Sambungan adalah titik krusial dalam setiap struktur baja, berfungsi sebagai penentu kekuatan, stabilitas, dan efisiensi biaya keseluruhan proyek. Di antara berbagai jenis sambungan, desain “cleat” atau plat siku muncul sebagai solusi andalan untuk menciptakan sambungan sederhana antara balok anak (secondary beam) dan balok induk (main beam).
Secara definitif, sambungan cleat adalah metode penyambungan yang menggunakan satu atau dua buah profil siku (angle) untuk menghubungkan badan (web) balok anak ke badan atau flens balok induk. Tujuan utamanya adalah mentransfer beban nominal geser dari balok anak ke elemen penumpunya, sambil mengizinkan rotasi pada ujung balok. Fleksibilitas inilah yang mengklasifikasikannya sebagai sambungan sendi (pinned connection).
Meskipun terlihat sederhana, kegagalan pada sambungan dapat menjadi pemicu keruntuhan struktur. Sambungan cleat yang dirancang dengan benar sesuai standar seperti SNI 1729 atau AISC memastikan transfer beban yang aman tanpa menimbulkan momen lentur yang tidak diinginkan pada balok anak.
Mengapa Sambungan Cleat Menjadi Pilihan Utama untuk Transfer Beban Geser?
Sambungan cleat menjadi pilihan populer dalam konstruksi baja karena efisiensi dan keandalannya dalam memikul gaya vertikal atau tegangan geser. Desainnya secara inheren dirancang untuk satu fungsi spesifik: menyalurkan beban dari satu elemen ke elemen lainnya.
Sambungan cleat diandalkan karena kemampuannya mentransfer beban geser secara efektif sambil memberikan fleksibilitas rotasi yang cukup pada ujung balok. Hal ini mencegah timbulnya momen lentur yang tidak diperhitungkan dalam desain balok sebagai tumpuan sederhana, sehingga menjaga integritas dan perilaku struktur sesuai asumsi perencanaan.
Mekanisme transfer beban pada sambungan cleat terjadi dalam beberapa tahap:
- Dari Balok Anak ke Cleat: Beban mati (dead load) dan beban hidup (live load) pada balok anak menghasilkan gaya geser vertikal. Gaya ini ditransfer dari badan (web-badan-profil) balok anak ke plat siku (cleat) melalui sambungan baut (bolted joint) atau las sudut (fillet weld).
- Dari Cleat ke Balok Induk: Plat siku yang telah memikul beban tersebut kemudian mentransfernya ke badan atau flens balok induk (misalnya profil Wide Flange (WF) atau H-Beam) melalui set baut atau las kedua.
Kemampuan rotasi atau kelenturan (ductility) sambungan ini sangat penting. Saat balok anak melendut akibat beban, ujung-ujungnya akan berotasi. Sambungan cleat yang fleksibel memungkinkan rotasi ini terjadi tanpa merusak sambungan atau membebani balok dengan momen yang signifikan.
Bagaimana Merancang Sambungan Cleat yang Aman dan Sesuai Standar?
Perancangan sambungan cleat yang aman melibatkan verifikasi terhadap beberapa mode kegagalan potensial untuk memastikan setiap komponen mampu menahan beban terfaktor. Proses ini mengacu pada standar desain seperti SNI 1729:2020.
Untuk merancang sambungan cleat yang aman, perencana harus memeriksa dan memastikan kapasitas sambungan lebih besar dari beban terfaktor. Beberapa mode kegagalan utama yang harus diperiksa meliputi:
- Geser pada baut.
- Tumpu pada plat (cleat dan badan balok).
- Geser blok (block shear rupture) pada plat.
- Kuat geser dan lentur pada plat siku itu sendiri.
- Kekuatan las jika menggunakan sambungan las (welded joint).
Berikut adalah analisis singkat dari setiap mode kegagalan:
- Kegagalan Geser Baut: Ini terjadi ketika baut (bolt) putus akibat gaya geser yang melebih kapasitasnya. Jumlah dan diameter baut harus dihitung untuk menahan reaksi perletakan dari balok anak.
- Kegagalan Tumpu (Bearing Failure): Terjadi ketika baut “merobek” lubang pada plat baja atau badan balok karena tekanan yang terlalu besar. Ini dikontrol dengan memastikan jarak antar baut dan jarak ke tepi plat memenuhi syarat minimum.
- Kegagalan Geser Blok (Block Shear Rupture): Ini adalah mode kegagalan kompleks di mana sebuah “blok” material pada sambungan robek akibat kombinasi antara tegangan tarik pada satu bidang dan tegangan geser pada bidang lainnya.
- Kekuatan Plat Siku: Plat siku itu sendiri harus cukup kuat untuk menahan gaya geser dan momen kecil yang timbul akibat eksentrisitas beban dari garis baut ke muka balok induk.
Proses perakitan (assembly) di lapangan juga mempengaruhi desain. Sambungan baut lebih disukai karena kemudahan dan kecepatan pemasangan dibandingkan pengelasan (welding).
Apa Saja Kelebihan dan Kekurangan dari Sambungan Cleat?
Seperti semua solusi teknis, sambungan cleat memiliki keunggulan dan keterbatasan yang perlu dipertimbangkan oleh perencana dan kontraktor baja.
Kelebihan utama sambungan cleat adalah efisiensi biaya, kemudahan fabrikasi, dan kecepatan pemasangan di lapangan. Namun, kekurangannya adalah kapasitasnya yang terbatas hanya untuk memikul beban geser dan tidak cocok untuk menahan momen lentur, sehingga tidak dapat digunakan dalam sistem rangka bangunan baja penahan momen.
Kelebihan
- Ekonomis: Membutuhkan material yang lebih sedikit (hanya potongan siku dan baut) dibandingkan sambungan momen yang kompleks. Proses fabrikasi yang sederhana juga menekan biaya produksi.
- Kemudahan Fabrikasi dan Erection: Pemotongan (cutting) dan pengeboran (drilling) plat siku adalah proses yang standar. Di lapangan, pemasangan dengan baut mutu tinggi (high strength bolt) lebih cepat dan tidak memerlukan tenaga ahli khusus seperti welder.
- Daktilitas dan Toleransi: Sambungan ini memiliki daktilitas yang baik, memungkinkannya mengakomodasi rotasi balok. Lubang baut yang sedikit lebih besar dari diameter baut memberikan toleransi pemasangan yang memudahkan sistem ereksi baja.
Kekurangan
- Kapasitas Terbatas: Hanya dirancang untuk beban geser. Sambungan ini tidak memiliki kekakuan lentur yang cukup untuk menahan momen, sehingga tidak dapat berkontribusi pada stabilitas struktur lateral sebagai rangka momen.
- Tidak Cocok untuk Beban Berat atau Dinamis: Untuk balok dengan reaksi perletakan yang sangat besar atau struktur yang menerima beban dinamis signifikan, sambungan yang lebih kaku seperti sambungan dengan end plate atau sambungan momen mungkin lebih sesuai.
- Potensi Eksentrisitas: Beban tidak bekerja tepat di bidang geser, menciptakan momen kecil pada grup baut yang perlu diperhitungkan dalam desain, terutama pada sambungan cleat tunggal.
Sambungan Cleat vs. End Plate vs. Seated Connection
Selain cleat, ada beberapa jenis sambungan sederhana lainnya. Memahami perbedaannya membantu dalam memilih solusi yang paling tepat untuk setiap kondisi.
Sambungan cleat adalah yang paling serbaguna dan ekonomis untuk koneksi balok-ke-balok atau balok-ke-kolom. Sambungan end plate menawarkan kapasitas geser yang lebih tinggi dan pemasangan lebih cepat, sementara seated connection sangat ideal untuk efisiensi ereksi karena balok dapat diletakkan sebelum dibaut.
Berikut adalah tabel perbandingan komprehensif:
| Kriteria | Sambungan Cleat (Double Angle) | Sambungan End Plate | Sambungan Seated (Tumpuan) |
| Komponen Utama | Dua profil siku, baut | Plat baja dilas ke ujung balok, baut | Satu plat siku di bawah balok (seat angle), satu plat siku di atas untuk stabilitas |
| Mekanisme Transfer Beban | Geser melalui baut pada badan balok | Geser melalui baut pada plat ujung | Tumpuan vertikal pada seat angle, geser melalui baut |
| Kelebihan | Sangat ekonomis, fleksibel, fabrikasi mudah | Kapasitas geser tinggi, ereksi cepat (sedikit baut) | Paling mudah saat ereksi (balok bisa diletakkan), tidak perlu menahan balok saat memasang baut |
| Kekurangan | Kapasitas geser moderat, lebih banyak baut | Memerlukan pengelasan (welding) di workshop, kurang daktil | Kapasitas geser lebih rendah, memerlukan stabilisasi pada flens atas |
| Aplikasi Tipikal | Sambungan balok anak ke balok induk atau kolom | Struktur rangka baja dengan efisiensi ereksi tinggi | Proyek di mana kecepatan ereksi menjadi prioritas utama |
Kesimpulan
Desain sambungan cleat adalah solusi fundamental dalam rekayasa struktur baja yang menyeimbangkan kekuatan, efisiensi, dan kemudahan pelaksanaan. Sebagai sambungan sederhana, fungsinya jelas: mentransfer beban geser secara aman sambil memungkinkan rotasi bebas pada ujung balok. Keberhasilannya bergantung pada pemahaman yang benar tentang mekanisme transfer beban dan verifikasi cermat terhadap berbagai mode kegagalan sesuai standar yang berlaku.
Pastikan tim perencana dan fabrikator Anda memiliki pemahaman yang sama mengenai asumsi desain. Komunikasi yang jelas antara desainer, detailer, dan tim jasa konstruksi baja di lapangan adalah kunci untuk memastikan sambungan berfungsi seperti yang direncanakan.
Saat meninjau gambar detail, periksa kembali apakah ada ruang yang cukup antara ujung balok anak dan flens kolom atau balok induk. Celah kecil ini (biasanya sekitar 10-15 mm) sangat penting untuk memastikan sambungan dapat berotasi dengan bebas dan tidak secara tidak sengaja menjadi sambungan semi-kaku.