Para insinyur menghabiskan hampir 20 tahun membangun terowongan kereta api terpanjang dan terdalam di dunia di bawah salju-yang menutupi Pegunungan Alpen Swiss
Sejak akhir Perang Dunia II, para insinyur bermimpi menciptakan rute yang lebih cepat melalui Pegunungan Alpen untuk meningkatkan koneksi transportasi dan mempromosikan perdagangan antar wilayah berbeda di Swiss.
Insinyur Swiss Carl Eduard Gruner dari Basel pertama kali mengusulkan gagasan membangun terowongan transportasi cepat di bawah Gotthard Massif. Pada awal tahun 1947, dia menyarankan pembuatan terowongan-kemiringan rendah yang melintasi pangkalan Gotthard.
Namun, sebagai bagian dari jaringan kereta api trans{0}}Alpine yang lebih luas, proyek ini tidak dipertimbangkan secara serius hingga lebih dari 40 tahun kemudian, ketika rencana dimulai untuk membuat rute yang menghubungkan Erstfeld di utara dan Bodio di selatan.
Kereta api menjadi bagian dari program AlpTransit, yang dirancang untuk mengurangi kemacetan di jalan pegunungan, mempersingkat waktu dan biaya transportasi, serta mengurangi dampak lingkungan yang disebabkan oleh angkutan berat.
Pada tahun 1995, mengikuti rekomendasi dari Swiss Federal Railways (SBB), Swiss telah mengembangkan rencana untuk membangun dua terowongan kereta api jalur tunggal sepanjang 57-kilometer antara Erstfeld dan Bodio. Sistem ini mencakup 180 jalur penghubung dan stasiun multifungsi di Sedrun dan Faido.
Total sistem terowongan membentang lebih dari 150 kilometer, dengan lapisan batuan di atas bagian terdalam mencapai ketebalan hampir 2,5 kilometer.
Tantangan Terowongan di Bawah Pegunungan Alpen
Pada tahun 1998, setelah serangkaian penyelidikan geologi, Kereta Api Federal Swiss mendirikan AlpTransit Gotthard AG untuk mengawasi pembangunan Terowongan Pangkalan Gotthard.
Untuk keperluan konstruksi, dua terowongan{0}}jalur tunggal dibagi menjadi lima bagian.
Meskipun salju menutupi puncak Alpen di atasnya, suhu di bawah tanah mencapai 45 derajat, sehingga menimbulkan tantangan teknis yang signifikan. Para insinyur harus mengatur pendinginan pekerja, sistem ventilasi, tekanan air bawah tanah yang tinggi, dan beban batu yang sangat besar di atas terowongan.
Tekanan dari batuan disekitarnya begitu kuat sehingga area penggalian mengalami deformasi yang parah. Batuan yang sangat retak dapat terdorong ke dalam, sehingga mengurangi penampang-terowongan dan memengaruhi stabilitas struktur.
Sistem Pendukung Baja untuk Tekanan Bawah Tanah Ekstrim
Untuk mengatasi tantangan ini, tim proyek memperkenalkan teknik penambangan canggih, termasuk bagian penyangga lengkungan baja dengan sambungan gesekan geser.
Struktur pendukung baja ini dirancang untuk menyesuaikan sesuai dengan tingkat beban yang tepat dan sedikit berubah bentuk di bawah tekanan yang meningkat tanpa merusak lapisan terowongan.
Untuk proyek rekayasa bawah tanah yang terkena tekanan ekstrim, kinerja material sangatlah penting. Material-berkekuatan tinggi seperti Pelat Baja Berkekuatan Tinggi biasanya dipilih untuk aplikasi struktur berat karena material tersebut memberikan kapasitas menahan beban-yang sangat baik dan kinerja mekanis yang andal.
Dibandingkan dengan penyangga tradisional, komponen baja rekayasa dapat menyerap deformasi dan menjaga integritas struktural dalam kondisi bawah tanah yang berubah-ubah.
“Pemadatan tanah memerlukan sistem pendukung khusus di sekitar terowongan,” jelas Ivor Thomas, manajer terowongan di BAM Nuttall dan wakil presiden British Tunneling Society. "Lengkungan geser baja ini dirancang dengan hati-hati agar luluh tanpa mempengaruhi integritas lapisan terowongan."
Setelah mengatasi tantangan teknis ini, tim konstruksi menyelesaikan terobosan terowongan terakhir pada bulan Oktober 2010, memindahkan sekitar 28,2 juta ton batuan yang digali setelah 11 tahun pembuatan terowongan.
Rel Kereta Api Kinerja Tinggi
Namun, keberhasilan Terowongan Pangkalan Gotthard tidak hanya bergantung pada selesainya penggalian. Tanpa-sistem kereta api berkualitas tinggi, terowongan ini tidak dapat mencapai tujuannya untuk mengangkut enam kereta barang dan dua kereta penumpang per jam di setiap arah.
Sebagai bagian dari sistem kereta api, seluruh rute menggunakan rel baja-perlitik yang diberi perlakuan panas sepanjang 290 kilometer dan saklar-performa tinggi.
Perlakuan panas mengubah struktur mikro baja, meningkatkan ketahanan terhadap keausan, kelelahan kontak rolling, dan cacat lainnya. Properti ini sangat penting untuk sistem perkeretaapian yang beroperasi pada kecepatan tinggi dan beban berat.
Persyaratan serupa berlaku untuk aplikasi industri di mana Pelat Baja Tahan Aus digunakan untuk meningkatkan masa pakai di bawah benturan berulang, gesekan, dan tekanan mekanis.
Produk baja-yang diberi perlakuan panas juga meningkatkan keselamatan operasional, mengurangi kebutuhan pemeliharaan, dan memperpanjang masa pakai infrastruktur kereta api.
Baja Kinerja Tinggi untuk Transportasi Berat
Karena setiap bagian proyek memerlukan keandalan yang luar biasa, pasokan 18.000 ton rel-berkekuatan tinggi dan 43 sakelar-berperforma tinggi ditugaskan ke produsen baja spesialis voestalpine.
“Kecepatan maksimum yang dicapai oleh kereta penumpang dan barang di Terowongan Pangkalan Gotthard menciptakan persyaratan yang sangat tinggi terhadap kualitas jalur kereta api dan sistem peralihan,” kata Franz Kainersdorfer, kepala Teknik Logam voestalpine.
Sistem kereta api menggunakan rel standar sepanjang 120 meter untuk meningkatkan keselamatan dan mengurangi jumlah titik pengelasan yang rentan.
Untuk memproduksi rel yang mampu memenuhi persyaratan proyek seperti Gotthard Base Tunnel, teknologi produksi dan perlakuan panas-yang canggih dikembangkan untuk meningkatkan kinerja baja.
Prinsip serupa juga diterapkan dalam manufaktur baja industri modern, di mana Pelat Baja Karbon dan material baja-berperforma tinggi lainnya dipilih berdasarkan kekuatan, ketahanan, dan kondisi pengoperasian.
Masa Depan Aplikasi Baja Kinerja Tinggi
Proyek Gotthard Base Tunnel membantu mendorong pengembangan-produk baja yang diberi perlakuan panas-generasi berikutnya.
voestalpine kemudian memperkenalkan baja yang diberi perlakuan panas karbon ultra-tinggi-panas-yang dirancang untuk meningkatkan kapasitas muatan pada sistem kereta api pengangkutan campuran dan-angkutan berat.
Perusahaan mengklaim bahwa dibandingkan dengan rel{0}}yang diberi perlakuan panas standar, produk canggih ini dapat mengurangi biaya pemeliharaan secara signifikan sekaligus memperpanjang masa pakai.
Proyek seperti Terowongan Pangkalan Gotthard menunjukkan pentingnya memilih material baja yang tepat untuk lingkungan ekstrem.
Dari sistem pendukung terowongan bawah tanah hingga-infrastruktur kereta api berkecepatan tinggi, produk baja canggih seperti Pelat Baja Kekuatan Tinggi, Pelat Baja Tahan Aus, dan Komponen Baja Struktural khusus lainnya terus mendukung beberapa proyek teknik paling menantang di dunia.