Latihan ujian FE Civil: paket kilat

Lembar rumus, langkah-langkah metode utama untuk setiap topik, dan 30 soal latihan, dengan pembahasan lengkap di bagian belakang.

Soal baruKembali ke mata kuliah

Di jendela cetak, pilih “Simpan sebagai PDF” untuk menyimpan salinan di perangkat Anda.

1Rumus dan metode

Reaksi tumpuan balok

Kesetimbangan
ΣFx = 0, ΣFy = 0, ΣM = 0
Beban merata
resultan w·L di tengah beban
Momen
M = F·d

Metode

  1. Gambar diagram benda bebas dan ganti setiap tumpuan dengan reaksinya.
  2. Ganti setiap beban terbagi dengan satu gaya di titik beratnya.
  3. Ambil momen terhadap satu tumpuan untuk mencari reaksi di tumpuan lainnya.
  4. Gunakan ΣFy = 0 untuk mencari reaksi yang tersisa, dan periksa dengan persamaan momen kedua.

Rangka batang: metode titik buhul

Metode titik simpul
ΣFx = 0, ΣFy = 0 at each joint
Metode potongan
ΣM = 0 about a cut point
Gaya batang
positif = tarik, negatif = tekan

Metode

  1. Cari reaksi tumpuan untuk seluruh rangka batang.
  2. Metode titik simpul: mulai dari simpul dengan paling banyak dua gaya batang yang tidak diketahui dan gunakan ΣFx = 0 dan ΣFy = 0.
  3. Metode potongan: potong melalui batang yang Anda perlukan dan ambil momen terhadap titik pertemuan batang-batang lain yang tidak diketahui.
  4. Asumsikan tarik; jawaban negatif berarti tekan.

Gaya geser & momen lentur

Gaya geser dan momen
V = ΣF pada satu sisi, M = ΣF·d pada satu sisi
Tegangan lentur
σ = M·y/I
Persegi panjang
I = bh³/12
Modulus penampang
W = I/ymax
Tumpuan sederhana, beban merata
Mmax = wL²/8

Metode

  1. Cari reaksi tumpuan dari kesetimbangan seluruh balok.
  2. Potong balok di penampang yang Anda perlukan dan ambil satu sisi.
  3. Gaya geser: jumlah gaya vertikal pada sisi tersebut. Momen lentur: jumlah momennya terhadap potongan.
  4. Untuk momen maksimum, cari letak gaya geser sama dengan nol.

Lendutan balok

Beban terpusat di tengah bentang
δ = PL³/(48EI)
Beban merata, tumpuan sederhana
δ = 5wL⁴/(384EI)
Kantilever, beban di ujung
δ = PL³/(3EI)
Kantilever, beban merata
δ = wL⁴/(8EI)
Superposisi
δ = δ1 + δ2

Tekuk kolom

Beban Euler
Pcr = π²EI/(KL)²
Faktor panjang efektif
K = 1 sendi–sendi, 0,5 jepit–jepit, 0,7 jepit–sendi, 2 jepit–bebas
Tegangan kritis
σcr = Pcr/A
Kelangsingan
λ = KL/r, r = √(I/A)

Titik berat & momen inersia

Titik berat
ȳ = ΣAiyi/ΣAi
Persegi panjang
I = bh³/12
Teorema sumbu sejajar
I = Ic + A·d²
Penampang komposit
I = Σ(Ic,i + Aidi²)

Tegangan efektif tanah

Tegangan total
σ = Σγi·hi
Tekanan air pori
u = γw·(z − zw)
Tegangan efektif
σ′ = σ − u
Air
γw = 9,81 kN/m³

Penurunan konsolidasi

Terkonsolidasi normal
S = Cc·H/(1 + e0)·log₁₀(σ′f/σ′0)
Tegangan akhir
σ′f = σ′0 + Δσ (at mid-depth of the layer)
Terkonsolidasi berlebih, σ′f ≤ σ′p
S = Cr·H/(1 + e0)·log₁₀(σ′f/σ′0)
Terkonsolidasi berlebih, σ′f > σ′p
S = H/(1 + e0)·[Cr·log₁₀(σ′p/σ′0) + Cc·log₁₀(σ′f/σ′p)]
Rasio konsolidasi berlebih
OCR = σ′p/σ′0
Waktu konsolidasi
t = Tv·Hdr²/cv
Lintasan drainase
Hdr = H/2 (drainase ganda), H (drainase tunggal)
Faktor waktu
U 50% → 0,197, 60% → 0,287, 70% → 0,403, 80% → 0,567, 90% → 0,848

Gaya hidrostatis

Tekanan pada kedalaman
p = ρgh
Gaya pada dinding vertikal
F = ρg·hc·A
Pusat tekanan
yp = yc + Ic/(ycA)
Persegi panjang
Ic = bH³/12

Gesekan pipa & kehilangan head

Bilangan Reynolds
Re = V·D/ν = ρ·V·D/μ
Rezim aliran
laminar di bawah Re ≈ 2000, turbulen di atas Re ≈ 4000
Kecepatan rata-rata
V = Q/A, A = π·D²/4
Darcy–Weisbach
hf = f·(L/D)·V²/(2g)
Kerugian minor
hm = ΣK·V²/(2g)
Nilai K tipikal
masuk 0,5, keluar 1,0, belokan 90° ≈ 0,3
Penurunan tekanan
Δp = ρ·g·hf
Dua reservoir terbuka
Δz = (f·L/D + ΣK)·V²/(2g)
Keluaran bebas
H = (1 + f·L/D + ΣK)·V²/(2g)

Aliran saluran terbuka (Manning)

Persamaan Manning
V = (1/n)·R2/3·S1/2
Debit
Q = A·V
Jari-jari hidrolik
R = A/P (P = wetted perimeter, free surface excluded)
Persegi panjang
A = b·y, P = b + 2y
Trapesium (kemiringan sisi z:1)
A = (b + z·y)·y, P = b + 2y·√(1 + z²)
Pipa bulat, penuh atau setengah penuh
R = D/4
Kemiringan yang diperlukan
S = (n·Q/(A·R2/3))²

Pompa & daya pompa

Daya hidrolik
Ph = ρ·g·Q·H = Q·Δp
Daya poros
Pshaft = Ph/ηpump
Daya listrik
Pel = Pshaft/ηmotor
Head pompa
H = Δz + Δp/(ρ·g) + hL
Kerugian sistem
hL = (f·L/D + ΣK)·V²/(2g)

Nilai waktu uang

Nilai masa depan
FV = PV·(1 + i)n
Nilai sekarang
PV = FV/(1 + i)n
Beberapa periode per tahun
i = r/m, N = m·n
Anuitas, nilai sekarang
PV = PMT·[1 − (1 + i)−n]/i
Anuitas, nilai masa depan
FV = PMT·[(1 + i)n − 1]/i

Metode

  1. Gambar garis waktu dengan setiap arus kas dan waktunya.
  2. Sesuaikan suku bunga dengan periodenya: suku bunga bulanan untuk pembayaran bulanan.
  3. Gunakan FV = PV·(1 + i)ⁿ untuk jumlah tunggal dan rumus anuitas untuk pembayaran yang sama besar.
  4. Periksa tanda dan orde besaran jawabannya.

NPV & IRR

Nilai sekarang bersih
NPV = −C0 + Σ CFt/(1 + r)t
Arus kas yang sama
NPV = −C0 + CF·[1 − (1 + r)−n]/r
Tingkat pengembalian internal
nilai r saat NPV = 0
Keputusan
terima jika NPV > 0 (atau IRR > tingkat pengembalian yang disyaratkan)

Metode

  1. Daftarkan semua arus kas beserta tahunnya; investasi pada tahun 0 bernilai negatif.
  2. Diskontokan setiap arus kas: CFt/(1 + r)t.
  3. Jumlahkan semuanya untuk mendapatkan NPV. Positif berarti proyek menghasilkan lebih dari r.
  4. Untuk IRR, cari suku bunga yang membuat NPV nol dengan coba-coba atau interpolasi.

Distribusi normal

Skor z
z = (x − μ)/σ
Di bawah x
P(X < x) = Φ(z)
Di atas x
P(X > x) = 1 − Φ(z)
Di antara
Φ(z2) − Φ(z1)
Persentil
x = μ + z·σ

Metode

  1. Ubah nilainya menjadi skor z: z = (x − μ)/σ.
  2. Cari Φ(z), luas di sebelah kiri z.
  3. Untuk luas di sebelah kanan gunakan 1 − Φ(z); untuk suatu selang kurangkan kedua luas kiri.
  4. Untuk persentil, kerjakan mundur: cari z untuk luasnya, lalu x = μ + z·σ.

2Soal latihan

1.Reaksi tumpuan balokSedang
w0​ = 20 kN/mABRB​ = ?10 m

Balok sederhana (sendi di A, rol di B) menahan beban yang berubah linear, naik dari nol di A sampai 20 kN/m di B. Cari reaksi tumpuan vertikal RB.

L = 10 mw0 = 20 kN/m
RB = kN
2.Reaksi tumpuan balokSulit
w = 3 kN/mP = 50 kNABRA​ = ?RB​1 m2 m2 m

Balok sederhana memiliki tumpuan sendi di A dan rol di B. Cari reaksi tumpuan vertikal RA.

L = 5 mP = 50 kN di 1 mw = 3 kN/m dari 1 sampai 3 m
RA = kN
3.Rangka batang: metode titik buhulSedang
ABCDEFGH10 kN35 kN35 kN4 × 3 m4 m

Tepat satu elemen rangka batang ini tidak membawa gaya pada beban-beban ini. Elemen mana yang merupakan elemen gaya-nol? Klik pada diagram.

B: 10 kN ↓G: 35 kN ↓H: 35 kN ↓
  1. 1elemen AB
  2. 2elemen BC
  3. 3elemen CD
  4. 4elemen DE
  5. 5elemen FG
  6. 6elemen GH
  7. 7elemen AF
  8. 8elemen HE
  9. 9elemen BF
  10. 10elemen CG
  11. 11elemen DH
  12. 12elemen FC
  13. 13elemen HC
4.Rangka batang: metode titik buhulSulit
ABCDEFGH35 kN35 kN30 kN35 kN10 kN4 × 3 m3 m

Tepat satu elemen rangka batang ini tidak membawa gaya pada beban-beban ini. Elemen mana yang merupakan elemen gaya-nol? Klik pada diagram.

B: 35 kN ↓C: 35 kN ↓F: 30 kN →G: 35 kN ↓H: 10 kN ↓
  1. 1elemen AB
  2. 2elemen BC
  3. 3elemen CD
  4. 4elemen DE
  5. 5elemen FG
  6. 6elemen GH
  7. 7elemen AF
  8. 8elemen HE
  9. 9elemen BF
  10. 10elemen CG
  11. 11elemen DH
  12. 12elemen FC
  13. 13elemen HC
5.Gaya geser & momen lenturSedang
w = 3 kN/mABpotongan0,5 m7,5 m

Cari momen lentur Mx pada potongan x = 0,5 m dari tumpuan A. Anggap positif momen yang membuat serat bawah tertarik dan gaya geser ke atas pada muka kiri.

L = 8 mw = 3 kN/m dari 0 sampai 8 mx = 0,5 m
Mx = kN·m
6.Gaya geser & momen lenturSulit
w = 6 kN/mABC8 m1 m

Balok bertumpu pada sendi di A dan rol di B, dan menjorok (overstek) sejauh 1 m melewati B hingga ujung bebas C. Beban merata w bekerja di sepanjang A–C. Cari momen lentur MB di tumpuan B. Anggap positif momen yang membuat serat bawah tertarik dan gaya geser ke atas pada muka kiri.

L = 9 mw = 6 kN/m dari 0 sampai 9 mtumpuan di x = 0 dan x = 8 m
MB = kN·m
7.Lendutan balokSedang
w = 5 kN/mδL = 4 m

Balok sederhana menahan beban merata w di seluruh bentang. Cari lendutan maksimum δmax di tengah bentang.

w = 5 kN/mL = 4 mE = 11 GPa (kayu struktural)I = 23 × 10⁶ mm⁴
δmax = mm
8.Lendutan balokSulit
w = 1 kN/mABδ4,5 m

Balok kayu sederhana berpenampang persegi panjang selebar 100 mm menahan beban merata w di seluruh bentang. Lendutan tengah bentangnya tidak boleh melebihi bentang/300. Cari tinggi terkecil hreq penampang.

w = 1 kN/mL = 4,5 mE = 11 GPa (kayu struktural)b = 100 mm
hreq = mm
9.Tekuk kolomSedang
PL = 4 md = 50 mmpenampang

Kolom sepanjang L dari baja dengan tumpuan jepit di bawah dan sendi di atas. Dengan rumus Euler, cari beban tekuk kritisnya Pcr.

L = 4 mE = 200 GPa (baja)d = 50 mm
Pcr = kN
10.Tekuk kolomSulit
P = 15 kNL = 2 md = ?penampang

Kolom bulat pejal sepanjang L dari aluminium dengan tumpuan sendi di kedua ujung. Kolom harus menahan 15 kN dengan faktor keamanan 2,5 terhadap tekuk. Cari diameter terkecil d.

P = 15 kNn = 2,5L = 2 mE = 70 GPa (aluminium)
d = mm
11.Titik berat & momen inersiaSedang
1602018018xdimensi dalam mm

Cari momen inersia Ix penampang T terhadap sumbu horizontal x yang melalui titik beratnya.

bf = 160 mmtf = 20 mmtw = 18 mmhw = 180 mm
Ix = × 10⁶ mm⁴
12.Titik berat & momen inersiaSulit
150 mm240 mm156 mm50 × 20xIx​ = ?

Sebuah pelat 150 mm × 240 mm memiliki potongan persegi panjang selebar 50 mm dan setinggi 20 mm, di tengah garis tengah vertikal dengan pusat 156 mm di atas dasar. Cari momen inersia luas Ix terhadap sumbu horizontal melalui titik berat.

b = 150 mmh = 240 mmpotongan: 50 × 20 mmpusat lubang: y = 156 mm
Ix = × 10⁶ mm⁴
13.Tegangan efektif tanahSedang
pasirγd​ = 17 kN/m³γsat​ = 20 kN/m³13 mmuka air tanahXz = 8 m

Untuk profil tanah yang ditunjukkan, cari tegangan efektif vertikal σ′ di titik X.

z = 8 mzw = 3 mγw = 9,81 kN/m³pasir: γd = 17 kN/m³pasir: γsat = 20 kN/m³
σ′ = kPa
14.Tegangan efektif tanahSulit
pasirγd​ = 16 kN/m³γsat​ = 18,5 kN/m³5 mlempungγsat​ = 18,5 kN/m³7 mmuka air tanahXz = 8,5 m

Untuk profil tanah yang ditunjukkan, cari tegangan efektif vertikal σ′ di titik X.

z = 8,5 mzw = 3 mγw = 9,81 kN/m³pasir: γd = 16 kN/m³pasir: γsat = 18,5 kN/m³lempung: γsat = 18,5 kN/m³
σ′ = kPa
15.Penurunan konsolidasiSedang
Δσ = 220 kPapasirlempungCc​ = 0,2, Cr​ = 0,04e0​ = 1,2σ′0​ = 120 kPaσ′p​ = 210 kPa8 mmuka air tanah

Lapisan lempung terkonsolidasi berlebih setebal 8 m memiliki Cc = 0,2, Cr = 0,04, dan e₀ = 1,2. Di tengah kedalamannya tegangan vertikal efektifnya 120 kPa dan tekanan prakonsolidasinya 210 kPa. Sebuah bangunan baru menambah tegangan vertikal 220 kPa di tengah kedalaman. Cari penurunan konsolidasi primer S dalam mm.

H = 8 mCc = 0,2Cr = 0,04e0 = 1,2σ′0 = 120 kPaσ′p = 210 kPaΔσ = 220 kPa
S = mm
16.Penurunan konsolidasiSulit
pasirlempungH = 2,5 m2,5 mpasirmuka air tanah

Dalam uji oedometer di laboratorium, benda uji lempung setebal 19 mm, berdrainase di atas dan di bawah, mencapai konsolidasi 50% dalam 8 menit. Di lapangan, lempung yang sama membentuk lapisan setebal 2,5 m. Lapisan berada di antara dua lapisan pasir, sehingga air terdrainase keluar di atas dan di bawah. Berapa hari t yang diperlukan lapisan di lapangan untuk mencapai konsolidasi 50%?

hlab = 19 mmtlab = 8 minH = 2,5 mlapangan: drainase ganda
t = hari
17.Gaya hidrostatisSedang
pintu aird = 1 mH = 2 m

Pintu air persegi panjang vertikal selebar 1 m berada di dinding tangki berisi air, dengan tepi atasnya 1 m di bawah permukaan. Cari gaya hidrostatis resultan F pada pintu air.

d = 1 mH = 2 mb = 1 mρ = 1000 kg/m³g = 9,81 m/s²
F = kN
18.Gaya hidrostatisSulit
pintu aird = 0,5 mH = 1,5 m

Pintu air persegi panjang vertikal selebar 1,5 m berada di dinding tangki berisi air, dengan tepi atasnya 0,5 m di bawah permukaan. Cari kedalaman ycp pusat tekanan di bawah permukaan.

d = 0,5 mH = 1,5 mb = 1,5 mρ = 1000 kg/m³g = 9,81 m/s²
ycp = m
19.Gesekan pipa & kehilangan headSedang
V = 0,8 m/sD = 50 mmL = 300 mf = 0,028

Air mengalir dengan kecepatan rata-rata 0,8 m/s melalui pipa sepanjang 300 m dengan diameter dalam 50 mm. Gunakan faktor gesekan Darcy f = 0,028 dan g = 9,81 m/s². Cari kehilangan head akibat gesekan hf.

V = 0,8 m/sL = 300 mD = 50 mmf = 0,028g = 9,81 m/s²
hf = m
20.Gesekan pipa & kehilangan headSulit
K = 5Δz = 14 mL = 100 m, D = 200 mm, f = 0,0183× belokan (K = 0,3)

Dua reservoir terbuka dihubungkan oleh pipa sepanjang 100 m dengan diameter dalam 200 mm dan faktor gesekan Darcy f = 0,018. Permukaan air reservoir atas berada 14 m di atas permukaan reservoir bawah. Kerugian minornya adalah lubang masuk bersudut tajam (K = 0,5), 3 belokan (masing-masing K = 0,3), sebuah katup (K = 5), dan lubang keluar ke reservoir bawah (K = 1,0). Gunakan g = 9,81 m/s². Cari debit Q dalam L/s.

Δz = 14 mL = 100 mD = 200 mmf = 0,018Kentrance = 0,5Kbend = 0,3 (×3)Kvalve = 5Kexit = 1,0
Q = L/s
21.Aliran saluran terbuka (Manning)Sedang
b = 4,5 my = 0,9 m1 : 1n = 0,012, S = 0,0015

Sebuah saluran trapesium beton halus memiliki lebar dasar 4,5 m dan kemiringan sisi 1:1 (horizontal:vertikal). Air mengalir seragam sedalam 0,9 m. n Manning = 0,012 dan kemiringan dasarnya S = 0,0015. Cari debit Q dalam m³/s.

b = 4,5 my = 0,9 mz = 1n = 0,012S = 0,0015
Q = m³/s
22.Aliran saluran terbuka (Manning)Sulit
b = 1 my = 0,5 mn = 0,014, Q = 0,45 m³/s

Sebuah saluran persegi panjang beton kasar selebar 1 m harus mengalirkan 0,45 m³/s dalam aliran seragam pada kedalaman 0,5 m. n Manning = 0,014. Cari kemiringan dasar yang diperlukan S (dalam m/m).

Q = 0,45 m³/sb = 1 my = 0,5 mn = 0,014
S = m/m
23.Pompa & daya pompaSedang
PQ = 15 L/sH = 36 m

Sebuah pompa mengalirkan 15 L/s air (ρ = 1000 kg/m³) melawan head 36 m. Efisiensi pompa 72% dan motor listrik penggeraknya memiliki efisiensi 90%. Gunakan g = 9,81 m/s². Cari daya listrik Pel yang ditarik motor, dalam kW.

Q = 15 L/sH = 36 mηpump = 72%ηmotor = 90%g = 9,81 m/s²
Pel = kW
24.Pompa & daya pompaSulit
300 kPa (gauge)PQ = 80 L/sΔz = 13 mL = 100 m, D = 200 mm, f = 0,018, ΣK = 8

Sebuah pompa memindahkan 80 L/s air (ρ = 1000 kg/m³) dari reservoir bawah yang terbuka ke tangki atas yang permukaan airnya 13 m lebih tinggi. Pipa sepanjang 100 m dengan diameter dalam 200 mm dan faktor gesekan Darcy f = 0,018; koefisien kerugian minornya berjumlah ΣK = 8 (termasuk lubang masuk dan keluar). Gunakan g = 9,81 m/s². Tangki atas tertutup dan udara di atas airnya bertekanan gauge 300 kPa. Cari head H yang harus ditambahkan pompa.

Q = 80 L/sΔz = 13 mL = 100 mD = 200 mmf = 0,018ΣK = 8ptank = 300 kPa
H = m
25.Nilai waktu uangSedang
tahun0123…8€20 000FV = ?

Anda menginvestasikan €20 000 dengan suku bunga nominal 3,6% per tahun, dimajemukkan bulanan. Tentukan nilai FV investasi setelah 8 tahun.

PV = €20 0003,6% / 12n = 8
FV = €
26.Nilai waktu uangSulit
bulan0123…N = ?€12 000€525€525€525€5253% / 12

Anda meminjam €12 000 dengan bunga 3% per tahun, dimajemukkan bulanan, dan mengangsur €525 di akhir setiap bulan. Berapa bulan yang diperlukan sampai pinjaman lunas (angsuran terakhir boleh lebih kecil)? Berikan jumlah angsuran N.

P = €12 000A = €5253% / 12
N = angsuran
27.NPV & IRRSedang
tahun0123…9−400 00034 000+2%+2%…r = 9%, NPV = ?

Sebuah proyek berbiaya €400 000 hari ini. Proyek menghasilkan €34 000 di akhir tahun pertama, lalu arus kasnya tumbuh 2% per tahun selamanya. Biaya modalnya 9%. Tentukan nilai sekarang bersih NPV.

C0 = €400 000CF1 = €34 000g = 2%r = 9%
NPV = €
28.NPV & IRRSulit
tahun0123−50 00037 00036 50026 000

Sebuah proyek berbiaya €50 000 dan menghasilkan €37 000, €36 500, €26 000 di akhir tahun 1 sampai 3. Tentukan tingkat pengembalian internalnya IRR dalam persen.

CF0 = −50 000CF1 = 37 000CF2 = 36 500CF3 = 26 000
IRR = %
29.Distribusi normalSedang
32 min34 minX + Y?

X normal dengan rata-rata 12 min dan simpangan baku 1,5 min; Y saling bebas dan normal dengan rata-rata 20 min dan simpangan baku 2 min. Cari peluang P bahwa X + Y lebih dari 34 min. Bulatkan z ke dua desimal.

μX = 12, σX = 1,5μY = 20, σY = 2X + Y > 34 min
P =
30.Distribusi normalSulit
0,04 mm0D − d?

Diameter lubang D normal dengan rata-rata 25,04 mm dan simpangan baku 0,015 mm. Diameter poros d saling bebas dan normal dengan rata-rata 25 mm dan simpangan baku 0,02 mm. Sebuah poros yang dipilih acak pas bila D − d > 0. Cari peluang P bahwa poros itu pas. Bulatkan z ke dua desimal.

lubang: μ = 25,04 mm, σ = 0,015 mmporos: μ = 25 mm, σ = 0,02 mm
P =

3Larutan

1.Reaksi tumpuan balok

Jawaban: RB = 66,67 kN

Kesetimbangan statis: benda yang diam memenuhi ΣFx = 0, ΣFy = 0, dan ΣM = 0 terhadap titik mana pun. Ganti setiap beban merata dengan resultannya (luasnya) yang bekerja di titik berat diagram beban, dan ambil momen terhadap satu tumpuan untuk menghilangkan reaksi tumpuan itu dari persamaan.

Resultan beban segitiga

W = ½·20·10 = 100 kN
x̄ = 2L/3 = 6,667 m

Kesetimbangan

Momen terhadap A, positif berlawanan arah jarum jam. Lalu kesetimbangan gaya vertikal.

ΣMA = 0: RB·10 = 100·6,667
RB = 66,67 kN
RA = 100 − 66,67 = 33,33 kN

Jawaban

RB = 66,67 kN
2.Reaksi tumpuan balok

Jawaban: RA = 43,6 kN

Kesetimbangan statis: benda diam memenuhi ΣFx = 0, ΣFy = 0, dan ΣM = 0 terhadap titik mana pun. Mengambil momen terhadap satu tumpuan menghilangkan reaksi tumpuan itu dari persamaan.

w = 3 kN/mP = 50 kNABRA​RB​1 m2 m2 m

Diagram benda bebas

Ganti tumpuan dengan gaya reaksi. Rol memberi satu reaksi vertikal; dengan beban vertikal saja, sendi juga memberi satu reaksi vertikal.

Kesetimbangan

Momen terhadap A, positif berlawanan arah jarum jam. Lalu kesetimbangan gaya vertikal.

Resultan beban merata: W = w·ℓ = 3·2 = 6 kN, bekerja di x̄ = 2 m
ΣMA = 0: RB·5 = 50·1 + 3·2·2
RB = 62/5 = 12,4 kN
ΣFy = 0: RA = 56 − 12,4 = 43,6 kN

Jawaban

RA = 43,6 kN
3.Rangka batang: metode titik buhul

Jawaban: elemen DH

Elemen gaya-nol: pada simpul, gaya-gaya harus seimbang ke segala arah. Jika simpul tidak memiliki beban dan tumpuan, dan dua dari tiga elemennya segaris, maka keseimbangan melintang garis itu hanya melibatkan elemen ketiga, sehingga gayanya nol. Jika hanya dua elemen bertemu di simpul tak berbeban dan keduanya tidak segaris, keduanya nol.

Simpul D

CD dan DE terletak pada satu garis lurus dan simpul tidak membawa beban. Menyeimbangkan gaya melintang garis itu hanya menyisakan DH.

ΣF⊥ = 0 → FDH = 0

Periksa dengan metode simpul

Menyelesaikan semua simpul memberikan gaya elemen berikut (T = tarik, C = tekan).

AB: 25,31 kN (T), BC: 25,31 kN (T), CD: 34,69 kN (T), DE: 34,69 kN (T), FG: 43,13 kN (C), GH: 43,13 kN (C), AF: 42,19 kN (C), HE: 57,81 kN (C), BF: 10 kN (T), CG: 35 kN (C), DH: 0, FC: 29,69 kN (T), HC: 14,06 kN (T)

Jawaban

Elemen gaya-nol: DH
4.Rangka batang: metode titik buhul

Jawaban: elemen DH

Elemen gaya-nol: pada simpul, gaya-gaya harus seimbang ke segala arah. Jika simpul tidak memiliki beban dan tumpuan, dan dua dari tiga elemennya segaris, maka keseimbangan melintang garis itu hanya melibatkan elemen ketiga, sehingga gayanya nol. Jika hanya dua elemen bertemu di simpul tak berbeban dan keduanya tidak segaris, keduanya nol.

Simpul D

CD dan DE terletak pada satu garis lurus dan simpul tidak membawa beban. Menyeimbangkan gaya melintang garis itu hanya menyisakan DH.

ΣF⊥ = 0 → FDH = 0

Periksa dengan metode simpul

Menyelesaikan semua simpul memberikan gaya elemen berikut (T = tarik, C = tekan).

AB: 86,25 kN (T), BC: 86,25 kN (T), CD: 58,75 kN (T), DE: 58,75 kN (T), FG: 107,5 kN (C), GH: 107,5 kN (C), AF: 79,55 kN (C), HE: 83,09 kN (C), BF: 35 kN (T), CG: 35 kN (C), DH: 0, FC: 30,05 kN (T), HC: 68,94 kN (T)

Jawaban

Elemen gaya-nol: DH
5.Gaya geser & momen lentur

Jawaban: Mx = 5,625 kN·m

Metode potongan: potong balok di tempat gaya dalam yang ingin dicari dan ambil satu sisi. Gaya geser V mengimbangi gaya vertikal di sisi itu, dan momen lentur M mengimbangi momennya terhadap potongan.

Reaksi tumpuan

Kesetimbangan seluruh balok.

Resultan beban merata: W = w·ℓ = 3·8 = 24 kN, bekerja di x̄ = 4 m
ΣMA = 0: RB·8 = 3·8·4
RB = 96/8 = 12 kN
ΣFy = 0: RA = 24 − 12 = 12 kN
w = 3 kN/mABRA​ = 12RB​ = 12potongan0,5 m7,5 m

Potong di x = 0,5 m dan ambil bagian kiri

Hanya gaya di kiri potongan yang diperhitungkan. Bagian beban merata bekerja sebagai satu gaya di tengah bagian itu.

M = RA·x − (setiap beban di kiri potongan × jaraknya ke potongan)
Mx = 12·0,5 − 3·0,5·0,25 = 5,625 kN·m

Jawaban

Mx = 5,625 kN·m
6.Gaya geser & momen lentur

Jawaban: MB = −3 kN·m

Metode potongan: potong balok di tempat gaya dalam yang ingin dicari dan ambil satu sisi. Gaya geser V mengimbangi gaya vertikal di sisi itu, dan momen lentur M mengimbangi momennya terhadap potongan. Momen maksimum: karena dM/dx = V, momen lentur mencapai puncaknya di tempat gaya geser melewati nol, baik di beban terpusat maupun di dalam beban merata.

Reaksi tumpuan

Kesetimbangan seluruh balok, termasuk beban pada overstek.

Resultan beban merata: W = w·ℓ = 6·9 = 54 kN, bekerja di x̄ = 4,5 m
ΣMA = 0: RB·8 = 6·9·4,5
RB = 243/8 = 30,38 kN
ΣFy = 0: RA = 54 − 30,38 = 23,63 kN

Potong di B dan ambil bagian overstek

Beban pada overstek, w·a, bekerja di a/2 dari B dan menimbulkan momen negatif di atas tumpuan.

MB = −w·a²/2 = −6·1²/2 = −3 kN·m

Jawaban

MB = −3 kN·m
7.Lendutan balok

Jawaban: δmax = 65,88 mm

Lendutan balok: lendutan diperoleh dengan mengintegrasikan kelengkungan M/(EI) dua kali. Kasus standar tersedia dalam tabel, misalnya PL³/(3EI) untuk kantilever dengan beban ujung dan 5wL⁴/(384EI) untuk balok sederhana dengan beban merata penuh. Lendutan akibat beban terpisah dijumlahkan (superposisi).

Satuan konsisten

Hitung dalam N dan mm: P dalam N, w dalam N/mm (kN/m = N/mm), L dalam mm, E dalam N/mm² (GPa × 1000), I dalam mm⁴.

w = 5 N/mm, L = 4000 mm
EI = 2,53 × 10¹¹ N·mm²

Lendutan

δmax = 5wL⁴/(384EI) = 5·5·4000⁴/(384·2,53 × 10¹¹) = 65,88 mm

Jawaban

δmax = 65,88 mm
8.Lendutan balok

Jawaban: hreq = 157,2 mm

Lendutan balok: lendutan diperoleh dengan mengintegrasikan kelengkungan M/(EI) dua kali. Kasus standar tersedia dalam tabel, misalnya PL³/(3EI) untuk kantilever dengan beban ujung dan 5wL⁴/(384EI) untuk balok sederhana dengan beban merata penuh. Lendutan akibat beban terpisah dijumlahkan (superposisi).

Satuan konsisten

Hitung dalam N dan mm: P dalam N, w dalam N/mm (kN/m = N/mm), L dalam mm, E dalam N/mm² (GPa × 1000), I dalam mm⁴.

w = 1 N/mm, L = 4500 mm, E = 11000 N/mm²

Batas lendutan

δallow = L/300 = 4500/300 = 15 mm

Momen inersia yang diperlukan

Ireq = 5wL⁴/(384·E·δallow) = 5·1·4500⁴/(384·11000·15) = 3,236 × 10⁷ mm⁴

Tinggi yang diperlukan

bh³/12 = Ireq → h = (12·3,236 × 10⁷/100)1/3 = 157,2 mm

Jawaban

hreq = 157,2 mm

Dalam praktik, pilih tinggi standar berikutnya di atas nilai ini.

9.Tekuk kolom

Jawaban: Pcr = 77,24 kN

Tekuk Euler: kolom langsing menjadi tidak stabil pada Pcr = π²EI/(KL)², dengan KL panjang efektif: K = 1 untuk sendi–sendi, 2 untuk jepit–bebas, 0,7 untuk jepit–sendi, dan 0,5 untuk jepit–jepit. Kolom menekuk terhadap sumbu dengan I terkecil. Rumus berlaku untuk kolom langsing yang tegangan kritisnya tetap di bawah tegangan leleh.

Momen inersia terkecil

Penampang bulat memiliki I yang sama terhadap setiap sumbu.

I = πd⁴/64 = π·50⁴/64 = 306796 mm⁴

Panjang efektif

KL = 0,7·4000 = 2800 mm

Beban kritis

Pcr = π²EI/(KL)² = π²·200000·306796/2800² = 77244 N = 77,24 kN

Jawaban

Pcr = 77,24 kN
10.Tekuk kolom

Jawaban: d = 45,86 mm

Tekuk Euler: kolom langsing menjadi tidak stabil pada Pcr = π²EI/(KL)², dengan KL panjang efektif: K = 1 untuk sendi–sendi, 2 untuk jepit–bebas, 0,7 untuk jepit–sendi, dan 0,5 untuk jepit–jepit. Kolom menekuk terhadap sumbu dengan I terkecil. Rumus berlaku untuk kolom langsing yang tegangan kritisnya tetap di bawah tegangan leleh.

Beban kritis yang diperlukan

Pcr = n·P = 2,5·15000 = 37500 N
KL = 1·2000 = 2000 mm

Selesaikan untuk diameter

d = (64·n·P·(KL)²/(π³E))^(1/4) = (64·37500·2000²/(π³·70000))^(1/4) = 45,86 mm

Jawaban

d = 45,86 mm

Periksa: kelangsingan KL/r adalah 174,4, jadi kolom langsing dan rumus Euler berlaku.

11.Titik berat & momen inersia

Jawaban: Ix = 24,95 × 10⁶ mm⁴

Luas gabungan: bagi penampang menjadi persegi panjang. Titik berat adalah rata-rata berbobot luas ȳ = ΣAᵢyᵢ/ΣAᵢ. Momen inersia terhadap sumbu titik berat menjumlahkan bh³/12 masing-masing bagian dan suku sumbu sejajar A·d², dengan d jarak titik berat bagian ke titik berat keseluruhan. Tegangan lentur σ = M·y/I.

Bagi menjadi dua persegi panjang

Ukur setiap y dari tepi bawah.

sayap: Af = 160·20 = 3200 mm², yf = 180 + 20/2 = 190 mm
badan: Aw = 18·180 = 3240 mm², yw = 180/2 = 90 mm

Titik berat

ȳ = (Afyf + Awyw)/(Af + Aw) = (3200·190 + 3240·90)/6440 = 139,7 mm

Teorema sumbu sejajar

sayap: 160·20³/12 + 3200·(190 − 139,7)² = 8,206 × 10⁶ mm⁴
badan: 18·180³/12 + 3240·(90 − 139,7)² = 1,675 × 10⁷ mm⁴
Ix = 8,206 × 10⁶ + 1,675 × 10⁷ = 2,495 × 10⁷ mm⁴ = 24,95 × 10⁶ mm⁴

Jawaban

Ix = 24,95 × 10⁶ mm⁴
12.Titik berat & momen inersia

Jawaban: Ix = 171,4 × 10⁶ mm⁴

Penampang berlubang: perlakukan lubang sebagai luas negatif. Titik berat adalah ȳ = (A₁y₁ − A₂y₂)/(A₁ − A₂), dengan A₁, y₁ untuk pelat penuh dan A₂, y₂ untuk lubang. Untuk momen inersia luas terhadap sumbu titik berat, gunakan teorema sumbu sejajar untuk setiap bagian lalu kurangkan lubangnya: I = (Ic1 + A₁d₁²) − (Ic2 + A₂d₂²), dengan d jarak dari titik berat masing-masing bagian ke sumbu yang melalui ȳ. Persegi panjang memiliki Ic = bh³/12 dan lingkaran Ic = πd⁴/64.

Titik berat

ȳ = (36000·120 − 1000·156)/(36000 − 1000) = 119 mm

Pelat penuh terhadap ȳ

150·240³/12 + 36000·1,029² = 172,8 × 10⁶ mm⁴

Lubang terhadap ȳ

50·20³/12 + 1000·37,03² = 1,404 × 10⁶ mm⁴

Kurangkan

Ix = 171,4 × 10⁶ mm⁴

Jawaban

Ix = 171,4 × 10⁶ mm⁴
13.Tegangan efektif tanah

Jawaban: σ′ = 101,9 kPa

Tegangan efektif (Terzaghi): butiran tanah menahan σ′ = σ − u. Tegangan total σ adalah berat semua yang ada di atas titik, Σγ·h, memakai berat isi kering di atas muka air tanah dan berat isi jenuh di bawahnya. Di bawah muka air tanah tekanan air pori bersifat hidrostatis: u = γw·(kedalaman di bawah muka air tanah).

Tegangan total

Jumlahkan berat setiap lapisan tanah di atas X. Di atas muka air tanah gunakan berat isi kering, di bawahnya berat isi jenuh.

σ = γd·zw + γsat·(z − zw) = 17·3 + 20·5 = 151 kPa

Tekanan air pori

Tekanan air bertambah dengan kedalaman di bawah muka air tanah.

u = γw·(z − zw) = 9,81·5 = 49,05 kPa

Tegangan efektif

σ′ = σ − u = 151 − 49,05 = 101,9 kPa

Jawaban

σ′ = 101,9 kPa
14.Tegangan efektif tanah

Jawaban: σ′ = 95,79 kPa

Tegangan efektif (Terzaghi): butiran tanah menahan σ′ = σ − u. Tegangan total σ adalah berat semua yang ada di atas titik, Σγ·h, memakai berat isi kering di atas muka air tanah dan berat isi jenuh di bawahnya. Di bawah muka air tanah tekanan air pori bersifat hidrostatis: u = γw·(kedalaman di bawah muka air tanah).

Tegangan total

Jumlahkan berat setiap lapisan tanah di atas X. Di atas muka air tanah gunakan berat isi kering, di bawahnya berat isi jenuh.

σ = γd·3 + γsat,sand·2 + γsat,clay·3,5
σ = 16·3 + 18,5·2 + 18,5·3,5 = 149,8 kPa

Tekanan air pori

Tekanan air bertambah dengan kedalaman di bawah muka air tanah.

u = γw·(z − zw) = 9,81·5,5 = 53,96 kPa

Tegangan efektif

σ′ = σ − u = 149,8 − 53,96 = 95,79 kPa

Jawaban

σ′ = 95,79 kPa
15.Penurunan konsolidasi

Jawaban: S = 187,5 mm

Konsolidasi primer lapisan lempung setebal H, dengan tegangan efektif di tengah lapisan: σ′f = σ′0 + Δσ. Lempung terkonsolidasi normal: S = Cc·H/(1 + e0)·log₁₀(σ′f/σ′0). Lempung terkonsolidasi berlebih mengalami rekompresi sepanjang Cr sampai tekanan prakonsolidasi σ′p dan baru mengikuti Cc setelah melewatinya. Waktu: t = Tv·Hdr²/cv, dengan lintasan drainase Hdr sebesar H/2 bila air dapat keluar di atas dan di bawah, dan H bila hanya satu sisi yang berdrainase.

Bandingkan dengan tekanan prakonsolidasi

σ′f = 120 + 220 = 340 kPa > 210 kPa

Penurunan

Rekompresi sampai σ′p, kompresi murni setelahnya.

S = 0,04·8/(1 + 1,2)·log₁₀(210/120) + 0,2·8/(1 + 1,2)·log₁₀(340/210)
S = 35,35 + 152,2 = 187,5 mm

Jawaban

S = 187,5 mm
16.Penurunan konsolidasi

Jawaban: t = 96,18 hari

Konsolidasi primer lapisan lempung setebal H, dengan tegangan efektif di tengah lapisan: σ′f = σ′0 + Δσ. Lempung terkonsolidasi normal: S = Cc·H/(1 + e0)·log₁₀(σ′f/σ′0). Lempung terkonsolidasi berlebih mengalami rekompresi sepanjang Cr sampai tekanan prakonsolidasi σ′p dan baru mengikuti Cc setelah melewatinya. Waktu: t = Tv·Hdr²/cv, dengan lintasan drainase Hdr sebesar H/2 bila air dapat keluar di atas dan di bawah, dan H bila hanya satu sisi yang berdrainase.

Lintasan drainase

Hdr,lab = 19/2 = 9,5 mm = 0,0095 m
Hdr,field = 2,5/2 = 1,25 m

Skalakan waktunya

t = Tv·Hdr²/cv dengan T_v dan cv yang sama di laboratorium dan di lapangan.

tfield = 8·(1,25/0,0095)² = 138504 min
tfield = 138504/1440 = 96,18 hari

Jawaban

t = 96,18 hari
17.Gaya hidrostatis

Jawaban: F = 39,24 kN

Gaya hidrostatis pada permukaan datar: F = ρ·g·yc·A. Gaya bekerja di pusat tekanan, ycp = yc + Ic/(ycA), yang selalu berada di bawah titik berat.

Kedalaman titik berat dan luas

yc = d + H/2 = 1 + 2/2 = 2 m
A = H·b = 2·1 = 2 m²
pintu aird = 1 mH = 2 mF

Gaya resultan

F = ρ·g·yc·A = 1000·9,81·2·2 = 39,24 kN

Jawaban

F = 39,24 kN
18.Gaya hidrostatis

Jawaban: ycp = 1,4 m

Gaya hidrostatis pada permukaan datar: F = ρ·g·yc·A. Gaya bekerja di pusat tekanan, ycp = yc + Ic/(ycA), yang selalu berada di bawah titik berat.

Kedalaman titik berat dan luas

yc = d + H/2 = 0,5 + 1,5/2 = 1,25 m
A = H·b = 1,5·1,5 = 2,25 m²
pintu aird = 0,5 mH = 1,5 mF

Gaya resultan

F = ρ·g·yc·A = 1000·9,81·1,25·2,25 = 27,59 kN

Pusat tekanan

Tekanan bertambah dengan kedalaman, jadi resultan bekerja di bawah titik berat.

Ic = b·H³/12 = 1,5·1,5³/12 = 0,4219 m⁴
ycp = yc + Ic/(yc·A) = 1,25 + 0,4219/(1,25·2,25) = 1,4 m

Jawaban

ycp = 1,4 m
19.Gesekan pipa & kehilangan head

Jawaban: hf = 5,48 m

Aliran pipa: bilangan Reynolds Re = V·D/ν = ρ·V·D/μ membedakan aliran laminar (Re di bawah sekitar 2000) dari aliran turbulen (di atas sekitar 4000). Gesekan sepanjang pipa menyebabkan kehilangan head Darcy–Weisbach hf = f·(L/D)·V²/(2g). Sambungan, katup, lubang masuk, dan lubang keluar menambah kerugian minor hm = ΣK·V²/(2g). Di antara dua permukaan reservoir terbuka, persamaan energi memberikan Δz = hf + hm, termasuk kerugian keluar K = 1.

Head kecepatan

V²/(2g) = 0,8²/(2·9,81) = 0,03262 m

Darcy–Weisbach

hf = f·(L/D)·V²/(2g) = 0,028·(300/0,05)·0,8²/(2·9,81) = 5,48 m

Jawaban

hf = 5,48 m
20.Gesekan pipa & kehilangan head

Jawaban: Q = 128,6 L/s

Aliran pipa: bilangan Reynolds Re = V·D/ν = ρ·V·D/μ membedakan aliran laminar (Re di bawah sekitar 2000) dari aliran turbulen (di atas sekitar 4000). Gesekan sepanjang pipa menyebabkan kehilangan head Darcy–Weisbach hf = f·(L/D)·V²/(2g). Sambungan, katup, lubang masuk, dan lubang keluar menambah kerugian minor hm = ΣK·V²/(2g). Di antara dua permukaan reservoir terbuka, persamaan energi memberikan Δz = hf + hm, termasuk kerugian keluar K = 1.

Koefisien kerugian

f·L/D = 0,018·100/0,2 = 9
ΣK = 0,5 + 3·0,3 + 5 + 1,0 = 7,4

Persamaan energi

Kedua permukaan terbuka ke udara dan praktis diam, sehingga seluruh Δz hilang di dalam pipa.

14 = (9 + 7,4)·V²/(2·9,81)
V = √(2·9,81·14/16,4) = 4,093 m/s

Debit

Q = V·π·D²/4 = 4,093·0,03142 = 0,1286 m³/s = 128,6 L/s

Jawaban

Q = 128,6 L/s
21.Aliran saluran terbuka (Manning)

Jawaban: Q = 12,25 m³/s

Persamaan Manning (SI): untuk aliran seragam di saluran terbuka V = (1/n)·R2/3·S1/2 dan Q = A·V, dengan n koefisien kekasaran, S kemiringan dasar (m/m), dan R = A/P jari-jari hidrolik: luas aliran dibagi keliling basah. Hanya batas yang bersentuhan dengan air yang dihitung dalam P, bukan permukaan bebas. Persegi panjang: A = b·y, P = b + 2y. Trapesium dengan kemiringan sisi z:1 (horizontal:vertikal): A = (b + z·y)·y, P = b + 2y·√(1 + z²). Pipa bulat yang mengalir penuh atau setengah penuh memiliki R = D/4.

Geometri

A = (b + z·y)·y = (4,5 + 1·0,9)·0,9 = 4,86 m²
P = b + 2y·√(1 + z²) = 4,5 + 2·0,9·√(1 + 1²) = 7,046 m
R = A/P = 0,6898 m

Kecepatan

V = (1/0,012)·0,68982/3·0,00151/2 = 2,52 m/s

Debit

Q = A·V = 4,86·2,52 = 12,25 m³/s

Jawaban

Q = 12,25 m³/s
22.Aliran saluran terbuka (Manning)

Jawaban: S = 0,001008 m/m

Persamaan Manning (SI): untuk aliran seragam di saluran terbuka V = (1/n)·R2/3·S1/2 dan Q = A·V, dengan n koefisien kekasaran, S kemiringan dasar (m/m), dan R = A/P jari-jari hidrolik: luas aliran dibagi keliling basah. Hanya batas yang bersentuhan dengan air yang dihitung dalam P, bukan permukaan bebas. Persegi panjang: A = b·y, P = b + 2y. Trapesium dengan kemiringan sisi z:1 (horizontal:vertikal): A = (b + z·y)·y, P = b + 2y·√(1 + z²). Pipa bulat yang mengalir penuh atau setengah penuh memiliki R = D/4.

Geometri

A = b·y = 1·0,5 = 0,5 m²
P = b + 2y = 1 + 2·0,5 = 2 m
R = A/P = 0,25 m

Selesaikan Manning untuk S

S1/2 = n·Q/(A·R2/3) = 0,014·0,45/(0,5·0,3969) = 0,03175
S = 0,03175² = 0,001008

Jawaban

S = 0,001008

Itu penurunan 1,008 m per kilometer.

23.Pompa & daya pompa

Jawaban: Pel = 8,175 kW

Daya pompa: daya yang diberikan kepada air adalah daya hidrolik Ph = ρ·g·Q·H = Q·Δp. Poros harus menyalurkan lebih banyak karena pompa mengalami rugi: Pshaft = Ph/ηpump, dan motor menarik Pel = Pshaft/ηmotor. Head pompa H diperoleh dari persamaan energi: tinggi angkat statis + head tekanan + semua kerugian gesekan dan minor.

Daya hidrolik

Ph = ρ·g·Q·H = 1000·9,81·0,015·36 = 5,297 kW

Daya poros

Pshaft = 5,297/0,72 = 7,358 kW

Daya listrik

Pel = 7,358/0,9 = 8,175 kW

Jawaban

Pel = 8,175 kW
24.Pompa & daya pompa

Jawaban: H = 49,2 m

Daya pompa: daya yang diberikan kepada air adalah daya hidrolik Ph = ρ·g·Q·H = Q·Δp. Poros harus menyalurkan lebih banyak karena pompa mengalami rugi: Pshaft = Ph/ηpump, dan motor menarik Pel = Pshaft/ηmotor. Head pompa H diperoleh dari persamaan energi: tinggi angkat statis + head tekanan + semua kerugian gesekan dan minor.

Kecepatan

V = Q/A = 0,08/0,03142 = 2,546 m/s
V²/(2g) = 0,3305 m

Kehilangan head

hL = (f·L/D + ΣK)·V²/(2g) = (9 + 8)·0,3305 = 5,619 m

Head tekanan

p/(ρ·g) = 300000/(1000·9,81) = 30,58 m

Head pompa

Kedua permukaan praktis diam, sehingga tidak ada suku head kecepatan.

H = Δz + p/(ρ·g) + hL = 13 + 30,58 + 5,619 = 49,2 m

Jawaban

H = 49,2 m
25.Nilai waktu uang

Jawaban: FV = 26664 €

Nilai waktu uang: uang hari ini lebih berharga daripada jumlah yang sama nanti, karena dapat menghasilkan bunga. Dengan suku bunga i per periode, jumlah uang tumbuh menjadi FV = PV·(1 + i)n. Rangkaian pembayaran yang sama (anuitas) dinilai dengan menjumlahkan setiap pembayaran, sehingga diperoleh rumus anuitas.

Suku bunga dan jumlah periode

i = r/m = 0,036000000000000004/12 = 0,003
N = m·n = 12·8 = 96

Nilai masa depan

FV = 20 000·(1 + 0,003)96 = 20 000·1,333 = €26 663,65

Jawaban

FV = €26 663,65
26.Nilai waktu uang

Jawaban: N = 24 angsuran

Nilai waktu uang: uang hari ini lebih berharga daripada jumlah yang sama nanti, karena dapat menghasilkan bunga. Dengan suku bunga i per periode, jumlah uang tumbuh menjadi FV = PV·(1 + i)n. Rangkaian pembayaran yang sama (anuitas) dinilai dengan menjumlahkan setiap pembayaran, sehingga diperoleh rumus anuitas.

Susun ulang rumus anuitas

i = 0,0025
(1 + i)−N = 1 − 12 000·0,0025/525 = 0,9429

Selesaikan dengan logaritma

N = −ln(0,9429)/ln(1,002) = 23,57

Bulatkan ke atas ke angsuran penuh

23 angsuran penuh menyisakan sedikit saldo, yang dilunasi oleh angsuran terakhir yang lebih kecil.

N = 24

Jawaban

N = 24 angsuran
27.NPV & IRR

Jawaban: NPV = 85714 €

Nilai sekarang bersih: diskontokan setiap arus kas ke hari ini dengan tingkat pengembalian yang disyaratkan r, lalu jumlahkan: NPV = Σ CFₜ/(1 + r)ᵗ. Proyek dengan NPV > 0 menghasilkan lebih dari r dan menambah nilai. Tingkat pengembalian internal (IRR) adalah tingkat yang membuat NPV = 0.

Nilai arus kas

PV = 34 000/(0,09 − 0,02) = 485 714,29

NPV

NPV = 485 714,29 − 400 000 = €85 714,29

Jawaban

NPV = €85 714,29

NPV positif, jadi proyek menghasilkan lebih dari pengembalian yang disyaratkan.

28.NPV & IRR

Jawaban: IRR = 47,44 %

Nilai sekarang bersih: diskontokan setiap arus kas ke hari ini dengan tingkat pengembalian yang disyaratkan r, lalu jumlahkan: NPV = Σ CFₜ/(1 + r)ᵗ. Proyek dengan NPV > 0 menghasilkan lebih dari r dan menambah nilai. Tingkat pengembalian internal (IRR) adalah tingkat yang membuat NPV = 0.

Apit IRR dari dua sisi

NPV turun saat tingkat naik, jadi IRR terletak di antara tingkat dengan NPV positif dan tingkat dengan NPV negatif.

NPV(45%) = 1 405,96
NPV(50%) = −1 407,41

Persempit

Interpolasi linear memberi perkiraan awal; mengulanginya (atau fungsi IRR kalkulator) memberi tingkat yang tepat.

IRR ≈ 45 + 5·1 405,96/(1 405,96 − (−1 407,41)) = 47,5%
tepat: NPV(47,44%) = 0 → IRR = 47,44%

Jawaban

IRR = 47,44%
29.Distribusi normal

Jawaban: P = 0,2119

Jumlah dan selisih variabel normal: jika X dan Y saling bebas dan normal, maka X + Y dan X − Y juga normal. Rata-rata dijumlahkan atau dikurangkan: E(X ± Y) = μX ± μY. Variansi selalu dijumlahkan, juga untuk selisih: Var(X ± Y) = σX² + σY², sehingga σ = √(σX² + σY²). Simpangan baku tidak pernah dijumlahkan secara langsung. Total n butir yang saling bebas dan berdistribusi sama memiliki rata-rata n·μ dan simpangan baku σ·√n. Lalu standarkan seperti biasa: z = (x − rata-rata)/σ dan baca Φ(z).

Distribusi jumlah

μ = 32 min, σ = √(1,5² + 2²) = 2,5 min

Standarkan

z = (34 − 32)/2,5 = 0,8

Ekor atas

P = 1 − Φ(0,8) = 1 − 0,7881 = 0,2119

Jawaban

P = 0,2119
30.Distribusi normal

Jawaban: P = 0,9452

Jumlah dan selisih variabel normal: jika X dan Y saling bebas dan normal, maka X + Y dan X − Y juga normal. Rata-rata dijumlahkan atau dikurangkan: E(X ± Y) = μX ± μY. Variansi selalu dijumlahkan, juga untuk selisih: Var(X ± Y) = σX² + σY², sehingga σ = √(σX² + σY²). Simpangan baku tidak pernah dijumlahkan secara langsung. Total n butir yang saling bebas dan berdistribusi sama memiliki rata-rata n·μ dan simpangan baku σ·√n. Lalu standarkan seperti biasa: z = (x − rata-rata)/σ dan baca Φ(z).

Distribusi selisih

μ = 25,04 − 25 = 0,04 mm, σ = 0,025 mm

Standarkan

z = (0 − 0,04)/0,025 = −1,6

Peluang

P = 1 − Φ(−1,6) = 0,9452

Jawaban

P = 0,9452

ExamProblems · examproblems.com/courses/fe-exam-civil