Pembuatan coak atau lubang pada badan balok baja diperbolehkan, namun dengan syarat dan batasan yang sangat ketat sesuai standar desain untuk menjaga integritas struktur. Praktik ini seringkali tak terhindarkan di lapangan untuk jalur utilitas seperti pipa, kabel, dan saluran udara (HVAC). Namun, kesalahan dalam membuat coakan dapat secara drastis mengurangi kekuatan balok, berisiko menyebabkan kegagalan struktur yang fatal.
Memahami kapan dan bagaimana coak boleh dibuat adalah kunci bagi para fabrikator, insinyur, dan kontraktor. Aturan utamanya adalah menghindari area dengan tegangan tinggi dan memastikan setiap pengurangan kekuatan akibat lubang telah diperhitungkan dan, jika perlu, diberi perkuatan yang memadai. Panduan seperti AISC Design Guide 2 menjadi referensi utama dalam praktik ini, yang juga selaras dengan prinsip-prinsip dalam SNI 1729:2020.
Sebuah lubang pada badan balok (web) dapat mengurangi kekuatan geser secara signifikan, jauh lebih besar daripada pengaruhnya terhadap kekuatan lentur. Hal ini karena web memikul sebagian besar gaya geser pada balok, sementara flange (sayap) lebih dominan dalam menahan momen lentur.
Prinsip Dasar dan Zona Kritis: Di Mana Coak Dilarang Keras?
Coak pada balok baja dilarang keras di area dengan tegangan geser dan lentur yang tinggi. Secara spesifik, hindari membuat coakan di dekat tumpuan (kolom atau sambungan) dan di tengah bentang balok yang menahan beban berat, kecuali jika sudah direncanakan dan dianalisis secara matang oleh insinyur struktur.
Untuk memahami larangan ini, penting untuk mengetahui bagaimana beban didistribusikan pada sebuah balok.
- Zona Geser Tinggi: Area di dekat tumpuan (ujung-ujung balok) mengalami gaya geser maksimum. Membuat lubang di sini sangat berbahaya karena secara langsung memotong “jalur” yang menahan gaya tersebut, berpotensi menyebabkan kegagalan geser atau tekuk pada web.
- Zona Lentur Tinggi: Area di tengah bentang (terutama pada balok yang dibebani merata) mengalami momen lentur maksimum. Meskipun web tidak berkontribusi sebesar flange pada kekuatan lentur, lubang yang besar tetap dapat mengurangi kapasitas dan menyebabkan defleksi berlebih.
Berikut adalah zona-zona di mana pembuatan coak harus dihindari atau memerlukan analisis rekayasa yang sangat detail:
- Jarak dari Tumpuan: Sebagai aturan umum, hindari membuat lubang pada jarak kurang dari dua kali tinggi balok (2d) dari muka tumpuan.
- Di Bawah Beban Terpusat: Jangan membuat lubang tepat di bawah atau di dekat titik di mana beban terpusat bekerja (misalnya, dari balok anak atau mesin berat).
- Area Sambungan: Hindari coak di area sambungan momen atau sambungan baut berkekuatan tinggi, karena dapat mengganggu distribusi tegangan pada sambungan las atau baut.
Kapan Coak Diperbolehkan Tanpa Perkuatan? Batasan Ukuran Menurut AISC
Coak tanpa perkuatan diperbolehkan jika ukurannya kecil, terletak di zona tegangan rendah (umumnya di area tengah tinggi balok dan jauh dari tumpuan), dan memenuhi batasan geometris yang ketat. AISC Design Guide 2 menyediakan panduan spesifik untuk lubang tanpa pengaku.
Meskipun selalu lebih aman untuk memberikan perkuatan, ada kondisi di mana coak kecil dapat diterima tanpa stiffener (pengaku baja). Hal ini hanya berlaku jika analisis menunjukkan bahwa sisa kapasitas penampang masih cukup untuk memikul beban nominal yang bekerja.
Berikut adalah beberapa pedoman umum yang disederhanakan dari AISC untuk coak tanpa perkuatan:
- Lokasi Lubang: Lubang harus ditempatkan di sepertiga tengah bentang balok dan sedapat mungkin di sumbu netral (tengah-tengah tinggi balok).
- Ukuran Lubang (Untuk Lubang Persegi):
- Tinggi lubang (h₀) tidak boleh melebihi 50% dari tinggi balok (d).
- Panjang lubang (a₀) tidak boleh melebihi 2 kali tinggi lubang (2h₀).
- Ukuran Lubang (Untuk Lubang Lingkaran):
- Diameter lubang (D₀) tidak boleh melebihi 0.7 kali tinggi balok (0.7d).
- Jarak Antar Lubang: Jarak bersih antar lubang harus lebih besar dari panjang lubang yang lebih besar di antara keduanya.
Tabel 1: Batasan Umum Coak Tanpa Perkuatan
| Parameter | Batasan Maksimum | Catatan |
| Lokasi dari Tumpuan | > 2 x Tinggi Balok (d) | Menghindari zona geser tinggi |
| Tinggi Lubang (h₀) | 0.5 x Tinggi Balok (d) | Menjaga sisa web yang cukup |
| Panjang Lubang (a₀) | 2 x Tinggi Lubang (h₀) | Mencegah tekuk web lokal |
| Eksentrisitas (e) | Minimal | Idealnya di sumbu netral balok |
Penting untuk dicatat bahwa pedoman ini adalah penyederhanaan. Desain aktual harus selalu merujuk pada perhitungan detail berdasarkan AISC Design Guide 2 atau standar relevan seperti SNI 1729, yang mempertimbangkan interaksi antara momen dan geser di lokasi lubang.
Coak dengan Perkuatan: Kapan Diperlukan dan Bagaimana Caranya?
Perkuatan diperlukan ketika ukuran coak melebihi batas yang diizinkan untuk lubang tanpa pengaku, atau ketika lubang berada di zona dengan tegangan yang signifikan. Perkuatan bertujuan untuk mengembalikan kekuatan balok yang hilang dengan menambahkan material di sekitar lubang.
Jika lubang yang dibutuhkan untuk utilitas lebih besar dari batasan di atas, atau jika lokasinya tidak ideal, maka perkuatan menjadi wajib. Tujuan dari perkuatan adalah untuk menciptakan “jembatan” bagi aliran tegangan di sekitar lubang.
Kapan Perkuatan Diperlukan?
- Ketika tinggi lubang h₀ > 0.5d atau panjang lubang a₀ > 2h₀.
- Ketika lubang berada di zona geser tinggi (kurang dari 2d dari tumpuan) namun tidak dapat dihindari.
- Ketika analisis menunjukkan bahwa tegangan di sekitar lubang melebihi kapasitas izin material baja struktural.
- Untuk balok dengan rasio kelangsingan web yang tinggi yang rentan terhadap tekuk geser.
Metode Perkuatan yang Umum:
- Pengaku Horizontal (Horizontal Stiffeners): Ini adalah metode yang paling umum dan efektif. Plat baja dilas di atas dan di bawah lubang. Plat ini berfungsi sebagai “flange baru” untuk bagian T atas dan bawah yang terbentuk akibat lubang, secara signifikan meningkatkan kapasitas momen lentur lokal.
- Pengaku Vertikal (Vertical Stiffeners): Plat stiffener web dipasang secara vertikal di satu atau kedua sisi lubang. Ini sangat efektif untuk meningkatkan kekuatan geser dan mencegah tekuk pada web di sekitar lubang.
- Plat Pengganda (Doubler Plates): Sebuah plat baja dengan ketebalan tertentu dilas menutupi area di sekitar lubang (web-doublers). Metode ini meningkatkan ketebalan web secara lokal, menambah kapasitas geser dan mencegah keruntuhan akibat konsentrasi tegangan.
- Kombinasi: Untuk lubang yang sangat besar atau berada di lokasi kritis, kombinasi pengaku horizontal dan vertikal sering digunakan untuk memberikan perkuatan yang komprehensif.
Proses pengelasan (welding) untuk perkuatan harus dilakukan oleh welder bersertifikat dan mengikuti WPS (Welding Procedure Specification) yang telah disetujui untuk memastikan kualitas sambungan.
Perbandingan Metode: Coak vs. Penetrasi Utilitas Alternatif
Membuat coak pada balok bukanlah satu-satunya solusi. Alternatif seperti menggunakan profil balok yang lebih dalam atau sistem balok castellated bisa lebih efisien dan aman, meskipun mungkin melibatkan biaya awal yang lebih tinggi.
Sebelum memutuskan untuk membuat coak pada balok Wide Flange (WF) atau H-Beam, pertimbangkan alternatif lain yang mungkin lebih sesuai untuk proyek konstruksi baja di Bali.
Tabel 2: Perbandingan Solusi Penetrasi Utilitas
| Kriteria | Coak pada Balok Eksisting | Menggunakan Profil Lebih Dalam | Menggunakan Balok Castellated |
| Fleksibilitas | Tinggi (bisa dibuat di mana saja, dengan batasan) | Rendah (ruang di bawah balok) | Sedang (lubang heksagonal sudah ada) |
| Biaya Fabrikasi | Rendah hingga Sedang (tergantung perkuatan) | Rendah (profil standar) | Tinggi (proses pemotongan & pengelasan) |
| Kekuatan Struktur | Berkurang, perlu perkuatan | Optimal (tidak ada pengurangan) | Didesain khusus untuk lubang |
| Tinggi Lantai | Paling efisien, menghemat ruang vertikal | Kurang efisien, menambah tinggi bangunan | Sangat efisien |
| Waktu Pelaksanaan | Cepat jika tanpa perkuatan, lama jika dengan perkuatan | Cepat | Sedang |
| Rekomendasi | Untuk renovasi atau kebutuhan tak terduga | Untuk desain baru dengan ruang vertikal yang cukup | Untuk bentang panjang di mana efisiensi berat dan ruang sangat penting |
Kesimpulan
Pembuatan “web notch” atau coak pada badan balok baja adalah sebuah tindakan rekayasa yang memerlukan kehati-hatian dan pemahaman mendalam tentang perilaku struktur. Ini bukan sekadar pekerjaan pemotongan (cutting) biasa.
- Lokasi adalah Segalanya: Hindari zona tegangan tinggi di dekat tumpuan dan di bawah beban terpusat.
- Ukuran Penting: Patuhi batasan dimensi dari standar seperti AISC, terutama jika tidak menggunakan perkuatan.
- Perkuatan Bukan Pilihan, Tapi Kewajiban: Jika ragu atau jika lubang melebihi batas aman, selalu gunakan perkuatan yang dirancang dengan benar.
- Konsultasi adalah Kunci: Jangan pernah membuat coak di lapangan tanpa persetujuan dari insinyur struktur yang bertanggung jawab atas desain.
Sebelum melakukan pemotongan apapun pada elemen struktur baja di proyek Anda, ambil gambar lokasi yang diusulkan dan kirimkan kepada insinyur perencana dengan menyertakan dimensi balok dan ukuran coak yang direncanakan. Konfirmasi tertulis adalah perlindungan terbaik terhadap kegagalan struktur.