Fondasi Cakar Ayam pada Model di Laboratorium

Fondasi cakar ayam diciptakan oleh Sediyatmo pada tahun 1961, ketika membangun menara listrik tegangan tinggi dengan kondisi tanah yang berawa. Fondasi ini telah banyak digunakan untuk bangunan gedung, landasan pacu, menara, dan lainnya. Masih banyak pertanyaan yang belum terjawab oleh para ahli geoteknik di Indonesia terutama tentang penggunaannya yang cocok di lapangan. Untuk merancang struktur fondasi cakar ayam, beberapa faktor harus dipertimbangkan, yaitu modulus reaksi subgrade tanah (   hk   dan k  v), jarak, panjang, dan diameter cakar (pipa beton) serta tebal pelat. Masalah yang dihadapi oleh para perancang fondasi cakar ayam saat ini ialah belum adanya formula yang dapat dipahami dan dapat dipertanggungjawabkan. Pengujian dilakukan pada model 2-dimensi, semi-3-dimensi, dan 3-dimensi. Pada model 2-dimensi, pelat cakar ayam dimodelkan dengan pelat Plexiglass tebal 3-5 mm dan pipa cakar ayam dimodelkan dengan besi U tebal 2 mm. Pada model semi 3-dimensi dan 3-dimensi juga dipakai bahan yang sama tetapi tebalnya 2 cm dan cakar dimodelkan dengan pipa polivinil klorida berdiameter 10.5 cm yang ditempelkan pada pelat Plexiglass tersebut. Penelitian dilakukan dengan meragamkan jarak, diameter, panjang cakar, tebal pelat fondasi, jenis tanah dasar, dll.            Dari hasil pengujian perilaku sistem cakar ayam di laboratorium dan analisis hitungan yang telah dilakukan dapat disimpulkan hal-hal berikut. Cakar berfungsi sebagai pengaku pelat. Saat sistem cakar ayam dibebani, pelat melendut. Lendutan mengakibatkan cakar berotasi. Rotasi cakar mengakibatkan bekerjanya tekanan tanah di sekitar cakar yang melawan lendutan pelat. Hasilnya, kekakuan pelat bertambah sehingga lendutan lebih kecil bila dibandingkan lendutan pelat tanpa cakar. Kekakuan sistem cakar ayam bergantung pada kerapatan cakar atau jarak cakar, panjang cakar, diameter cakar, tebal pelat. Bila jarak cakar mengecil, ketiga parameter membesar, maka pelat menjadi kaku. Pada umumnya, lendutan pelat maksimum terjadi di bawah beban dan penyebaran lendutan bergantung pada besarnya beban. Untuk sistem cakar ayam dengan jarak cakar 2.5 m (pada prototipe yang sudah ada), lendutan menyebar sampai radius 4-5 meter. Oleh sebab itu pada kondisi tanah dan geometri sistem cakar ayam yang mendekati tempat-tempat tersebut, sistem cakar ayam cukup dianalisis untuk luasan pelat 10 m þ 10 m atau diameter 10 m. Lendutan bertambah bila beban bertambah besar. Hal ini mengoreksi pendapat Sediyatmo bahwa bila beban bertambah 2 kalinya, besar lendutan atau tekanan kontak antara tanah dan pelat sama, hanya penyebaran lendutan bertambah (juga 2 kalinya). Pada pembebanan ganda (beban dua kali beban tunggal) diperoleh lendutan maksimum yang lebih besar dan penyebaran lendutan lebih melebar bila dibandingkan dengan beban tunggal. Rotasi cakar terbesar ialah cakar yang terletak di dekat titik beban. Hitungan penurunan tanah dasar akibat konsolidasi tanah perlu diperhitungkan pada perancangan sistem cakar ayam. Hitungan penurunan dilakukan sama seperti hitungan penurunan untuk fondasi rakit, yaitu dengan menganggap dasar cakar sebagai dasar fondasi rakit. Penurunan sistem cakar ayam yang terletak pada timbunan ialah penurunan total akibat kompresi tanah dasar, kompresi tanah bahan timbunan di bawah cakar, dan lendutan pelat akibat beban. Bila hasil analisis penurunan memberikan nilai penurunan yang berlebihan, maka tanah di bawah sistem cakar ayam harus diperbaiki lebih dahulu dengan menggunakan cara-cara perbaikan tanah yang lazim digunakan untuk penanganan tanah yang lunak (preloading, vertical drain, dll.). Rotasi cakar tidak sampai meruntuhkan tanah sehingga tekanan tanah di sekitar cakar lebih cocok bila tanah ditinjau masih dalam kondisi elastis. Gaya perlawanan tanah lebih dipengaruhi oleh nilai modulus subgrade horizontal   ( hk )  dan rotasi cakar. Semakin besar rotasi cakar, semakin besar gaya perlawanan tanah. Hitungan dengan metode elemen finit pada lokasi yang sama, untuk analisis 3-dimensi lendutan pelat cocok dengan lendutan di lapangan bila k  h = 10 k v. Metode perancangan yang diusulkan cukup baik digunakan untuk  menganalisis lendutan pelat cakar ayam. Analisis hitungan lendutan pada landasan pacu Polonia, Medan, dengan metode yang diusulkan yang dilakukan dengan menganggap k h = 2 k  v memberikan hasil yang cukup memuaskan ditinjau dari segi alur lendutan yang dihasilkan dari hitungan. Nilai lendutan hasil hitungan yang lebih besar dinilai logis karena pelat cakar ayam yang di dalam praktik merupakan masalah 3-dimensi, dianggap sebagai masalah 2-dimensi. Hasil hitungan tersebut menunjukkan bahwa bila sistem cakar ayam dirancang dengan metode hitungan yang diusulkan maka tidak diperlukan faktor aman yang besar. Faktor aman cukup diambil 1 sampai 1.5. Faktor aman ini dapat diambil dengan membagi k  v di lapangan yang dapat diperoleh dari uji pembebanan pelat.