m Lh108,18 m Ys3,546 m E51,007 m p0.889 m R550 Gambar 3. Skema lengkung horizontal Alinemen Vertikal Analisa diawali dengan membagi trase eksisting setiap 50 meter. Dari setiap potongan tersebut dicari elevasi trase dengan perhitungan perbandingan segitiga antar kontur dan trase. Untuk lebih jelas mengenai perhitungan dapat dilihat pada contoh perhitungan dibawah ini: Contoh perhitungan : Potongan pada titik meter. Diketahui : Elevasi 1 : + 16,5 m ; Elevasi : m S C Lc344,11 θs θs o S Titik 100 Elev 3 478,6150 Y ' *(16,5 150) 3,0331 m 116,1355 Elev , ,0331 m Dari perhitungan diatas dapat kita peroleh nilai Y yang dimana merupakan elevasi jalan rel. elevasi tersebut harus ditambahkan dengan elevasi dasar (elevasi ). Untuk hasil perhitungan dapat dilihat dalam tugas akhir penulis. [3] 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 ( I x ) :,345 cm 4 Luas penampang melintang (A) : 76,87 cm Tegangan ijin rel (σ) : 135 kg/cm Modulus elastisitas :,1 x 10 6 kg/cm Passing ton tahunan : > 0 Juta Ton Beban gandar : 18 ton Lebar sepur : 1067 mm Jarak bantalan beton : 50 cm (max 60cm) Tebal balas dibawah bantalan : 5 cm (max 30cm) Lebar bahu balas : 50 cm Tipe penambat : Pandrol (Elastik) Sambungan : las ditempat Gambar 4. Skema perhitungan elevasi trase Titik (m) (m) ' (m) Y (m) 0 493, , , , , , , , ,5 Dari data pada tabel diatas dapat dihitung dengan menggunakan rumus perbandingan segitiga sebagaimana berikut : Y ' Y ' Elev 3 Y ' * Y (15) ' Titik 0 Elev 3 493,68688 Y ' *(16,5 150) 4,3964 m 173,63439 Elev , ,3964 m Titik 50 Elev 3 405,103 Y ' *(16,5 150) 1,98 m 6,48 Elev ,98 151,98 m Gambar 5. Penampang rel R.54 Digunakan tipe rel R54 dengan kecepatan rencana 10 km/jam. Tekanan gandar 18 ton, transformasi gaya statis roda menjadi gaya dinamis roda digunakan persamaan Talbot sebagai berikut: V rencana 10 km/jam Pd P + 0,01 P (V-5) Pd ( 9 + 0, ((10/1.609) 5) ) ton 19,73707 ton 19737,07 kg k λ 4 4E. Ix x,1.10 x345 9, cm -4 (16)

5 JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (01) Mo σ Pd 19737,07kg 1 4λ 4x0,009777cm MI.y Ix Dimana: ,1 kg cm P : gaya statis roda (ton) V : kecepatan kereta api (mil/jam) σ : tegangan yang terjadi pada rel MI : 0,85 Mo (akibat super posisi beberapa gandar) Y : jarak tepi bawah rel ke garis netral Ix : momen inersia terhadap sumbu x-x MI.y σ Ix 0,85* ,1* 5, σ 995,691 kg/cm Bantalan (17) (18) < tegangan ijin rel 135 kg/cm... OK Diambil data-data bantalan beton prategang spesifikasi WIKA dengan dimensi sebagaimana berikut: Gambar 6. Dimensi bantalan beton Panjang bantalan 000 mm 00 cm Kekuatan material: fc' 600 kg/cm 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: 14997,089 kg cm < momen ijin kg cm...ok Momen pada daerah tengah bantalan: ,318 kg cm < momen ijin 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 > L. Untuk rel R-54 dan menggunakan bantalan beton maka panjang rel panjang dimana L dapat dihitung dengan persamaan: F E. A. α. T L (19) r 6 5,1.10 x76,87x1,.10 x(48 30) L ,485 m Panjang rel minimum rel panjang R-60 dengan bantalan beton x 1 x 77, ,97 m. Dibulatkan kelipatan 5 m menjadi 175 m. Untuk menyambung rel-rel pendek menjadi rel panjang digunakan las. Penambat - Alat penambat elastis : Pandrol clip tipe e-clip e100 - Daya jepit : 800 kg/pasang - Jumlah pandrol tiap 4 m ( jarak gandar ) 400 n 8 pasang 50 Kuat jepit pandrol 8 x kg/pasang - Gaya yang terjadi pada alat penambat : a. Akibat pemuaian ( sepanjang daerah muai 175 m ) L. E. A F 1 (0) L 0,0054 *, * 76, F ,176 kg Tiap jarak gandar ( 4 m ) F ,176 x 4 113,8555 kg 175 b. Akibat beban roda F f * Pd (1) f koefisien geser rel yang tergantung pada kecepatan kereta api. V 10 km/jam f 0,8 V rencana 10 km/jam F 0,8 [ , ((10/1,69) 5)] F 0,8 [ 19737,07 ] 556,38 kg Ft F 1 + F () 113, , ,36 kg < ( kuat jepit kg )...OK Jadi penambat jenis pandrol dapat digunakan. Perencanaan Balas Balas atas Ada 3 perbandingan perhitungan yang digunakan, 1. Menurut Wahyudi (003) didapatkan hasil dengan tebal balas minimum 5 cm.. Menurut British regulation, didapatkan tebal balas minimum sebesar 38 cm

6 JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (01) 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 : 5 cm ; Panjang bantalan : 00 cm Bantalan dibuat dari beton pratekan dengan mutu beton K600 Modulus elastisitas (E) bantalan : ,343 kg/cm Beban kereta sebagai beban dinamis didapatkan kg. Prosentase beban kereta yang membebani adalah 49 % 49 % Pd 7715,05 kg λ 4 ( 9* 5) /(4*156767,34*1939,75) (3) 0, Sedangkan nilai a dan c diberikan pada Gambar 7. σ 1 8,551 kg/cm 58xσ 1 d 1, σ d 75,713 cm d d d1 > 15 cm t a 46,65 45 cm cm c 53,35 55 cm cm Gambar 7. Besar nilai a dan c pada bantalan (4) Tebal lapisan balas atas ditentukan berdasarkan perhitungan di atas yaitu setebal 40 cm. d 75, ,713 cm dipakai d 5 cm Jarak dari sumbu jalan rel ke tepi atas lapisan bawah didapatkan sebagai berikut: Pada sepur lurus 00 cm Pada tikungan 60 cm Untuk hasil perhitungan dapat dilihat dalam tugas akhir penulis. [5] C. Rencana Anggaran Biaya daftar harga satuan dan rincian jenis pekerjaan mengacu pada PM. 83 Tahun 011 tentang Standart Biaya Kementrian Perhubungan Tahun Anggaran 01. Biaya yang dibutuhkan dalam pembangunan jalan rel ini sebesar Rp ,00. Untuk penjelasan lebih nmendetail mengenai pekerjaan track akan dibahas sebagaimana dalam tugas akhir penulis [5] II. KESIMPULAN/RINGKASAN Dari hasil evaluasi, perhitungan perencanaan jalan rel sebagaimana dijelaskan diatas didapatkan rincian sebagaimana berikut: 1. Jalan rel trase pasirian-klakah dapat digunakan dengan adanya penyesuaian desain sebagaimana tertera pada Ripnas, Paraturan Dinas PJKA, Dan Keputusan Mentri Perhubungan terbaru.. Desain geometri jalan rel yang digunakan adalah dengan desain trase eksisting. Untuk lebih mendetail mengenai perhitungan desain geometri jalan rel dapat dilihat pada tugas akhir penulis. [6] 3. Struktur yang digunakan didapatkan sebagaimana berokut : Digunakan R54 dengan, Passing ton tahunan : > 0 Juta Ton Beban gandar : 18 ton Lebar sepur : 1067 mm Jarak bantalan beton : 50 cm (max 60cm) Tebal balas dibawah bantalan : 5 cm (max 30cm) Lebar bahu balas : 50 cm Tipe penambat : Pandrol (Elastik) Sambungan : las ditempat. Tebal balas atas : 55 cm Tebal balas bawah (sub balas) : 1 cm Jarak dari sumbu jalan rel ke tepi atas lapisan bawah didapatkan sebagai berikut: Pada sepur lurus 00 cm Pada tikungan 60 cm 4. Dalam perencanaan dihindari perlintasan sebidang dengan jalan raya, maka desain perlintasan digunakan overpass /jembatan. Untuk lebih detail bagaimana bentuk perlintasan yang digunakan dapat dilihat dalam tugas akhir penulis. [7] 5. Biaya yang dibutuhkan dalam pembangunan jalan rel ini sebesar Rp ,00. DAFTAR PUSTAKA [1] Anshory, Irfan Perencanaan Struktur Jalan Rel Rantau Prapat Duri II. Tugas Akhir Di Jurasan Teknik Sipil FTSP ITS. [] Bina Marga Tata Cara Perencanaan Geometrik Jalan Antar Kota. Jakarta : Bina Marga. [3] Departemen Perhubungan Pengembangan Data Perhubungan Darat Kabupaten Lumajang. Jakarta : Departemen Perhubungan. [4] Dodik Teguh, Desain Geometrik, Struktur Beserta Perkiraan Biaya Perencanaan Jalan Rel Sebagai Alternatif Transportasi Angkutan Tambang Pasir di Kabupaten Lumajang, belum dipublikasikan. [5] Menteri Perhubungan, 011. Peraturan Menteri No. 83 Tahun 011 (Standart Biaya Kementrian Perhubungan 01). [6] Pebiandi, Vicho Perncanaan Geometri Rel Kereta Api Trase Kota Pinang- Manggala Pada Ruas Rantau Prapat Duri II Provinsi Riau. Tugas akhir di Jurusan Teknik Sipil. [7] PJKA, Perencanaan Konstruksi Jalan Rel (PeraturanDinas no. 10). [8] PJKA, Penjelasan Perencanaan Konstruksi Jalan Rel (Penjelasan Peraturan Dinas no.10). [9] UU, 007. Perkeretaapian (UU. No. 3 Tahun 007). [10] Wahyudi, H Jalan Kereta Api (Struktur dan Geometrik Jalan Rel). Surabaya: Jurusan Teknik Sipil-FTSP ITS [11] Wahyudi, H Jalan Kereta Api (Struktur dan Geometrik Jalan Rel). Surabaya: Jurusan Teknik Sipil-FTSP ITS [1] Wahyudi, H Teknik Reklamasi. Surabaya: Jurusan Teknik Sipil- FTSP ITS.