Perbandingan Sistem Sambungan Baja dan Beton: Analisis Kinerja dan Optimasi Detail

Bayangkan rangka bangunan sebagai jaringan jalan tol. Balok, kolom, dan pelat adalah jalurnya, sedangkan sambungan adalah gerbang tol yang memastikan arus kendaraan (gaya) berpindah dengan aman dan teratur. Pada struktur baja dan beton bertulang, fungsi gerbang ini sama, tetapi material yang membentuknya berbeda sehingga cara kerjanya juga tidak identik. Baja membutuhkan gerbang super presisi, sementara beton lebih mirip gerbang permanen yang dicor langsung di tempat. Memahami perbedaan ini membantu kita memilih sistem sambungan yang cepat, kuat, serta mudah dikerjakan di lapangan.

1. Prinsip Dasar Sambungan Baja vs Beton

Tabel ini menunjukkan bahwa perbedaan utamanya bukan pada fungsi sambungan, tetapi pada cara masing-masing material mengalirkan gaya. Baja membutuhkan disiplin pabrikasi yang tinggi, sedangkan beton mengandalkan panjang penyaluran dan kualitas lekatan. Saat memilih sistem, insinyur harus mempertimbangkan kecepatan produksi, toleransi lapangan, dan kebutuhan inspeksi.

2. Mekanisme Transfer Gaya

a. Pada Struktur Baja

Transfer gaya pada sambungan baja tergantung pada elemen sambung utama. Baut geser bekerja seperti sekrup yang menahan papan, las berperan seperti lem super kuat yang menyatukan permukaan, dan pelat pengaku menahan bagian yang rentan seperti penguat tali kemah. Ketiganya harus didesain bersama agar arus gaya tidak tersendat.

τ = V / (n × Aᵦ)
τ = tegangan geser per baut (MPa)
V = gaya geser total (kN)
n = jumlah baut
Aᵦ = luas penampang baut (mm²)

b. Pada Struktur Beton Bertulang

Pada beton, transfer gaya terjadi melalui lekatan tulangan. Tulangan menahan gaya tarik sementara beton memikul tekan.

Lᵈ = (φ × fᵧ) / (4 × τᵦᵈ)
Lᵈ = panjang penyaluran (mm)
φ = diameter tulangan (mm)
fᵧ = tegangan leleh baja tulangan (MPa)
τᵦᵈ = tegangan lekat beton (MPa, umumnya 1.2–2.0)

3. Perbandingan Desain dan Detailing

Sambungan Baja

• Pelat kopel harus menahan gaya momen dan geser.
• Jarak antar baut mengikuti SNI 1729:2020 (s_min = 2.5 × d, s_max = 12 × t_p).
• Hindari eksentrisitas antara pelat sayap dan pelat badan.
• Semua lasan diuji NDT sebelum erection.

Sambungan Beton

Kalau sambungan baja ibarat gerbang dengan baut dan las, sambungan beton menyerupai dua batang besi yang ditanam bersamaan lalu dicor sehingga saling menggenggam. Tulangan bertindak sebagai jari-jemari, beton sebagai telapak tangan.

• Panjang penyaluran tulangan minimal L_d = 40 × φ agar tulangan tertanam cukup jauh sebelum diberi beban.
• Tulangan ulir lebih dari 25 mm sebaiknya diberi kait 90° atau 135° (hooked bar) atau kepala (headed bar) supaya tidak mudah selip.
• Hindari sambungan di daerah momen maksimum karena daerah tersebut ibarat sendi tubuh yang paling sering bergerak.
• Untuk sambungan precast, gunakan bonding agent atau epoxy coupler agar permukaan lama dan baru benar-benar menyatu.

4. Analisis Kasus Perbandingan

Kasus A - Sambungan Baja (Efisien dan Cepat)

• Proyek gudang baja bentang 24 m dengan rangka WF, sambungan balok-kolom memakai pelat kopel 20 mm dan 8 baut M20 grade 8.8.
• Beban geser total 120 kN, mutu baja F_y = 345 MPa, jarak baut 70 mm.
• Insinyur di lapangan ingin memastikan tiap baut mendapat porsi gaya yang adil, lalu melakukan perhitungan berikut.

τ = V / (n × Aᵦ)
Aᵦ = π × (d² / 4) = 3.14 × (20² / 4) = 314 mm²
τ = (120 × 10³) / (8 × 314) = 47.8 MPa
τₐₗₗₒw = 0.4 × Fᵧ = 0.4 × 345 = 138 MPa
⇒ τ < τₐₗₗₒw → sambungan aman

• Pemasangan selesai dua hari lebih cepat dari jadwal; tidak ditemukan slip baut pada uji beban 1.2× service load.
• Pelajaran: desain fabrikasi presisi dan kontrol torsi baut menghasilkan sambungan kaku serta cepat dieksekusi.

Kasus B - Sambungan Beton (Nyaris Gagal, Tapi Terselamatkan)

• Struktur jembatan beton bertulang 12 m memiliki sambungan antara girder pracetak dan pelat lantai cor di tempat. Setelah pengecoran muncul retak rambut yang layaknya retakan rambut pada dinding baru dicat.
• Data lapangan: tulangan sambung φ20, panjang penyaluran aktual 400 mm, beton f′_c = 25 MPa.
• Perhitungan dari SNI 2847:2019 menunjukkan penyebab retak ini.

Lᵈ = (φ × fᵧ) / (4 × τᵦᵈ)
Lᵈ = (20 × 400) / (4 × 1.4) = 1428 mm
⇒ Lᵈ aktual (400 mm) < kebutuhan (1428 mm) → tidak aman

• Solusi: tambahkan rebar coupler untuk memperpanjang transfer gaya, lakukan grouting epoxy high-bond, dan monitor retak selama 7 hari (tidak ada perambatan).
• Pelajaran: selalu ukur kembali panjang penyaluran sebelum pengecoran. Kekurangan panjang adalah penyebab paling umum kegagalan sambungan beton.

5. Optimasi Desain

Optimasi diperlukan karena sambungan sering menjadi sumber pemborosan. Terkadang semua baut diberi ukuran besar padahal gaya tidak terbagi merata, atau tulangan beton dibengkokkan seadanya tanpa memperhitungkan panjang penyaluran. Langkah singkat berikut membantu menyeimbangkan keamanan dan efisiensi.

• Struktur Baja. Gabungkan baut dan las untuk sambungan momen besar, terapkan bolt group design berbasis eksentrisitas:

Rᵢ = (F / n) + (M × rᵢ / Σr²)
Rᵢ = gaya tiap baut
F  = gaya total
M  = momen total
rᵢ = jarak baut ke pusat rotasi

• Struktur Beton. Maksimalkan panjang penyaluran dengan hooked/headed bar, berikan confinement rebar, hindari sambungan di daerah momen maksimum atau torsi tinggi.

6. Kesimpulan

Sambungan baja dan beton ibarat dua jenis gerbang yang sama-sama mengatur arus gaya tetapi memiliki cara kerja berbeda: baja mengandalkan baut dan las dengan toleransi presisi serta kecepatan instalasi, sedangkan beton bergantung pada panjang penyaluran tulangan, lekatan, dan pengecoran monolit yang lebih toleran namun memerlukan waktu curing. Ketika desainer memahami karakter kedua sistem ini, mereka dapat memilih atau memadukan sambungan yang memaksimalkan efisiensi konstruksi, menjaga kekakuan, dan tetap mudah dirawat di lapangan.

Referensi

• SNI 1729:2020 - Tata Cara Perencanaan Struktur Baja untuk Bangunan Gedung.
• SNI 2847:2019 - Tata Cara Perencanaan Struktur Beton untuk Bangunan Gedung.
• AISC 360-16 - Specification for Structural Steel Buildings.
• Park, R., & Paulay, T. (1975). Reinforced Concrete Structures.
• Salmon, C. G., Johnson, J. E. (1996). Steel Structures: Design and Behavior.