Plat pengikat atau cleat plate adalah komponen baja esensial yang digunakan untuk membuat sambungan geser sederhana, berfungsi mentransfer beban geser dari balok ke elemen struktur lain seperti kolom atau balok induk.
Dalam dunia konstruksi baja, efisiensi dan keandalan sambungan adalah kunci utama stabilitas sebuah bangunan. Di antara berbagai jenis joint, sambungan geser sederhana yang menggunakan plat pengikat atau cleat plate menjadi salah satu metode paling umum dan ekonomis. Penggunaannya yang luas pada gudang baja, jembatan, dan gedung struktur baja menunjukkan betapa vitalnya peran komponen ini. Memahami aplikasi, desain, serta kelebihan dan kekurangannya sangat penting bagi para insinyur, fabrikator, dan praktisi di industri konstruksi baja di bali.
Menurut standar desain seperti AISC (American Institute of Steel Construction) dan SNI 1729, sambungan geser sederhana didesain dengan asumsi hanya mentransfer gaya vertikal (geser) dan memiliki rotasi yang cukup bebas, sehingga tidak mentransfer momen lentur yang signifikan. Fleksibilitas inilah yang membuat cleat plate menjadi solusi yang sangat praktis di lapangan.
Mengapa Plat Pengikat Menjadi Pilihan Umum untuk Sambungan Geser?
Plat pengikat populer karena fleksibilitas desainnya, kemudahan dalam proses fabrikasi, dan toleransi pemasangan yang lebih longgar di lapangan. Hal ini memungkinkan transfer beban nominal geser yang efisien dari web (badan profil) balok ke elemen pendukung, sambil meminimalkan timbulnya momen yang tidak diinginkan yang dapat membebani elemen struktur baja lainnya.
Plat pengikat, yang pada dasarnya adalah potongan dari plat baja atau profil siku, berfungsi sebagai jembatan untuk menyalurkan gaya. Dalam praktiknya, ada dua konfigurasi utama:
- Single Cleat Plate: Satu plat dipasang pada satu sisi web balok. Konfigurasi ini sangat ekonomis namun menimbulkan eksentrisitas kecil pada sambungan, yang harus diperhitungkan dalam desain untuk menghindari tegangan lentur tambahan.
- Double Cleat Plate (Plat Kopel): Dua plat dipasang secara simetris pada kedua sisi web balok. Konfigurasi ini lebih disukai karena meniadakan eksentrisitas pada bidang web, menciptakan mekanisme transfer beban yang lebih seimbang dan stabil.
Kemudahan fabrikasi menjadi nilai tambah yang signifikan. Prosesnya hanya melibatkan pemotongan (cutting) dan pengeboran (drilling) plat, yang kemudian dapat disambungkan ke balok di workshop menggunakan pengelasan (welding) atau baut (bolt). Saat perakitan (assembly) di lapangan, toleransi yang diberikan oleh lubang baut memudahkan proses ereksi baja.
| Fitur | Single Cleat Plate | Double Cleat Plate (Plat Kopel) |
| Biaya Fabrikasi | Sangat Rendah | Rendah |
| Kemudahan Ereksi | Sangat Mudah | Mudah |
| Kapasitas Beban | Sedang | Tinggi |
| Eksentrisitas | Ada (perlu diperhitungkan) | Minimal (diabaikan) |
| Aplikasi Umum | Balok sekunder, purlin, beban ringan | Balok primer ke kolom, balok ke balok induk |
Bagaimana Cara Mendesain Sambungan Geser dengan Plat Pengikat Sesuai Standar?
Proses desain sambungan plat pengikat melibatkan langkah-langkah berikut untuk memastikan keamanan terhadap berbagai mode kegagalan:
- Tentukan beban terdistribusi dan hitung reaksi perletakan atau beban geser terfaktor (Vu) yang harus ditahan sambungan.
- Desain grup baut pada plat terhadap keruntuhan geser dan keruntuhan tumpu pada plat dan web balok.
- Periksa kekuatan plat pengikat terhadap keruntuhan geser (yielding & rupture), keruntuhan lentur (yielding & rupture), dan keruntuhan block shear.
- Verifikasi web balok pendukung terhadap potensi keruntuhan akibat beban terkonsentrasi.
Desain sambungan plat pengikat harus mematuhi standar yang berlaku seperti SNI 1729:2020 atau AISC 360-16. Tujuannya adalah untuk memastikan stabilitas struktur dengan memverifikasi setiap potensi mode kegagalan (failure modes).
Analisis Akar Masalah Kegagalan Sambungan: Kegagalan pada sambungan baut (bolted joint) dengan plat pengikat umumnya terjadi pada komponen terlemah. Oleh karena itu, seorang desainer harus memeriksa beberapa skenario keruntuhan:
- Keruntuhan Baut: Baut bisa gagal karena geser murni. Jumlah dan diameter high strength bolt harus cukup untuk menahan tegangan geser.
- Keruntuhan Tumpu (Bearing Failure): Lubang baut pada plat atau web balok bisa mengalami deformasi atau robek jika tegangan tekan dari baut terlalu besar.
- Keruntuhan Geser pada Plat: Plat pengikat itu sendiri bisa gagal akibat geser sepanjang garis baut.
- Keruntuhan Lentur pada Plat: Gaya geser yang eksentris dapat menyebabkan plat melentur dan patah.
- Keruntuhan Block Shear: Ini adalah mode kegagalan kompleks di mana sebuah “blok” material robek, melibatkan kombinasi kegagalan geser di satu sisi dan kegagalan tarik di sisi lain.
Contoh Studi Kasus Sederhana: Sebuah balok Wide Flange (WF) 300.150.6.5.9 menumpu pada kolom H-Beam dan harus menahan beban geser terfaktor sebesar 150 kN. Seorang insinyur akan memulai desain dengan memilih ukuran plat pengikat awal, misalnya plat tebal 10 mm. Kemudian, ia akan menghitung jumlah baut mutu tinggi (misalnya A325) yang diperlukan untuk menahan geser 150 kN. Setelah itu, ia akan memeriksa kekuatan plat terhadap geser, lentur, dan block shear, serta memeriksa kekuatan tumpu pada web balok dan flens kolom. Jika ada satu mode kegagalan yang tidak memenuhi syarat, desain harus direvisi, misalnya dengan mempertebal plat, menambah jumlah baut, atau menggunakan grade baja yang lebih tinggi.
Apa Saja Kelebihan dan Kekurangan Utama Sambungan Plat Pengikat?
Kelebihan utama sambungan plat pengikat adalah efisiensi biaya, kemudahan fabrikasi, dan toleransi pemasangan di lapangan. Namun, kekurangannya mencakup kapasitas beban yang lebih terbatas dibandingkan sambungan momen dan adanya eksentrisitas yang harus dikelola, terutama pada sambungan dengan plat tunggal.
Setiap jenis sambungan dalam baja struktural memiliki tempatnya masing-masing, dan plat pengikat bukanlah pengecualian. Memahami pro dan kontranya membantu dalam pengambilan keputusan desain yang tepat.
Kelebihan
- Ekonomis: Membutuhkan material yang lebih sedikit dan proses fabrikasi yang lebih sederhana (pemotongan plasma dan bor) dibandingkan sambungan las penuh atau end plate yang tebal.
- Kemudahan Fabrikasi & Ereksi: Plat dapat dipasang ke balok di workshop, dan di lapangan, kru hanya perlu memasang baut. Toleransi pada lubang baut memudahkan penyesuaian posisi.
- Daktilitas yang Baik: Sambungan baut yang didesain dengan benar memiliki kelenturan (ductility) yang baik, mampu mengalami deformasi sebelum benar-benar gagal, memberikan peringatan visual jika terjadi beban berlebih.
- Fleksibilitas Desain: Dapat dengan mudah didesain untuk berbagai ukuran balok dan kondisi pembebanan, mulai dari rangka atap baja ringan hingga balok lantai pada bangunan baja bertingkat.
Kekurangan dan Mitigasinya
- Kapasitas Beban Terbatas: Tidak cocok untuk mentransfer momen lentur yang besar atau beban lateral yang sangat tinggi. Sambungan ini murni untuk geser.
- Mitigasi: Untuk beban yang lebih besar atau kebutuhan transfer momen, gunakan sambungan momen kaku seperti sambungan end plate yang diperkuat atau sambungan flens yang dilas.
- Potensi Eksentrisitas: Terutama pada single cleat, beban tidak bekerja tepat di pusat sambungan, menciptakan momen kecil yang dapat menyebabkan tekuk lokal pada web balok atau plat itu sendiri.
- Mitigasi: Gunakan double cleat (plat kopel) untuk menyeimbangkan gaya. Jika single cleat harus digunakan, eksentrisitasnya harus diperhitungkan dalam kalkulasi desain sesuai standar AISC/SNI.
- Kurang Kaku: Sebagai sambungan sederhana, sambungan ini memungkinkan rotasi yang lebih besar, yang berarti deformasi (deflection) struktur secara keseluruhan bisa lebih besar dibandingkan dengan struktur berbingkai kaku.
- Mitigasi: Stabilitas lateral struktur harus dipastikan oleh sistem lain, seperti breising (bracing) atau dinding geser.
Sambungan plat pengikat adalah solusi “pekerja keras” yang andal untuk mayoritas sambungan balok-ke-balok dan balok-ke-kolom dalam struktur rangka baja konvensional di mana transfer momen tidak diperlukan.
Plat Pengikat vs. Sambungan Geser Lain: Mana yang Terbaik?
Plat pengikat unggul dalam keseimbangan antara biaya dan kemudahan ereksi untuk beban geser sedang. Sambungan End Plate lebih kaku dan cocok untuk beban lebih tinggi dengan biaya fabrikasi lebih mahal. Sementara itu, Sambungan Tumpu (Seated Connection) menawarkan kemudahan pemasangan tertinggi tetapi dengan kapasitas yang seringkali lebih rendah.
Pemilihan tipe sambungan geser yang tepat bergantung pada banyak faktor, termasuk kapasitas beban, biaya, kemudahan ereksi, dan kekakuan geser yang dibutuhkan.
| Kriteria | Sambungan Plat Pengikat (Cleat) | Sambungan End Plate (Geser) | Sambungan Tumpu (Seated) |
| Mekanisme Utama | Baut menahan geser pada plat/web. | Baut menahan geser pada plat ujung. | Balok duduk di atas plat/siku tumpuan. |
| Biaya Fabrikasi | Rendah | Sedang (membutuhkan pengelasan presisi) | Rendah-Sedang |
| Kemudahan Ereksi | Sedang (membutuhkan 2 baris baut) | Sulit (toleransi sangat ketat) | Sangat Mudah (balok tinggal diletakkan) |
| Kapasitas Beban | Sedang hingga Tinggi | Tinggi | Rendah hingga Sedang |
| Kekakuan Sambungan | Rendah | Sedang | Sangat Rendah |
| Cocok Untuk | Sambungan balok-ke-balok, balok-ke-kolom standar. | Sambungan balok-ke-flens kolom, di mana kekakuan lebih diutamakan. | Ereksi cepat, balok atap, di mana sedikit ketidakstabilan sementara bisa ditoleransi. |
- Sambungan Plat Pengikat (Cleat) adalah pilihan serbaguna. Penggunaan double cleat membuatnya sangat andal untuk sebagian besar aplikasi struktur baja.
- Sambungan End Plate untuk geser melibatkan pengelasan plat di ujung balok di workshop, lalu dibaut ke kolom di lapangan. Meskipun lebih kuat dan kaku, sambungan ini tidak memiliki toleransi; jika ada sedikit kesalahan fabrikasi, baut tidak akan pas.
- Sambungan Tumpu (Seated Connection) adalah yang paling sederhana untuk dipasang. Balok diletakkan di atas “kursi” (biasanya profil siku) yang sudah terpasang di kolom, lalu diikat dengan baut untuk stabilitas. Sambungan ini sangat populer untuk kecepatan konstruksi, namun seringkali membutuhkan stiffener (pengaku baja) di bawah kursi pada kolom untuk mencegah kegagalan lokal.
Kesimpulan
Plat pengikat atau cleat plate adalah komponen fundamental dalam proyek konstruksi baja yang menawarkan solusi efisien dan andal untuk sambungan geser sederhana. Keunggulannya terletak pada biaya yang ekonomis, kemudahan fabrikasi, dan fleksibilitas di lapangan. Meskipun memiliki keterbatasan dalam menahan momen dan memerlukan perhatian pada detail eksentrisitas, dengan desain yang tepat sesuai standar SNI atau AISC, sambungan ini memberikan kinerja yang aman dan dapat diprediksi.
- Memverifikasi semua mode kegagalan: Jangan hanya fokus pada kekuatan baut, tetapi juga periksa tumpu, geser plat, lentur plat, dan block shear.
- Memilih konfigurasi yang tepat: Gunakan double cleat bila memungkinkan untuk menghilangkan eksentrisitas dan meningkatkan stabilitas.
- Mempertimbangkan kemudahan ereksi: Diskusikan dengan tim di lapangan untuk memastikan detail sambungan yang dipilih praktis untuk dipasang.
Saat merencanakan sambungan geser berikutnya, pertimbangkan untuk menggunakan konfigurasi double cleat simetris. Langkah sederhana ini secara signifikan mengurangi risiko akibat eksentrisitas dan meningkatkan kekakuan lentur sambungan tanpa menambah kompleksitas desain atau biaya secara drastis, memastikan stabilitas struktur yang lebih baik.