Pondasi Cakar Ayam

Latar Belakang

Perlakuan yang seimbang antara beban dan kondisi tanah lembek perlu dipecahkan. Problema ini pernah dihadapi oleh Prof. Dr. Ir. Sedijatmo tahun 1961, ketika sebagai pejabat PLN harus mendirikan 7 menara listrik tegangan tinggi di daerah rawa-rawa Ancol Jakarta.

Dengan susah payah, dengan sistem pondasi konvensional 2 menara berhasil didirikan, sedangkan sisa yang 5 lagi masih terbengkelai. Menara ini untuk menyalurkan listrik dan pusat tenaga listrik di Tanjung Priok ke Gelanggang Olah Raga Senayan dimana akan diselenggarakan pesta olah raga Asian Games 1962.

Karena waktunya sangat mendesak, sedangkan sistem pondasi konvensional sangat sukar diterapkan di rawa-rawa tersebut, maka dicarilah sistem baru untuk mengatasi masalah itu. Lahirlah ide Ir. Sedijatmo untuk mendirikan menara di atas pondasi yang terdiri dari plat beton yang didukung oleh pipa-pipa beton di bawahnya. Pipa dan plat itu melekat secara monolit (bersatu), dan mencengkeram tanah lembek secara meyakinkan.

Oleh Sedijatmo, hasil temuannya itu diberi nama sistem pondasi cakar ayam. Perhitungan yang dipakai saat itu (1961), masih kasar dengan dimensi 2,5 kali lebih besar dibanding dengan sistem pondasi cakar ayam yang diterapkan sekarang. Meski begitu, ternyata biayanya lebih murah dan waktunya lebih cepat daripada menggunakan tiang pancang biasa. Menara tersebut dapat diselesaikan tepat pada waktunya, dan tetap kokoh berdiri di daerah Ancol yang sekarang sudah menjadi kawasan industri.

Dasar teoritis.

Pondasi cakar ayam terdiri dan plat beton bertulang dengan ketebalan tergantung dari jenis konstruksi dan keadaan tanah di bawahnya, umumnya 10 -15 cm, .

Di bawah plat beton dibuat sumuran pipa-pipa dengan jarak sumbu antara 2-3 m. Diameter pipa 1,20 m, tebal 8 cm, dan panjangnya tergantung dari beban di atas plat serta kondisi tanahnya. Untuk pipa dipakai tulangan tunggal, sedangkan untuk plat dipakai tulangan ganda.

Apakah Pondasi Cakar Ayam itu? Untuk pekerjaan pondasi bangunan dikenal beberapa jenis podasi, seperti pondasi umpak/setempat, pondasi dangkal, pondasi sumuran , pondasi tiang pancang. Untuk menentukan tipe pondasi harus mempertimbangkan letak kedalaman tanah keras di site yang akan dibangun. Perletakan dasar pondasi pada tanah keras, bukanlah persyaratan yang mutlak, karena masih bergantung pada beban bangunan yang harus dipikul oleh pondasi. 

Misalnya, bila tanah keras terletak sangat dalam dan tanah permukaan tidak memiliki daya dukung tinggi, tapi karena tekanan bangunan ke tanah dasar kecil, maka cukup dipakai pondasi dangkal dan tidak diperlukan pondasi pile.

Pondasi sistem cakar ayam termasuk pondasi dangkal, karena kedalaman dasar pondasi kurang dari 3 meter, sangat kecil dibanding dengan lebar pondasinya. Pemakaian jenis pondasi ini umumnya menggantung pada lapisan tanah permukaan.

Berdasarkan bentuknya yang melebar itu, maka pondasi ini termasuk tipe pondasi rakit (raft foundation). Karena pelat cakar ayam yang tipis (sekitar 10-20 cm) maka pondasi ini termasuk tipe pondasi yang fleksibel, sehingga cara perancangan berbeda dengan pondasi rakit lainnya yang biasanya pelat pondasinya lebih kaku. (Struktur Pondasi Cakar Ayam).

Pondasi cakar ayam terdiri dari plat beton bertulang yang relatif tipis yang didukung oleh buis-buis beton bertulang yang dipasang vertikal dan disatukan secara monolit dengan plat beton pada jarak 200-250 cm. Tebal pelat beton berkisar antara 10-20 cm, sedang pipa-buis beton bertulang berdiameter 120 cm, tebal 8 cm dan panjang berkisar 150-250 cm. Buis-buis beton ini gunanya untuk pengaku pelat. Dalam mendukung beban bangunan, pelat buis beton dan tanah yang terkurung di dalam pondasi bekerjasama, sehingga menciptakan suatu siatem komposit yang di dalam cara bekerjanya secara keseluruhan akan identik dengan pondasi rakit (raft foundatin).

Mekanisme sistem pondasi cakar ayam dalam memikul beban dari hasil pengamatan adalah sebagai berikut:

Bila diatas pelat bekerja beban titik, maka beban tersebut membuat pelat melendut. Lendutan ini menyebabkan buis-buis cakar ayam berotasi. Hasil pengamatan pada model menunjukkan rotasi cakar terbesar adalah pada cakar yang terletak di dekat beban.

Rotasi cakar memobilisasi tekanan tanah lateral di belakang cakar-ayam dan merupakan momen yang melawan lendutan pelat. Dengan demikian, cara mengurangi lendutan pelat, semakin besar momen lawan cakar untuk melawan lendutan maka semakin besar reduksi lendutan.

Momen lawan cakar dipengaruhi oleh dimensi cakar dan kondisi kepadatan (kuat geser) tanah disekitar cakar, yaitu semakin panjang (dan juga lebar) cakar, maka semakin besar momen lawan terhadap lendutan pelat yang dapat diperoleh.

Kondisi Yang Cocok Untuk Sistem Cakar Ayam ini, Berdasar riset terungkap bahwa sistem Cakar Ayam sangat cocok pada kondisi beban-beban berat yang bekerja pada jangka pendek (Short-term loading). Bila dipakai untuk mendukung beban statis/permanen yang bekerja pada waktu lama (long term loading), maka tekanan pondasi pada tanah dasar yang lunak harus diperhitungkan terhadap penurunannya, terutama penurunan konsolidasi.

Untuk beban jangka pendek, seperti roda pesawat atau beban roda kendaraan berat, dimana Sistem Cakar Ayam terletak pada tanah asli atau pada tanah urugan yang tidak banyak mengakibatkan penurunan pondasi (yang umumnya tanah lunak) di bawahnya, maka setelah unloading (kendaraan/beban lewat, momen lawan oleh tekanan tanah lateral di sekitar Cakar Ayam akan mengembalikan posisi pelat ke kedudukannya semula).

Jika Sistem Cakar Ayam digunakan untuk mendukung beban statis dan permanen yang relatif berat, fungsi Cakar dalam mereduksi lendutan pelat menjadi berkurang. Karena jika cakar secara permanen berotasi, maka akan menyebabkan tanah di sekitar cakar mengalami konsolidasi primer, yang menyebabkan pelat melendut secara bertahap sesuai dengan berjalannya waktu. Kecuali itu, lendutan pelat dan rotasi cakar juga dipengaruhi oleh konsolidasi sekunder (crep) yang juga akan menyebabkan efek yang sama.

Bila Sistem Cakar Ayam diletakkan di atas tanah urugan dan buis-buis Cakar Ayam hanya menggantung saja pada badan urugan, maka oleh karena urugan tersebut, maka tanah pondasi mengalami penurunan konsolidasi. Hal ini disebabkan Sistem Cakar Ayam akan mengikuti penurunan tanah di bawahnya. Karena itu, bila menerapkan Sistem Cakar Ayam di atas urugan yang tinggi, seyogyanya sebelum tanah dasar diurug (di mana Sistem Cakar Ayam bertumpu) maka harus dilakukan perbaikan tanah dahulu. Misalnya dengan preloading dan pemasangan drainase vertikal atau dengan metode lain. Bagian yang dilakukan dalam perbaikan tanah ini, hanya pada bagian tertentu dari jalan raya yang terletak pada timbunan yang tinggi dan terletak di atas tanah lunak. Dengan demikian, pemakaian pondasi cakar ayam tidak harus menyeluruh di bagian jalan yang akan dibangun jalan raya.

Jika aplikasi pondasi Cakar Ayam pada bangunan gedung, harus diperhitungkan tekanan pondasi ke tanah dasar, agar tidak menimbulkan penurunan yang berlebihan, terutama penurunan pondasi ke tanah dasar, agar tidak menimbulkan penurunan yang berlebihan, terutama penurunan yang tidak seragam (differential settlement). Karena sifatnya yang flexible, maka hubungan kolom pelat Cakar Ayam umumnya dengan pengaku, untuk mereduksi penurunan yang tidak seragam itu.

Hal ini sudah dilakukan sejak penggunaan Pondasi Cakar Ayam contohnya pada Gedung Kantor Cipta Karya Surabaya, seperti yang tertulis dalam buku Cakar Ayam Construction System and Application on Foundation for Structures and pavements oleh Ir. Rianto P. Hadmodjo. Di bagian pinggir, pondasi diberi pagar betis berupa pagar cakar ayam yang lebih panjang daripada cakar sebelah dalam, yang berguna mengurangi deformasi lateral tanah (dan bangunan) sekecil mungkin. Penurunan yang berlebihan pada bangunan dengan pondasi Cakar Ayam mungkin akibat analisa penurunan (penurunan konsolidasi umumnya) yang kurang akurat.