Penambat Rel

Pengertian Penambat
Penambat rel merupakan suatu komponen yang menambatkan rel pada bantalan sedemikian sehingga kedudukan rel menjadi kokoh dan kuat. Kedudukan rel dapat bergeser diakibatkan oleh pergerakan dinamis roda kereta yang bergerak di atas rel. Pergerakan dinamis roda dapat mengakibatkan gaya lateral yang besar. Oleh karena itu, kekuatan penambat sangat diperlukan untuk dapat mengeliminasi gaya ini. Jenis penambat digolongkan berdasarkan karakteristik perkuatan yang dihasilkan dari sistem penambat yang digunakan. Berikut ini dijelaskan faktor-faktor yang dipertimbangkan dalam penggunaan penambat, sejarah penggunaan penambat dan jenis-jenis penambat yang hingga saat ini masih digunakan di Indonesia dan beberapa negara lainnya.

Pertimbangan dalam Penggunaan Penambat
Faktor-Faktor Penggunaan Penambat
Penggunaan jenis penambat ditentukan oleh pertimbangan beberapa faktor-faktor yang dominan berikut ini:

Pengalaman pemakaian, terkait dengan catatan teknis pemakaian.
Besarnya gaya jepit (clamping force) yang dihasilkan oleh penambat.
Besarnya nilai rangkak (creep resistance) yang dihasilkan oleh penambat.
Kemudahan dalam perawatan penambat.
Pemakaian kembali (re-use) penambat jika rel diganti dimensinya, artinya pembongkaran dan pemasangan kembali penambat dapat dilakukan tanpa merusak struktur penambat tersebut.
Umur penambat.
Harga penambat.
Selain itu, masih terdapat faktor-faktor lain yang sifatnya sebagai pertimbangan lain (tidak dominan).

Persyaratan Teknis Penambat

Gaya jepit harus kuat untuk menjamin gaya tahan rel pada bantalan lebih besar daripada gaya tahan rangkak bantalan pada stabilitas dasar balas.
Gaya jepit penambat dapat bertahan lama, meskipun alat jepit tidak dapat dihindarkan dari adanya kelonggaran dan keausan pada pelat andas maupun angker akibat dari menahan getaran yang berterusan.
Frekuensi getaran alami (natural frequency) penambat pada dasarnya harus lebih besar dari frekuensi getaran alami rel supaya dapat mencegah setiap kehilangan kontak antara penambat dengan rel selama lalu lintas melalui jalan rel.
Bahan material penambat harus mempunyai kualitas yang baik agar dapat mempertahankan kekenyalan penambat dalam jangka waktu lama.
Teknologi pemasangan rel dan penambat sebaiknya dilakukan secara cepat baik secara mekanik sederhana maupun manual.
Penyetelan penambat sebaiknya dilakukan secara cepat dan mudah, serta diusahakan dapat dilakukan oleh petugas selain teknisi.
Penambat cukup mampu dan kuat sebagai penggabungan susunan isolasi listrik dan mudah diganti bila rusak.
Penambat mempunyai alas karet yang dapat mencegah rangkak rel, meredam tegangan vertikal yang bekerja ke bawah dan melindungi permukaan bantalan serta mempunyai tahanan daya tahan listrik yang cukup untuk pemisahan rel dari bantalan

Sejarah Penggunaan Penambat Rel
Penggunaan penambat dog-spike
Pada awalnya penambat yang digunakan untuk menahan rel di atas permukaan bantalan kayu masih menggunakan konstruksi yang dipasang secara langsung dengan menggunakan paku (dog-spike), dan untuk mengatasi gaya muai rel, diberikan celah (gap) yang cukup dan memakai alat anti creeps yang dipasang di kaki rel untuk panjang rel maksimum 6,8 meter.
Penggunaan penambat tirpon dan pelat andas
Penggunaan paku sudah tidak sesuai lagi, ketika tuntutan suatu sistem penambat yang mampu menahan pergerakan kendaraan rel yang semakin cepat dan berat. Penambat paku sering terdesak dan kendor sehingga jarak sepur menjadi semakin lebar, selain itu, sering terjadi bantalan kayu yang patah pada kedudukan rel. Untuk mengatasi masalah ini, digunakan penambat jenis tirpon, sedangkan untuk mengatasi tegangan kontak yang besar di antara kaki rel dan bantalan digunakan pelat andas untuk memperbesar luas permukaan kontak yang berimplikasipada tegangan kontak yang semakin rendah.
Keterbatasan penggunaan penambat tirpon dan pelat andas
Dengan semakin tinggi tuntutan suatu sistem penambat yang mampu menahan gaya akibat beban gandar yang tinggi, gaya desak akibat pergerakan kereta yang semakin cepat dan penggunaan rel yang semakin panjang, maka penggunaan tirpon menjadi semakin terbatas. Untuk contohnya, kecepatan kereta 120 kph, vibrasi rel dapat mencapai 100 gram, dan pada kecepatan 330 kph, percepatan vibrasinya mencapai 305 gram. Pada kondisi ini, penambat tirpon menjadi terdesak, kendor (tidak mampu menahan gaya akibat perubahan suhu tetapi masih mampu menahan gaya lateral) dan selanjutnya tercabut dari bantalan. Kondisi ini akan mengakibatkan kerusakan pada rel dan geometrik jalan rel yang dapat mengurangi keamanan dan kenyamanan kereta api.
Penggunaan penambat elastis tunggal dan elastis ganda.
Untuk mengatasi hal tersebut, digunakan penambat elastis (elastic fastening). Penambat elastis, selain mampu menahan getaran, juga dapat menghasilkan gaya jepit (clamping force) yang tinggi sehingga dapat memberikan perlawanan gaya rangkak (creep resistance) yang baik. Penambat elastis menurut sistem penambatnya dibagi dalam dua kelompok yaitu penambat elastik tunggal dan penambat elastik ganda. Penjelasan kedua jenis penambat ini diberikan pada pembahasan jenis penambat.

Jenis Penambat Rel
Saat ini jenis penambat dibedakan menurut sistem perkuatan penambatan yang diberikan pada rel terhadap bantalan, yaitu:

Penambat Kaku, yang terdiri dari mur dan baut namun dapat juga ditambahkan pelat andas, biasanya dipasang pada bantalan besi dan kayu. Sistem perkuatannya terdapat pada klem plat yang kaku.
Penambat Elastik, penggunaannya dibagi dalam dua jenis, yaitu penambat elastik tunggal yang terdiri dari pelat andas, pelat atau batang jepit elastik, tirpon, mur dan baut, dimana kekuatan jepitnya terletak pada batang jepit elastik. Penambat elastik tunggal ini biasanya digunakan pada bantalan besi atau kayu. Adapun jenis yang kedua adalah penambat elastik ganda yang terdiri dari pelat andas, pelat atau batang jepit, alas rel, tirpon, mur dan baut, Kekuatan jepitnya terletak pada batang elastis dan biasanya digunakan pada bantalan beton. Penggunaan pada bantalan benton, tidak menggunakan pelat andas melainkan las karet (rubber pad) yang tebalnya disesuaikan dengan kecepatan kereta api. Pada umumnya, penambat elastik juga dapat dibedakan menurut daya jepit yang dihasilkan, yaitu Daya Jepit Langsung, misalnya : Pandrol, DE, Dorken, First BTR, dan Daya Jepit Tak Langsung (dihasilkan oleh bantalan terhadap mur-baut atau tirpon), misalnya F-type dan Nabla.

Contoh penambat TIRPON TA untuk R-25

Contoh Pelat Andas Tipe A untuk R-25

Anti Creeps untuk R-33.

Penambat elastis digunakan secara besar-besaran saat ini, untuk memenuhi kebutuhan angkutan kereta api yang cepat dan berat. Komponen Clamping force dan Torsional Resistance dalam penambat elastis menjadi sangat penting karena dapat mengikat rel secara baik pada bantalan menjadi satu kesatuan yang dapat menahan gaya-gaya yang bekerja pada penambat. Besarnya gaya jepit penambat dalah faktor yang utama dalam menentukan jenis penambat. Kekuatan jepit penambat diperoleh dari deformasi saat pemasangan penambat pada rel dan pada umumnya diambil deformasi sebesar 10 mm.

Dalam PD. No.10 Tahun 1986, penggunaan penambat elastis dibagi menurut kelas jalan (kecepatan maksimum), yaitu:

Penggunaan Alat Penambat Elastik sesuai Kelas Jalan

Kedua jenis penambat (kaku dan elastik) ini mempunyai berbagai hal paten tersendiri dan metode penjepitan ke bantalan yang dapat berupa gaya tarikan (pull out) dan bending maupun torsi.

Klasifikasi Teknis Beberapa Jenis Penambat

Tipe pandrol elastik

Berbentuk batangan besi dengan diameter 19 mm berbentuk ulir/spiral,
Clamping Force tinggi (hingga mencapai 600 kgf),
Tidak berisik ketika kendaraan rel melewati bantalan,
Mudah dalam pekerjaan pemasangan,
Kuat dan tidak mudah lepas,
Jumlah komponen sedikit/sederhana,

Contoh penambat tipe Pandrol Elastik

Penambat tipe Pandrol Elastik pada Bantalan Kayu

Penambat tipe Pandrol Elastik pada Bantalan Beton

Penambat tipe Pandrol Elastik pada Bantalan Baja

Penambat tipe Pandrol Elastik pada Slab Beton

Tipe doorken atau rail spike

Alat penambat Doorken dibedakan menjadi dua yaitu Jenis Tunggal (Single Rail Spike) dan Jenis Ganda (Double Rail Spike), dengan nilai clamping force masing-masing sebesar 475 kgf (tunggal) dan 850 kgf (ganda).

Alat penambat Tipe Doorken atau Rail Spike

Tipe DE spring clips

Alat penambat DE spring clips ini memiliki keuntungan sebagai berikut:

Clamping force mencapai lebih dari 1000 kgf,
Dapat melawan gaya puntiran (torsional force),
Penambat dapat memiliki sifat double elastic karena menggunakan alas karet (rubber pad) dalam sistemnya,
Komponenya tidak banyak dan sederhana.