Pendahuluan: Masalah Umum Pondasi dan Inovasi dalam Solusinya
Dalam dunia teknik sipil, penurunan pondasi (settlement) adalah masalah krusial yang dapat menyebabkan kerusakan struktural serius. Ketika pondasi diletakkan di atas tanah pasir, penurunan yang tidak terkendali bisa menyebabkan deformasi bangunan, keretakan dinding, dan bahkan kegagalan total struktur. Untuk itu, inovasi dalam desain pondasi sangat diperlukan.
Penelitian oleh M.Y. Al-Aghbari dari Sultan Qaboos University memperkenalkan pendekatan sederhana namun efektif untuk mengurangi penurunan tersebut: menggunakan structural skirts. Artikel ini akan merangkum dan mengembangkan penelitian tersebut dengan analisis praktis, angka-angka uji eksperimental, serta konteks aplikatif yang lebih luas dalam teknik sipil modern.
Apa Itu Structural Skirts dan Mengapa Penting?
Structural skirts adalah pelat baja yang dipasang secara vertikal di tepi pondasi dangkal. Fungsinya:
- Meningkatkan kedalaman efektif pondasi
- Mengurangi penurunan tanah
- Meningkatkan kapasitas dukung tanah
Metode ini sudah lama digunakan dalam fondasi laut untuk menghadapi erosi, namun jarang diterapkan secara sistematis dalam pondasi konvensional darat. Penelitian ini menunjukkan potensi luar biasa dari metode ini.
Tujuan Penelitian
- Menilai efektivitas skirt struktural dalam mengurangi penurunan pondasi dangkal.
- Mengembangkan parameter kuantitatif Settlement Reduction Factor (SRF).
- Membandingkan hasil eksperimen dengan model perhitungan teori klasik seperti Terzaghi, Schmertmann, Bazaraa, dan Meyerhof.
Metodologi Uji: Simulasi Lapangan dalam Skala Laboratorium
Peralatan Uji
- Tangki pengujian: 1000 x 1000 x 800 mm
- Pondasi bulat: diameter 120 mm, tebal 30 mm
- Penggunaan pasir sungai bergradasi seragam
- Teknik pemadatan pasir: sand raining setinggi 800 mm
- Sensor: LVDT untuk pengukuran penurunan dan load cell untuk beban
Bahan Uji
- Pasir sungai kasar
- D₁₀ = 0.45 mm, D₃₀ = 0.65 mm, D₆₀ = 0.85 mm
- Cᵤ = 1.89 → pasir seragam
- Berat jenis: 2.65, berat volume kering: 16.5 kN/m³
- Sudut geser dalam rata-rata: 42°
Hasil Uji: Pondasi Tanpa Skirt Struktural
Pengujian pondasi tanpa skirt struktural dilakukan dengan variasi kedalaman relatif Df/B = 0 dan 0.5, di mana Df adalah kedalaman pondasi dan B lebar pondasi. Hasil grafik hubungan antara tegangan dan penurunan menunjukkan data yang konsisten, memberikan dasar yang kuat untuk perbandingan dengan teori klasik. Ketika dibandingkan dengan beberapa metode perhitungan teoritis, terlihat bahwa metode Terzaghi & Peck (1967) memprediksi penurunan sebesar 0.16 mm dengan rasio perbandingan Skal/Smeasured sebesar 0.71, yang artinya cenderung meremehkan penurunan aktual. Sementara itu, metode Bazaraa (1967) menunjukkan hasil paling mendekati kenyataan dengan prediksi 0.22 mm dan rasio 0.99. Di sisi lain, metode Schmertmann (1970) dan Meyerhof (1965) cenderung melebihkan estimasi, masing-masing dengan penurunan 0.25 mm (Skal/Smeasured = 1.13) dan 0.84 mm (Skal/Smeasured = 3.7). Temuan ini menegaskan bahwa pilihan metode teoritis sangat memengaruhi akurasi desain, dan Bazaraa menjadi pendekatan yang paling representatif untuk kondisi uji aktual.
Hasil Uji: Pengaruh Skirt Struktural terhadap Penurunan
Pengujian terhadap pengaruh skirt struktural terhadap penurunan pondasi menunjukkan bahwa peningkatan kedalaman skirt secara signifikan mampu mengurangi penurunan vertikal. Rasio kedalaman skirt terhadap lebar pondasi (Ds/B) divariasikan mulai dari 0.05 hingga 1.5, dengan beban uji berkisar antara 25 hingga 230 kN/m². Untuk mengukur efektivitas skirt, digunakan parameter Settlement Reduction Factor (SRF), yang didefinisikan sebagai SRF = Ss / Sf, di mana Ss adalah penurunan tanpa skirt dan Sf adalah penurunan dengan skirt. Sebagai contoh, pada beban 100 kN/m², penurunan berkurang drastis dari 1.5 mm (Ds/B = 0.5) menjadi hanya 0.32 mm saat Ds/B meningkat ke 1.5, dengan nilai SRF turun dari 0.42 menjadi 0.09. Berdasarkan hasil uji tersebut, penulis mengusulkan rumus regresi empiris: SRF = exp(-0.18σ(Ds/B)), yang menunjukkan tingkat korelasi sangat tinggi (R² = 0.95), menandakan bahwa model ini sangat akurat untuk memprediksi efektivitas skirt dalam mereduksi penurunan pondasi.
Analisis Tambahan:
1. Efek Tegangan terhadap Efektivitas Skirt
- SRF menurun seiring bertambahnya beban karena perilaku non-linier tanah
- Efisiensi tertinggi terjadi pada beban rendah–menengah (≤100 kN/m²)
2. Perilaku Elastisitas Pondasi
- Footing dengan skirt cenderung lebih elastis dan linear
- Penurunan lebih terkendali dibanding footing tanpa skirt
Aplikasi Praktis dan Potensi Pengembangan
Konteks Industri:
- Skirt cocok untuk konstruksi di area padat tanpa penggalian dalam
- Efektif pada wilayah berair atau berpasir seperti pesisir atau delta sungai
- Relevan untuk perkuatan pondasi eksisting tanpa pembongkaran besar
Opini dan Kritik Konstruktif:
- Penelitian hanya pada pondasi bundar dan pasir → perlu uji di lempung dan bentuk fondasi lain
- Tidak membahas biaya material dan implementasi lapangan
- Potensi pengembangan ke model numerik dan simulasi digital belum digali
Hubungan dengan Tren Global
Penelitian ini menyatu dengan tren:
- Green construction → tanpa penggalian besar
- Value engineering → solusi efektif-biaya tinggi dampak
- Perkuatan retrofit → meningkatkan kekuatan tanpa mengganti struktur utama
Negara seperti Indonesia, Filipina, atau Mesir dengan banyak tanah berpasir dan risiko likuifaksi bisa mengadopsi metode ini dalam proyek jembatan, pelabuhan, dan bangunan air.
Kesimpulan: Inovasi Sederhana, Dampak Besar
Structural skirts terbukti secara eksperimental mengurangi penurunan pondasi hingga lebih dari 90% tergantung kedalamannya. Dengan parameter kuantitatif SRF, insinyur kini dapat:
- Memperkirakan efisiensi metode ini
- Mendesain fondasi yang lebih stabil
- Menyesuaikan desain untuk kondisi tanah spesifik
Penelitian ini bukan hanya tambahan akademis, tetapi juga solusi praktis yang siap diterapkan di lapangan.
Sumber : Al-Aghbari, M.Y. (2007). Settlement of Shallow Circular Foundations with Structural Skirts Resting on Sand. The Journal of Engineering Research, Vol. 4, No. 1, pp. 11–16.