FONDASI CAKAR AYAM

FONDASI CAKAR AYAM

Fondasi cakar ayam ditemukan oleh Prof. Dr.Ir. Soedijatmo pada tahun 1961 untuk menangani masalah tanah lunak yang memiliki daya dukung rendah. Dasar pemikiran fondasi cakar ayam ini adalah memanfaatkan karakteristik tanah yang tidak dimanfaatkan oleh sistem fondasi lain, yaitu tekanan tanah pasif. Fondasi cakar ayam banyak digunakan pada tanah lunak maupun tanah timbunan. Pada tanah timbunan, akibat dari pembebanan akan menyebabkan tanah timbunan melesak. Fondasi cakar ayam ini banyak digunakan untuk fondasi menara, fondasi landasan pacu pesawat udara dan fondasi perkerasan jalan, yang terletak di atas tanah lunak.

Fondasi cakar ayam terdiri dari pelat beton bertulang dengan tebal 10 cm sampai 15 cm. Pipa-pipa beton dihubungkan di bawah pelat beton secara monolit pada jarak antara sumbunya 2,5 m sampai 3,0 m. Panjang pipa-pipa beton adalah 1,5 m sampai 3,5 m dan diameternya 1,2 m atau 1,5 m dengan tebal dinding pipa 8 – 10 cm. Sistem fondasi disajikan pada Gambar 1 dibawah ini. Pada prinsipnya, fondasi cakar ayam dapat digunakan pada tanah dengan kapasitas dukung 1,5 – 3,5 ton/m2.

A. Prinsip Dasar Fondasi Cakar Ayam

Prinsip dasar fondasi cakar ayam ini adalah memanfaatkan karakteristik tanah yang telah ada yaitu tekanan tanah lateral, dimana prinsip ini masih jarang digunakan pada sistem fondasi lain. Tekanan tanah lateral adalah gaya yang timbul di belakang cakar akibat dari pembebanan pada pelat. Tekanan tanah lateral yang timbul akan melawan rotasi cakar dan memperkecil lendutan.

Sistem fondasi ini amat cocok untuk digunakan pada tanah timbunan atau tanah rawa. Dimana pelat beton bertulang yang tipis akan mengapung di atas tanah rawa atau tanah lembek. Kemudian pada bagian bawah pelat, dipasang pipa-pipa beton sebagai cakar yang berfungsi sebagai pengaku agar pelat beton tetap berdiri kokoh. Pipa-pipa beton ini dapat berdiri tegak dikarenakan adanya tekanan tanah lateral di dalam tanah. Kombinasi ini membuat pelat dan pipa-pipa menjadi konstruksi yang kaku dan tidak mudah digoyahkan.

B. Beberapa Pendapat Mengenai Fondasi Cakar Ayam

Hadmodjo (1994) menyatakan bahwa konstruksi cakar ayam terdiri dari sebuah pelat beton, dibawah pelat dihubungkan pipa beton secara monolit. Slab beton yang tipis tersebut seolah-olah mengapung diatas tanah dan kekakuannya diperoleh dari pipa-pipa yang ada dibawahnya. Pipa tersebut tetap vertikal dan fungsi dari pipa-pipa tersebut tidak untuk menumpu pelat, tetapi untuk menjaga agar pelat tetap kaku dan datar disebabkan pipa-pipa tidak mencapai lapisan-lapisan tanah keras dibawah pelat sehingga pipa-pipa pada sistem cakar ayam adalah sebagai pengaku pelat.

Sudarsono (1997) menyatakan fondasi cakar ayam adalah pipa-pipa cakar ayam yang dibuat sedemikian rupa, sehingga tidak sampai menyentuh tanah keras. Pada keadaan tersebut pelat ditopang oleh tanah dasar dibawahnya sehingga bila bekerja beban Q maka tanah dasar ikut menahannya sehingga tugas pelat lebih ringan, sementara momen tekuk yang timbul pada slab akan diteruskan oleh pelat tersebut ke pipa-pipa cakar ayam yang mempunyai hubungan kaku dan diteruskan oleh pipa-pipa cakar ayam ketanah disampingnya dan ditahan oleh tekanan lateral.

Menurut Suraatmaja (1981), pengaruh tebal pelat atau balok akibat bebaan yang terjadi mengalami perbedaan lenturan. Semakin tipis pelat, lendutan (δ) semakin besar dan momen lentur (Mo) semakin kecil. Begitu pula sebaliknya, pelat tebal lendutan (δ) kecil dan Mo besar. Dalam memperkecil lendutan dan gaya-gaya dalam yang terjadi ditentukan oleh jarak cakar (a) dimana keadaan tersebut mengakibatkan efektif atau tidak efektif cakar ayam dalam memperkecil hal tersebut. Beban (Q) tidak mempengaruhi besarnya jarak cakar, melainkan dipengaruhi oleh modulus elastisitas pelat (Ep), koefisien reaksi subgrade vertikal (kv) dan besarnya momen inersia penampang pelat (Ip).

C. Hasil Penelitian Fondasi Cakar Ayam

Dari penelitian fondasi cakar ayam didapatkan pengaruh dimensi fondasi, nilai kh dan kv terhadap lendutan fondasi.

Pada tahun 1982, studi sistem cakar ayam dilakukan oleh konsultan Aeroport de Paris (dalam Hardiyatmo,1999) dengan model skala penuh di Bandara Sukarno Hatta Cengkareng. Hal ini dilakukan dengan mengukur lendutan pelat akibat beban, rotasi pipa dan regangan tulangan beton, dan juga mengukur koefisien subgrade tanah untuk arah vertikal (kv) dan arah horizontal (kh). Hasil penelitian menunjukkan bahwa sistem cakar ayam mampu dibebani sampai 150 ton untuk 4 roda pesawat.

Suraatmaja (1982) melakukan analisis pada fondasi cakar ayam dengan metode Beams on Elastic Foundation menunjukkan bahwa jarak cakar efektif tidak dipengaruhi oleh besarnya beban Q, melainkan tergantung dari besarnya nilai λ.

Sudarsono (1982) menganalisis fondasi cakar ayam dengan menggunakan proses fatique pada tanah dasar. Studi menyimpulkan bahwa lendutan yang timbul pada pelat adalah akibat memadatnya tanah dibawah pelat. Oleh karena itu pemadatan tanah sebelum pelat di cor sangat dibutuhkan.

Chen dan Lima Sale (1982) menganalisis fondasi cakar ayam dengan metode elemen hingga dengan hasil yang menunjukkan bahwa analisis pendekatan dengan metode elemen hingga mampu menggambarkan perilaku sistem cakar ayam secara akurat. Selain itu disimpulkan bahwa kepadatan tanah subgrade dan dimensi pipa-pipa mempunyai pengaruh penting pada perilaku sistem cakar ayam.

Fukuoka (1988) melakukan penelitian sistem cakar ayam di laboratorium. Pengukuran-pengukuran saat pembebanan dilakukan pada sistem cakar ayam dan kemudian diadakan pendekatan secara numeris dengan metoda finite difference. Hasil studi menyimpulkan bahwa jarak pipa-pipa ada kaitannya dengan daya dukung dan penurunan. Daya dukung bertambah dengan kenaikan modulus elastisitas tanah dan adhesi antara tanah dan beton. Kepadatan tanah diantara pipa-pipa sangat berpengaruh pada daya dukung ultimit fondasi.

Hardiyatmo dkk, (1999), pada pengamatan model semi 3 dimensi fondasi cakar ayam menyimpulkan bahwa pada beban yang relatif kecil penyebaran lendutan pelat hanya sampai pada jarak 4,5 – 5d, dengan d adalah diameter luar cakar dan pada beban relatif berlebih pada kedua ujung pelat akan terangkat. Salah satu faktor yang menentukan kapasitas dukung tiang dalam menahan momen diujung tiang (rotasi) adalah nilai kh (koefisien reaksi horizontal tanah). Selain itu juga disimpulkan bahwa bila sistem cakar ayam terletak pada tanah yang berkonsolidasi, maka seluruh sistem akan ikut turun, sehingga fondasi cakar ayam hanya cocok untuk mendukung beban – beban (relatif berat) untuk jangka pendek. Untuk beban jangka panjang (beban statis), penurunan fondasi harus dibatasi oleh penurunan maksimum yang ditoleransikan.

Listyawan (2000) melakukan penelitian terhadap perilaku model 3 dimensi dari fondasi cakar ayam di laboratorium. Perilaku model menunjukkan bahwa kondisi paling kritis diperoleh apabila beban diantara 4 cakar dan terletak pada tepi pelat. Analisis menggunakan metode BoEF dengan kh = 2kv memberikan hasil lendutan 1,7 – 4,35 kali lebih besar dari lendutan model.

Pempadi (2000) memberikan usulan perancangan terutama untuk hitungan lendutan fondasi cakar ayam dengan metode BoEF. Dalam melakukan analisis lendutan pelat fondasi, Pempadi menggunakan metode BoEF untuk finite length pada model di laboratorium sedangkan unutk aplikasi di lapangan digunakan metode BoEF untuk infinite length. Dari studi yang dilakukan diperoleh bahwa dengan mengambil nilai kh = 2kv, diperoleh lendutan pelat yang mendekati dengan lendutan cakar ayam baik pada model di laboratorium maupun di lapangan.

Sumber : Desi Wiguntari