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
P = 55 kNM = 50 kN·mABRA​ = ?4 m2 m4 m

Balok sederhana memiliki tumpuan sendi di A dan rol di B. Balok menahan beban terpusat P pada 4 m dari A dan kopel searah jarum jam M pada 6 m dari A. Cari reaksi vertikal RA, dengan arah ke atas positif.

L = 10 mP = 55 kN di 4 mM = 50 kN·m (searah jarum jam) di 6 m
RA = kN
2.Reaksi tumpuan balokSulit
w = 12 kN/mP = 35 kNABRA​RB​ = ?3 m2 m1 m2 m

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

L = 8 mP = 35 kN di 3 mw = 12 kN/m dari 5 sampai 6 m
RB = kN
3.Rangka batang: metode titik buhulSedang
ABBCACACB40 kN4 m1 m3 m

Gunakan metode titik buhul untuk mencari gaya FBC pada batang BC. Nyatakan tarik positif dan tekan negatif.

bentang = 4 mtinggi = 3 mB berjarak 1 m dari Abeban vertikal = 40 kN
FBC = kN
4.Rangka batang: metode titik buhulSulit
ABCDEFGH25 kN15 kN40 kN30 kN4 × 4 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: 25 kN ↓F: 15 kN →G: 40 kN ↓H: 30 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 BG
  13. 13elemen DG
5.Gaya geser & momen lenturSedang
25 kN60 kNABCDEFG2 m2 m2 m2 m2 m2 m

Tanda A sampai G membagi balok menjadi enam bagian yang sama. Pada tanda mana momen lenturnya terbesar dalam ukuran, positif atau negatif? Klik pada diagram.

25 kN @ 10 m60 kN @ 4 m
  1. 1A (x = 0 m)
  2. 2B (x = 2 m)
  3. 3C (x = 4 m)
  4. 4D (x = 6 m)
  5. 5E (x = 8 m)
  6. 6F (x = 10 m)
  7. 7G (x = 12 m)
6.Gaya geser & momen lenturSulit
5 kN/m55 kN30 kN40 kNABCDEFG1 m1 m1 m1 m1 m1 m

Tanda A sampai G membagi balok menjadi enam bagian yang sama. Pada tanda mana momen lenturnya terbesar dalam ukuran, positif atau negatif? Klik pada diagram.

55 kN @ 0 m30 kN @ 6 m40 kN @ 2 m5 kN/m, 1–5 m
  1. 1A (x = 0 m)
  2. 2B (x = 1 m)
  3. 3C (x = 2 m)
  4. 4D (x = 3 m)
  5. 5E (x = 4 m)
  6. 6F (x = 5 m)
  7. 7G (x = 6 m)
7.Lendutan balokSedang
w = 8 kN/mδL = 5 m

Kantilever menahan beban merata w di sepanjang batang. Cari lendutan δ di ujung bebas.

w = 8 kN/mL = 5 mE = 70 GPa (aluminium)I = 160 × 10⁶ mm⁴
δ = mm
8.Lendutan balokSulit
w = 5 kN/mAB3 m

Kantilever bertopang dijepit di A dan ditumpu sederhana (ditopang) di B. Balok menahan beban merata w di sepanjang batang. EI konstan. Cari besar momen lentur MA di ujung jepit.

L = 3 mw = 5 kN/m
MA = kN·m
9.Tekuk kolomSedang
PL = 1,5 m20 × 50 mmpenampang

Kolom sepanjang L dari aluminium dengan tumpuan jepit di kedua ujung. Dengan rumus Euler, cari beban tekuk kritisnya Pcr.

L = 1,5 mE = 70 GPa (aluminium)b × h = 20 × 50 mm
Pcr = kN
10.Tekuk kolomSulit
P = 40 kNL = 2,5 md = ?penampang

Kolom bulat pejal sepanjang L dari baja dengan tumpuan jepit di bawah dan sendi di atas. Kolom harus menahan 40 kN dengan faktor keamanan 2,5 terhadap tekuk. Cari diameter terkecil d.

P = 40 kNn = 2,5L = 2,5 mE = 200 GPa (baja)
d = mm
11.Titik berat & momen inersiaSedang
100 mm200 mm80 mmØ50xIx​ = ?

Sebuah pelat 100 mm × 200 mm memiliki lubang lingkaran berdiameter 50 mm pada garis tengah vertikalnya, dengan pusat 80 mm di atas dasar. Cari momen inersia luas Ix terhadap sumbu horizontal melalui titik berat.

b = 100 mmh = 200 mmd = 50 mmpusat lubang: y = 80 mm
Ix = × 10⁶ mm⁴
12.Titik berat & momen inersiaSulit
12019020260228xdimensi dalam mm

Profil I las memiliki sayap atas 120 × 20 mm, badan setinggi 260 mm dan setebal 8 mm, dan sayap bawah 190 × 22 mm (lebar × tebal). Cari momen inersianya Ix terhadap sumbu horizontal x yang melalui titik beratnya.

sayap atas: 120 × 20 mmbadan: 8 × 260 mmsayap bawah: 190 × 22 mm
Ix = × 10⁶ mm⁴
13.Tegangan efektif tanahSedang
pasirγd​ = 17 kN/m³γsat​ = 19 kN/m³10 mmuka air tanahXz = 8 m

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

z = 8 mzw = 1 mγw = 9,81 kN/m³pasir: γd = 17 kN/m³pasir: γsat = 19 kN/m³
σ = kPa
14.Tegangan efektif tanahSulit
pasirγd​ = 15 kN/m³γsat​ = 19,5 kN/m³5 mlempungγsat​ = 18 kN/m³4 mmuka air tanahXz = 7 m

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

z = 7 mzw = 2 mγw = 9,81 kN/m³pasir: γd = 15 kN/m³pasir: γsat = 19,5 kN/m³lempung: γsat = 18 kN/m³
σ′ = kPa
15.Penurunan konsolidasiSedang
Δσ = 10 kPapasirlempungCc​ = 0,25, Cr​ = 0,02e0​ = 1σ′0​ = 80 kPaσ′p​ = 120 kPa8 mmuka air tanah

Lapisan lempung terkonsolidasi berlebih setebal 8 m memiliki Cc = 0,25, Cr = 0,02, dan e₀ = 1. Di tengah kedalamannya tegangan vertikal efektifnya 80 kPa dan tekanan prakonsolidasinya 120 kPa. Sebuah bangunan baru menambah tegangan vertikal 10 kPa di tengah kedalaman. Cari penurunan konsolidasi primer S dalam mm.

H = 8 mCc = 0,25Cr = 0,02e0 = 1σ′0 = 80 kPaσ′p = 120 kPaΔσ = 10 kPa
S = mm
16.Penurunan konsolidasiSulit
pasirlempungH = 7 mcv​ = 1,2 m²/tahun7 mpasirmuka air tanah

Sebuah lapisan lempung setebal 7 m memiliki koefisien konsolidasi cv = 1,2 m²/tahun. Lapisan berada di antara dua lapisan pasir, sehingga air terdrainase keluar di atas dan di bawah. Untuk konsolidasi rata-rata 50% faktor waktunya Tv = 0,197. Berapa tahun t yang diperlukan lapisan untuk mencapai konsolidasi 50%?

H = 7 mcv = 1,2 m²/tahunU = 50%Tv = 0,197drainase ganda
t = tahun
17.Gaya hidrostatisSedang
pintu aird = 1 mH = 2 m

Pintu air persegi panjang vertikal selebar 2 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 = 2 mρ = 1000 kg/m³g = 9,81 m/s²
F = kN
18.Gaya hidrostatisSulit
pintu aird = 3 mH = 1 m

Pintu air persegi panjang vertikal selebar 1,5 m berada di dinding tangki berisi gliserin, dengan tepi atasnya 3 m di bawah permukaan. Cari gaya hidrostatis resultan F pada pintu air.

d = 3 mH = 1 mb = 1,5 mρ = 1260 kg/m³g = 9,81 m/s²
F = kN
19.Gesekan pipa & kehilangan headSedang
V = 1,5 m/sD = 100 mmL = 300 mf = 0,02

Air mengalir dengan kecepatan rata-rata 1,5 m/s melalui pipa sepanjang 300 m dengan diameter dalam 100 mm. Gunakan faktor gesekan Darcy f = 0,02 dan g = 9,81 m/s². Cari kehilangan head akibat gesekan hf.

V = 1,5 m/sL = 300 mD = 100 mmf = 0,02g = 9,81 m/s²
hf = m
20.Gesekan pipa & kehilangan headSulit
K = 0,2keluaran bebasH = ?L = 100 m, D = 300 mm, f = 0,023× belokan (K = 0,3)

Sebuah pipa sepanjang 100 m dengan diameter dalam 300 mm (faktor gesekan Darcy f = 0,02) berawal dari reservoir terbuka dan mengeluarkan air sebagai pancaran bebas ke udara. Kerugian minornya adalah lubang masuk bersudut tajam (K = 0,5), 3 belokan (masing-masing K = 0,3), dan sebuah katup (K = 0,2). Gunakan g = 9,81 m/s². Berapa tinggi H permukaan reservoir harus berada di atas lubang keluar pipa untuk debit 200 L/s?

Q = 200 L/sL = 100 mD = 300 mmf = 0,02Kentrance = 0,5Kbend = 0,3 (×3)Kvalve = 0,2
H = m
21.Aliran saluran terbuka (Manning)Sedang
b = 3 my = 0,6 m1,5 : 1n = 0,03, S = 0,0005

Sebuah saluran trapesium tanah berlapis rumput memiliki lebar dasar 3 m dan kemiringan sisi 1,5:1 (horizontal:vertikal). Air mengalir seragam sedalam 0,6 m. n Manning = 0,03 dan kemiringan dasarnya S = 0,0005. Cari debit Q dalam m³/s.

b = 3 my = 0,6 mz = 1,5n = 0,03S = 0,0005
Q = m³/s
22.Aliran saluran terbuka (Manning)Sulit
b = 6 my = 2 m2 : 1n = 0,022, Q = 78 m³/s

Sebuah saluran trapesium tanah bersih dengan lebar dasar 6 m dan kemiringan sisi 2:1 (horizontal:vertikal) harus mengalirkan 78 m³/s dalam aliran seragam pada kedalaman 2 m. n Manning = 0,022. Cari kemiringan dasar yang diperlukan S (dalam m/m).

Q = 78 m³/sb = 6 my = 2 mz = 2n = 0,022
S = m/m
23.Pompa & daya pompaSedang
PQ = 60 L/sH = 62 m

Sebuah pompa mengalirkan 60 L/s air (ρ = 1000 kg/m³) melawan head 62 m. Efisiensi pompa 80% dan motor listrik penggeraknya memiliki efisiensi 92%. Gunakan g = 9,81 m/s². Cari daya listrik Pel yang ditarik motor, dalam kW.

Q = 60 L/sH = 62 mηpump = 80%ηmotor = 92%g = 9,81 m/s²
Pel = kW
24.Pompa & daya pompaSulit
150 kPa (gauge)PQ = 12 L/sΔz = 6 mL = 300 m, D = 100 mm, f = 0,022, ΣK = 8

Sebuah pompa memindahkan 12 L/s air (ρ = 1000 kg/m³) dari reservoir bawah yang terbuka ke tangki atas yang permukaan airnya 6 m lebih tinggi. Pipa sepanjang 300 m dengan diameter dalam 100 mm dan faktor gesekan Darcy f = 0,022; 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 150 kPa. Cari head H yang harus ditambahkan pompa.

Q = 12 L/sΔz = 6 mL = 300 mD = 100 mmf = 0,022ΣK = 8ptank = 150 kPa
H = m
25.Nilai waktu uangSedang
tahun0123…9PV = ?€10 000

Anda butuh €10 000 dalam 9 tahun. Sebuah rekening memberi 2% per tahun, dimajemukkan triwulanan. Berapa yang harus Anda setor hari ini? Tentukan nilai sekarang PV.

FV = €10 0002% / 4n = 9
PV = €
26.Nilai waktu uangSulit
bulan0123…156A?AA€50 000

Anda ingin memiliki €50 000 dalam 13 tahun. Anda menabung jumlah yang sama di akhir setiap bulan di rekening yang memberi bunga 5,4% per tahun, dimajemukkan bulanan. Tentukan setoran bulanan A.

FV = €50 0005,4% / 12N = 156
A = €
27.NPV & IRRSedang
tahun0123456−40 00013 00013 00013 00013 00013 00013 000

Sebuah proyek berbiaya €40 000 hari ini dan menghasilkan €13 000 di akhir setiap tahun selama 6 tahun. Biaya modalnya 8%. Anggap arus kas masuk merata sepanjang setiap tahun. Tentukan periode pengembalian terdiskonto DPB dalam tahun.

r = 8%CF0 = −40 000CF1 = 13 000CF2 = 13 000CF3 = 13 000CF4 = 13 000CF5 = 13 000CF6 = 13 000
DPB = tahun
28.NPV & IRRSulit
tahun012345−20 0005 5005 5005 5005 5005 500

Investasi sebesar €20 000 menghasilkan €5 500 di akhir setiap tahun selama 5 tahun. Tentukan tingkat pengembalian internalnya IRR dalam persen.

C0 = €20 000CF = €5 500n = 5
IRR = %
29.Distribusi normalSedang
452548P = ?

Data umur pakai baterai berdistribusi normal dengan rata-rata 500 h dan simpangan baku 40 h. Berapa proporsi yang berada di antara 452 dan 548 h? Nyatakan P dalam bentuk desimal.

μ = 500σ = 40x1 = 452x2 = 548
P =
30.Distribusi normalSulit
10 g0X − Y?

Massa X produk dari lini 1 dan Y dari lini 2 saling bebas dan normal: X memiliki rata-rata 500 g dan simpangan baku 8 g, Y memiliki rata-rata 490 g dan simpangan baku 6 g. Cari peluang P bahwa X lebih besar dari Y. Bulatkan z ke dua desimal.

μX = 500 g, σX = 8 gμY = 490 g, σY = 6 g
P =

3Larutan

1.Reaksi tumpuan balok

Jawaban: RA = 28 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.

Momen terhadap A

Berlawanan arah jarum jam positif.

ΣMA = 0: RB·10 − 55·4 − 50 = 0
RB = 270/10 = 27 kN

Kesetimbangan vertikal

RA = 55 − 27 = 28 kN

Jawaban

RA = 28 kN

Reaksi negatif bekerja ke bawah.

2.Reaksi tumpuan balok

Jawaban: RB = 21,38 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 = 12 kN/mP = 35 kNABRA​RB​3 m2 m1 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 = 12·1 = 12 kN, bekerja di x̄ = 5,5 m
ΣMA = 0: RB·8 = 35·3 + 12·1·5,5
RB = 171/8 = 21,38 kN
ΣFy = 0: RA = 47 − 21,38 = 25,63 kN

Jawaban

RB = 21,38 kN
3.Rangka batang: metode titik buhul

Jawaban: FBC = −14,14 kN

Metode titik buhul: setiap titik buhul rangka berada dalam kesetimbangan, jadi ΣFx = 0 dan ΣFy = 0 di setiap titik buhul. Mulai dari titik buhul dengan paling banyak dua gaya batang tak diketahui. Hasil negatif berarti batang mengalami tekan.

ABBCACACB40 kNAy​Cy​

Reaksi tumpuan

Kesetimbangan seluruh rangka. Momen terhadap A, positif berlawanan arah jarum jam.

ΣMA = 0: Cy·4 = 40·1 → Cy = 10 kN
ΣFy = 0: Ay = 40 − 10 = 30 kN

Titik buhul C

Rol hanya memberi reaksi vertikal, jadi titik buhul C hanya punya dua gaya batang tak diketahui. Anggap keduanya tarik.

sin γ = 3/4,243 = 0,7071, cos γ = 3/4,243 = 0,7071
ΣFy = 0: Cy + FBC·sin γ = 0 → FBC = −10/0,7071 = −14,14 kN

Jawaban

FBC = −14,14 kN (tekan)
4.Rangka batang: metode titik buhul

Jawaban: elemen CG

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 C

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

ΣF⊥ = 0 → FCG = 0

Periksa dengan metode simpul

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

AB: 57,5 kN (T), BC: 75 kN (T), CD: 75 kN (T), DE: 52,5 kN (T), FG: 57,5 kN (C), GH: 52,5 kN (C), AF: 60,1 kN (C), HE: 74,25 kN (C), BF: 42,5 kN (T), CG: 0, DH: 22,5 kN (T), BG: 24,75 kN (C), DG: 31,82 kN (C)

Jawaban

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

Jawaban: C (x = 4 m)

Momen lentur terbesar: kemiringan M berubah di mana pun gaya geser berubah, sehingga puncaknya berada di tempat gaya geser memotong nol: di bawah beban terpusat, di dalam beban merata, atau di atas tumpuan pada balok dengan kantilever. Pada tumpuan jepit kantilever momen terbesar berada di dinding. Bandingkan besar M pada tempat-tempat itu, positif (sagging) atau negatif (hogging).

Reaksi tumpuan

Ambil momen terhadap satu tumpuan, lalu pakai keseimbangan gaya vertikal.

R1 = 44,17 kN, R2 = 40,83 kN

Momen lentur pada setiap tanda

Jumlahkan momen semua gaya pada satu sisi potongan. Positif (sagging) adalah positif, negatif (hogging) adalah negatif.

MA = 0, MB = 88,33, MC = 176,7 kN·m, MD = 145, ME = 113,3, MF = 81,67, MG = 0

Jawaban

Tanda C: MC = 176,7 kN·m
6.Gaya geser & momen lentur

Jawaban: B (x = 1 m)

Momen lentur terbesar: kemiringan M berubah di mana pun gaya geser berubah, sehingga puncaknya berada di tempat gaya geser memotong nol: di bawah beban terpusat, di dalam beban merata, atau di atas tumpuan pada balok dengan kantilever. Pada tumpuan jepit kantilever momen terbesar berada di dinding. Bandingkan besar M pada tempat-tempat itu, positif (sagging) atau negatif (hogging).

Reaksi tumpuan

Ambil momen terhadap satu tumpuan, lalu pakai keseimbangan gaya vertikal.

R1 = 101,3 kN, R2 = 43,75 kN

Momen lentur pada setiap tanda

Jumlahkan momen semua gaya pada satu sisi potongan. Positif (sagging) adalah positif, negatif (hogging) adalah negatif.

MA = 0, MB = −55 kN·m, MC = −11,25, MD = −12,5, ME = −18,75, MF = −30, MG = 0

Jawaban

Tanda B: MB = −55 kN·m
7.Lendutan balok

Jawaban: δ = 55,8 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 = 8 N/mm, L = 5000 mm
EI = 1,12 × 10¹³ N·mm²

Lendutan

δ = wL⁴/(8EI) = 8·5000⁴/(8·1,12 × 10¹³) = 55,8 mm

Jawaban

δ = 55,8 mm
8.Lendutan balok

Jawaban: MA = 5,625 kN·m

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). Untuk balok statis tak tentu, lepaskan satu tumpuan kelebihan dan syaratkan lendutan di sana nol (kompatibilitas).

Lepaskan topang

Tanpa topang, balok adalah kantilever. Ujung bebasnya akan melendut akibat beban.

δload = wL⁴/(8EI)

Kompatibilitas di topang

Gaya topang RB sendiri mengangkat ujung bebas sebesar RBL³/(3EI). Topang menahan B pada lendutan nol, jadi keduanya harus saling meniadakan. EI saling menghapus.

RB·L³/(3EI) = wL⁴/(8EI) → RB = 3wL/8 = 3·5·3/8 = 5,625 kN

Momen di ujung jepit

Momen beban dan gaya topang terhadap A.

MA = wL²/2 − RB·L = 22,5 − 16,88 = 5,625 kN·m

Jawaban

MA = 5,625 kN·m
9.Tekuk kolom

Jawaban: Pcr = 40,94 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

Persegi panjang menekuk terhadap sumbu lemahnya, dengan dimensi terkecil dipangkatkan tiga.

Imin = h·b³/12 = 50·20³/12 = 33333 mm⁴

Panjang efektif

KL = 0,5·1500 = 750 mm

Beban kritis

Pcr = π²EI/(KL)² = π²·70000·33333/750² = 40941 N = 40,94 kN

Jawaban

Pcr = 40,94 kN
10.Tekuk kolom

Jawaban: d = 42,16 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 = 2,5·40000 = 100000 N
KL = 0,7·2500 = 1750 mm

Selesaikan untuk diameter

d = (64·n·P·(KL)²/(π³E))^(1/4) = (64·100000·1750²/(π³·200000))^(1/4) = 42,16 mm

Jawaban

d = 42,16 mm

Periksa: kelangsingan KL/r adalah 166, jadi kolom langsing dan rumus Euler berlaku.

11.Titik berat & momen inersia

Jawaban: Ix = 65,49 × 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 = (20000·100 − 1963·80)/(20000 − 1963) = 102,2 mm

Pelat penuh terhadap ȳ

100·200³/12 + 20000·−2,177² = 66,76 × 10⁶ mm⁴

Lubang terhadap ȳ

π·50⁴/64 + 1963·−22,18² = 1,273 × 10⁶ mm⁴

Kurangkan

Ix = 65,49 × 10⁶ mm⁴

Jawaban

Ix = 65,49 × 10⁶ mm⁴
12.Titik berat & momen inersia

Jawaban: Ix = 134,7 × 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 tiga persegi panjang

Ukur setiap y dari tepi bawah.

sayap atas: A = 2400 mm², y = 292 mm
badan: A = 2080 mm², y = 152 mm
sayap bawah: A = 4180 mm², y = 11 mm

Titik berat

ȳ = (2400·292 + 2080·152 + 4180·11)/8660 = 122,7 mm

Teorema sumbu sejajar

sayap atas: 120·20³/12 + 2400·169,3² = 6,884 × 10⁷ mm⁴
badan: 8·260³/12 + 2080·29,26² = 1,35 × 10⁷ mm⁴
sayap bawah: 190·22³/12 + 4180·111,7² = 5,236 × 10⁷ mm⁴
Ix = 6,884 × 10⁷ + 1,35 × 10⁷ + 5,236 × 10⁷
Ix = 1,347 × 10⁸ mm⁴ = 134,7 × 10⁶ mm⁴

Jawaban

Ix = 134,7 × 10⁶ mm⁴
13.Tegangan efektif tanah

Jawaban: σ = 150 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) = 17·1 + 19·7 = 150 kPa

Jawaban

σ = 150 kPa
14.Tegangan efektif tanah

Jawaban: σ′ = 75,45 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·2 + γsat,sand·3 + γsat,clay·2
σ = 15·2 + 19,5·3 + 18·2 = 124,5 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 = 124,5 − 49,05 = 75,45 kPa

Jawaban

σ′ = 75,45 kPa
15.Penurunan konsolidasi

Jawaban: S = 4,092 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 = 80 + 10 = 90 kPa ≤ 120 kPa

Penurunan

Lempung tetap berada pada garis rekompresinya.

S = Cr·H/(1 + e0)·log₁₀(σ′f/σ′0) = 0,02·8/(1 + 1)·log₁₀(90/80) = 4,092 mm

Jawaban

S = 4,092 mm
16.Penurunan konsolidasi

Jawaban: t = 2,011 tahun

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 = H/2 = 7/2 = 3,5 m

Waktu

t = Tv·Hdr²/cv = 0,197·3,5²/1,2 = 2,011 tahun

Jawaban

t = 2,011 tahun
17.Gaya hidrostatis

Jawaban: F = 78,48 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 = 2·2 = 4 m²
pintu aird = 1 mH = 2 mF

Gaya resultan

F = ρ·g·yc·A = 1000·9,81·2·4 = 78,48 kN

Jawaban

F = 78,48 kN
18.Gaya hidrostatis

Jawaban: F = 64,89 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 = 3 + 1/2 = 3,5 m
A = H·b = 1·1,5 = 1,5 m²
pintu aird = 3 mH = 1 mF

Gaya resultan

F = ρ·g·yc·A = 1260·9,81·3,5·1,5 = 64,89 kN

Jawaban

F = 64,89 kN
19.Gesekan pipa & kehilangan head

Jawaban: hf = 6,881 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) = 1,5²/(2·9,81) = 0,1147 m

Darcy–Weisbach

hf = f·(L/D)·V²/(2g) = 0,02·(300/0,1)·1,5²/(2·9,81) = 6,881 m

Jawaban

hf = 6,881 m
20.Gesekan pipa & kehilangan head

Jawaban: H = 3,781 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.

Kecepatan

V = Q/A = 0,2/0,07069 = 2,829 m/s
V²/(2g) = 0,408 m

Koefisien kerugian

f·L/D = 0,02·100/0,3 = 6,667
ΣK = 0,5 + 3·0,3 + 0,2 = 1,6

Persamaan energi

Pancaran keluar masih membawa head kecepatannya; itu bukan kerugian, tetapi harus disediakan.

H = (1 + 6,667 + 1,6)·0,408 = 3,781 m

Jawaban

H = 3,781 m
21.Aliran saluran terbuka (Manning)

Jawaban: Q = 1,029 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 = (3 + 1,5·0,6)·0,6 = 2,34 m²
P = b + 2y·√(1 + z²) = 3 + 2·0,6·√(1 + 1,5²) = 5,163 m
R = A/P = 0,4532 m

Kecepatan

V = (1/0,03)·0,45322/3·0,00051/2 = 0,4398 m/s

Debit

Q = A·V = 2,34·0,4398 = 1,029 m³/s

Jawaban

Q = 1,029 m³/s
22.Aliran saluran terbuka (Manning)

Jawaban: S = 0,004992 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 + z·y)·y = (6 + 2·2)·2 = 20 m²
P = b + 2y·√(1 + z²) = 6 + 2·2·√(1 + 2²) = 14,94 m
R = A/P = 1,338 m

Selesaikan Manning untuk S

S1/2 = n·Q/(A·R2/3) = 0,022·78/(20·1,214) = 0,07065
S = 0,07065² = 0,004992

Jawaban

S = 0,004992

Itu penurunan 4,992 m per kilometer.

23.Pompa & daya pompa

Jawaban: Pel = 49,58 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 = 1000·9,81·0,06·62 = 36,49 kW

Daya poros

Pshaft = 36,49/0,8 = 45,62 kW

Daya listrik

Pel = 45,62/0,92 = 49,58 kW

Jawaban

Pel = 49,58 kW
24.Pompa & daya pompa

Jawaban: H = 30,1 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 = 0,012/0,007854 = 1,528 m/s
V²/(2g) = 0,119 m

Kehilangan head

hL = (f·L/D + ΣK)·V²/(2g) = (66 + 8)·0,119 = 8,805 m

Head tekanan

p/(ρ·g) = 150000/(1000·9,81) = 15,29 m

Head pompa

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

H = Δz + p/(ρ·g) + hL = 6 + 15,29 + 8,805 = 30,1 m

Jawaban

H = 30,1 m
25.Nilai waktu uang

Jawaban: PV = 8356 €

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 = 0,02/4 = 0,005
N = 4·9 = 36

Nilai sekarang

PV = FV/(1 + i)N = 10 000/1,197 = €8 356,45

Jawaban

PV = €8 356,45
26.Nilai waktu uang

Jawaban: A = 221,8 €

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 bulanan dan jumlah setoran

i = 0,054000000000000006/12 = 0,0045
N = 12·13 = 156

Setoran

A = FV·i/((1 + i)N − 1) = 50 000·0,0045/(2,015 − 1) = €221,76

Jawaban

A = €221,76
27.NPV & IRR

Jawaban: DPB = 3,68 tahun

Periode pengembalian (payback period): waktu sampai arus kas kumulatif mengembalikan investasi awal. Kas dianggap masuk merata selama setiap tahun, jadi bagian terakhirnya berupa pecahan tahun. Payback sederhana mengabaikan nilai waktu uang; periode pengembalian terdiskonto memakai arus kas yang telah didiskontokan.

Arus kas terdiskonto dan kumulatif

tahun 1: 13 000/1,08 = 12 037,04 → Σ = 12 037,04
tahun 2: 13 000/1,166 = 11 145,40 → Σ = 23 182,44
tahun 3: 13 000/1,26 = 10 319,82 → Σ = 33 502,26
tahun 4: 13 000/1,36 = 9 555,39 → Σ = 43 057,65

Pecahan tahun terakhir

DPB = 3 + 6 497,74/9 555,39 = 3,68

Jawaban

DPB = 3,68 tahun

Periode pengembalian terdiskonto selalu lebih lama daripada periode pengembalian sederhana (3,077 tahun).

28.NPV & IRR

Jawaban: IRR = 11,65 %

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.

Faktor anuitas yang diperlukan

(1 − (1 + i)−5)/i = 20 000/5 500 = 3,636

Selesaikan untuk suku bunga

Faktor anuitas turun saat suku bunga naik; apit suku bunganya lalu persempit.

i = 11%: 3,696
i = 12%: 3,605
IRR = 11,65%

Jawaban

IRR = 11,65%
29.Distribusi normal

Jawaban: P = 0,7699

Distribusi normal: ubah nilai x menjadi skor z, z = (x − μ)/σ, yang menghitung berapa simpangan baku dari rata-rata. Tabel z (atau Φ(z)) memberikan luas di sebelah kiri z, yaitu P(X < x). Luas di sebelah kanan adalah 1 − Φ(z), dan luas di antara dua nilai adalah selisih kedua luasnya.

Skor z

z₁ = (452 − 500)/40 = −1,2
z₂ = (548 − 500)/40 = 1,2

Luas di antara

P = Φ(1,2) − Φ(−1,2) = 0,8849 − 0,1151 = 0,7699

Jawaban

P = 0,7699
30.Distribusi normal

Jawaban: P = 0,8413

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 = 500 − 490 = 10 g, σ = 10 g

Standarkan

z = (0 − 10)/10 = −1

Peluang

P = 1 − Φ(−1) = 0,8413

Jawaban

P = 0,8413

Ini adalah materi latihan independen. ExamProblems tidak berafiliasi dengan atau didukung oleh organisasi penyelenggara ujian ini, dan nama ujian hanya digunakan untuk menggambarkan isinya. FE exam diselenggarakan oleh NCEES, yang tidak berafiliasi dengan ExamProblems dan tidak mendukungnya.

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