Dalam dunia konstruksi, fondasi menjadi bagian penting yang sangat diperhitungkan ketika merancang sebuah bangunan. Fondasi adalah struktur bangunan bagian bawah yang digunakan untuk mendistribusikan beban bangunan ke tanah dasar. Terdapat banyak jenis fondasi yang dikenal masyarakat, seperti fondasi telapak, fondasi sumuran, fondasi tiang bor, dan fondasi tiang pancang. Selain itu, ada juga fondasi yang bisa dikatakan sebagai penemuan besar dalam dunia konstruksi, yaitu fondasi cakar ayam.
Fondasi cakar ayam merupakan salah satu sistem fondasi karya anak bangsa yang sudah diakui dunia. Sistem fondasi ini diciptakan oleh Prof. Dr. Ir. Sediyatmo pada tahun 1961. Sistem fondasi cakar ayam telah dipatenkan secara internasional di empat puluh negara, antara lain Indonesia, Jepang, Singapura, Amerika Serikat, dan Jerman.
Fondasi cakar ayam ini awalnya ditujukan untuk mengatasi permasalahan fondasi di tanah lunak. Penerapan cakar ayam pertama kali dilakukan pada pembangunan menara listrik PLN bertegangan tinggi di daerah Ancol dengan kondisi tanah yang berupa rawa. Dengan kondisi tersebut, dari tujuh menara yang direncanakan hanya dua yang berhasil dibangun. Oleh karena itu, Profesor Sediyatmo merencanakan lima menara lainnya menggunakan fondasi hasil penelitiannya, yaitu fondasi cakar ayam.
Dalam perkembangannya, sistem fondasi cakar ayam dapat diterapkan untuk fondasi bangunan umum, seperti bangunan bertingkat, kolam renang, gudang, menara transmisi bertegangan tinggi, dan hanggar. Selain itu, fondasi ini juga dapat diterapkan untuk struktur jalan tol dan lapangan terbang, seperti apron, runway, serta taxiway. Apron di Bandara Soekarno-Hatta menjadi salah satu contoh dari penggunaan sistem fondasi cakar ayam.
Identitas dan Karakter Sistem Fondasi Cakar Ayam
Fondasi cakar ayam merupakan suatu sistem konstruksi fondasi yang memiliki skema bentuk dan perhitungan tersendiri. Identitas pembeda sistem fondasi cakar ayam dengan sistem fondasi yang lain adalah adanya pipa-pipa beton yang berada di bawah pelat beton. Pipa-pipa tersebut adalah hal yang mendasari penamaan dari temuan Profesor Sediyatmo ini karena bentuknya mirip dengan cakar ayam. Dengan adanya cakar pada fondasi ini dapat memperkecil lendutan serta menahan vibrasi dan kembang susut tanah dasar.
Dalam penerapannya, sistem fondasi cakar ayam memiliki ketentuan sehingga tidak bisa sembarangan dirancang dan dilaksanakan. Secara keseluruhan, sistem fondasi ini dibangun dengan luasan sama dengan atau bahkan lebih lebar dari bangunan yang ditopang. Sistem yang digunakan sama dengan sistem fondasi rakit yang bertujuan untuk memperkecil tekanan bangunan terhadap tanah fondasi di bawahnya. Secara umum, sistem ini terdiri dari pelat tipis beton bertulang dan pipa-pipa beton.
Melalui penelitian komprehensif yang dilakukan Profesor Sediyatmo, dihasilkan dimensi optimum untuk sistem fondasi cakar ayam. Bagian pelat tipis beton bertulang yang menopang langsung beban bangunan memiliki tebal sekitar 10–17 cm. Di bawah pelat beton tersebut, terdapat lapisan beton ramping (lean concrete) setebal kurang lebih 10 cm dengan mutu yang lebih rendah. Lapisan urug pasir dan batu (sirtu) juga ditambahkan di bawah lean concrete dengan tebal sekitar 30 cm sebagai perkerasan sementara untuk meratakan permukaan subgrade.
Selain itu, bagian cakar atau pipa-pipa beton juga memiliki dimensi yang telah diperhitungkan dan ditetapkan sebelumnya. Pipa-pipa tersebut berdiameter 120 cm dengan tebal 8 cm dan panjang 150–200 cm. Cakar ayam ini ditanamkan pada bagian subgrade dengan jarak antara masing masing as pipa sekitar 2–2,5 m. Cakar yang diterapkan tersebut dapat tidak berfungsi dengan baik jika tebal pelat beton bertulang terlalu tipis dan jarak antarcakar terlalu jauh. Oleh karena itu, diperlukan perhitungan yang tepat dalam merencanakan fondasi cakar ayam sehingga hasilnya maksimal.
Walaupun telah dirancang dengan sedemikian rupa, hasil penelitian dan perhitungan suatu inovasi yang pertama kali dilakukan pasti memiliki kelebihan dan kekurangan, begitu juga dengan sistem fondasi cakar ayam. Kelebihannya, sistem fondasi ini dapat diterapkan pada semua kondisi tanah, bahkan tanah lembek, sehingga cocok untuk semua daerah di Indonesia. Selain itu, fondasi cakar ayam tidak membutuhkan sistem drainase karena sepenuhnya terbuat dari beton kuat dan mampat. Sementara itu, kekurangannya adalah harga mahal yang disebabkan oleh rumitnya proses perencanaan dan pengerjaan. Hal tersebut menyebabkan sistem fondasi ini kurang cocok diterapkan untuk bangunan kecil yang tidak memerlukan fondasi dengan kekuatan tinggi.
Adaptasi dan Modifikasi Sistem Fondasi Cakar Ayam
Seiring dengan perkembangan teknologi dan pengetahuan, sistem fondasi cakar ayam kembali diteliti untuk meningkatkan efektifitasnya dalam mereduksi lendutan saat beban yang diterapkan relatif berat. Penelitian ini dimulai sejak tahun 1990 oleh Prof. Dr. Ir. Bambang Suhendro, M.Sc., Dr. Ir. Hary Christady Hardiyatmo, M.Eng., DEA., dan Ir. Maryadi Darmokumoro dengan hasil sistem fondasi cakar ayam modifikasi (CAM). Sistem ini dirancang supaya tahan dan kuat menahan momen, gaya lintang, dan geser pons sehingga beban akibat vibrasi dan ekspansi tanah dapat diperhitungkan sebelumnya.
Dalam sistem fondasi CAM, dilakukan beberapa modifikasi dari sistem cakar ayam untuk meningkatkan efektivitasnya dari segi empiris ataupun ekonomisnya. Modifikasinya meliputi:
(a) Menyubstitusi pipa-pipa beton dengan pipa-pipa baja yang melalui proses galvanized sehingga tahan karat dan tahan gores;
(b) Mengembangkan metode analisis, perancangan, pelaksanaan, dan evaluasi perkerasan yang lebih akurat;
(c) Menambahkan lapisan aspal tipis sejak awal di atas slab sebagai wearing course atau lapisan aus;
(d) Menambahkan sistem koperan di tepi slab yang akan memperkuat dan memperkaku slab beton; dan
(e) Stripping tanah permukaan yang tidak stabil sehingga memungkinkan dilakukannya penempatan langsung slab di atas permukaan tanah asli.
Pipa-pipa baja yang menggantikan pipa-pipa beton memiliki diameter 80 cm; tebal 1,4 mm; dan panjang 120 cm dengan jarak antarpipa 2,5 m. Berdasarkan perhitungan dimensi, pipa baja memiliki ukuran yang lebih ramping dan tentunya lebih ringan. Sebagai perbandingan, berat satu pipa baja adalah sekitar 35 kgf, sedangkan pipa beton memiliki berat sekitar 1.000 kgf. Hal tersebut memberikan banyak manfaat, seperti memudahkan pengerjaan karena tidak membutuhkan banyak alat berat, tidak memerlukan adanya perkerasan sementara seperti lapisan sirtu dan lean concrete, mempercepat waktu pengerjaan, mengurangi biaya pelaksanaan, dan tidak mengurangi daya dukung tanah.
Pada sistem CAM juga dilakukan penambahan lapisan aspal tipis di atas slab dengan tebal 3 cm. Manfaat yang akan ditimbulkan jika digunakan sebagai fondasi perkerasan jalan adalah meningkatnya kualitas jalan. Hal ini karena jalan akan tahan terhadap aus dan mudah dirawat sehingga meningkatkan kenyamanan pengendara. Selain itu, hal ini juga dapat mengurangi faktor kerusakan perkerasan yang disebabkan oleh beban termal dengan intensitas yang cukup tinggi di daerah tropis. Beban termal terjadi karena adanya perbedaan suhu yang cukup besar antara siang dan malam. Dengan adanya lapisan aspal ini, panas radiasi matahari dapat tertahan dengan beban termal kecil sehingga stress pada bahan yang memicu keretakan dapat menurun.
Berbagai modifikasi pada sistem fondasi CAM tersebut telah diuji baik di lapangan maupun laboratorium dengan hasil yang memuaskan. Pengujian lapangan dilakukan pada tahun 2005 di daerah Waru, Surabaya dengan kondisi tanah lunak. Untuk beban monotonik sampai 24 tonf menghasilkan lendutan maksimum hanya sebesar 6 mm, sedangkan beban repetitif sampai 16 tonf hanya menghasilkan lendutan sebesar 3 mm. Oleh karena itu, dengan kelayakan yang sudah teruji, sistem fondasi ini pada awal pemanfaatannya diterapkan di Jalan Tol Sedyatmo, Jalan Panarukan, dan Jalan Tol Seksi 4 Makassar.
Sistem fondasi cakar ayam modifikasi ini mendapatkan hak paten pada tahun 2007. Namun, pembebasan royalti seratus persen diberlakukan untuk aplikasi pada jalan-jalan pemerintah sebagai bentuk pengabdian peneliti dan penemu dari bidang teknologi bagi bangsa Indonesia. Oleh karena itu, sebagai rakyat bangsa Indonesia kita haruslah berbangga dan turut menjaga salah satu kebanggaan negara hasil karya anak bangsa.
Untuk mengetahui lebih lanjut perbedaan fondasi cakar ayam dengan fondasi foot plat dan fakta-fakta lain seputar fondasi cakar ayam, juga bisa telisik salah satu konten kita “Salah Kaprah Cakar Ayam”!
Tulisan oleh Nada Gitallia
Data oleh Satria Handar
Ilustrasi oleh Arieq Zulian