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 = 65 kNM = 50 kN·mABRB​ = ?4 m3 m3 m

Balok sederhana memiliki tumpuan sendi di A dan rol di B. Balok menahan beban terpusat P pada 4 m dari A dan kopel berlawanan arah jarum jam M pada 7 m dari A. Cari reaksi vertikal RB, dengan arah ke atas positif.

L = 10 mP = 65 kN di 4 mM = 50 kN·m (berlawanan arah jarum jam) di 7 m
RB = kN
2.Reaksi tumpuan balokSulit
w = 8 kN/mP = 55 kNABRA​RB​ = ?1 m1 m2 m

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

L = 4 mP = 55 kN di 1 mw = 8 kN/m dari 1 sampai 2 m
RB = kN
3.Rangka batang: metode titik buhulSedang
ABBCACACB10 kN6 m5 m4 m

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

bentang = 6 mtinggi = 4 mB berjarak 5 m dari Abeban vertikal = 10 kN
FAB = kN
4.Rangka batang: metode titik buhulSulit
ABCDEFGH30 kN35 kN30 kN40 kN35 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: 30 kN ↓F: 35 kN ↓F: 30 kN →G: 40 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
5.Gaya geser & momen lenturSedang
M0​ = 50 kN·mAB5 m1 m

Balok sederhana menahan kopel searah jarum jam M0 = 50 kN·m di x = 5 m dari A, tanpa beban lain. Cari momen lentur Mx tepat di kiri kopel. Anggap positif momen yang membuat serat bawah tertarik dan gaya geser ke atas pada muka kiri.

L = 6 mM0 = 50 kN·m searah jarum jam, di 5 m
Mx = kN·m
6.Gaya geser & momen lenturSulit
w = 10 kN/mP = 55 kNABpotongan2,5 m3,5 m

Cari momen lentur Mx pada potongan x = 2,5 m dari tumpuan A. Anggap positif momen yang membuat serat bawah tertarik dan gaya geser ke atas pada muka kiri.

L = 6 mP = 55 kN di 2,5 mw = 10 kN/m dari 0 sampai 6 mx = 2,5 m
Mx = kN·m
7.Lendutan balokSedang
P = 5 kNABδ3,5 m1,5 m

Kantilever sepanjang L dijepit di A dan menahan beban terpusat P pada jarak a = 3,5 m dari A. Cari lendutan δB di ujung bebas B.

P = 5 kNa = 3,5 mL = 5 mE = 200 GPa (baja)I = 36 × 10⁶ mm⁴
δB = mm
8.Lendutan balokSulit
w = 3 kN/mABδ4 m

Balok kayu sederhana berpenampang persegi panjang selebar 75 mm menahan beban merata w di seluruh bentang. Lendutan tengah bentangnya tidak boleh melebihi bentang/300. Cari tinggi terkecil hreq penampang.

w = 3 kN/mL = 4 mE = 11 GPa (kayu struktural)b = 75 mm
hreq = mm
9.Tekuk kolomSedang
PL = 1 md = 20 mmpenampang

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

L = 1 mE = 200 GPa (baja)d = 20 mm
Pcr = kN
10.Tekuk kolomSulit
P = 95 kNL = 3 md = ?penampang

Kolom bulat pejal sepanjang L dari aluminium dengan tumpuan jepit di kedua ujung. Kolom harus menahan 95 kN dengan faktor keamanan 3 terhadap tekuk. Cari diameter terkecil d.

P = 95 kNn = 3L = 3 mE = 70 GPa (aluminium)
d = mm
11.Titik berat & momen inersiaSedang
160160t = 12ȳ = ?dimensi dalam mm

Profil kanal diletakkan dengan sisi terbuka ke atas: pelat dasar selebar 160 mm dengan dua kaki tegak, setinggi total 160 mm. Dasar dan kaki semuanya setebal 12 mm. Cari tinggi ȳ titik berat di atas tepi bawah.

b = 160 mmh = 160 mmt = 12 mm
ȳ = mm
12.Titik berat & momen inersiaSulit
180270161801810xdimensi dalam mm

Profil I las memiliki sayap atas 180 × 16 mm, badan setinggi 180 mm dan setebal 10 mm, dan sayap bawah 270 × 18 mm (lebar × tebal). Cari momen inersianya Ix terhadap sumbu horizontal x yang melalui titik beratnya.

sayap atas: 180 × 16 mmbadan: 10 × 180 mmsayap bawah: 270 × 18 mm
Ix = × 10⁶ mm⁴
13.Tegangan efektif tanahSedang
pasirγd​ = 17 kN/m³γsat​ = 19,5 kN/m³7 mmuka air tanahXz = 4 m

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

z = 4 mzw = 2 mγw = 9,81 kN/m³pasir: γd = 17 kN/m³pasir: γsat = 19,5 kN/m³
σ′ = kPa
14.Tegangan efektif tanahSulit
pasirγd​ = 16 kN/m³γsat​ = 18,5 kN/m³6 mlempungγsat​ = 17 kN/m³7 mmuka air tanahXz = 9,5 m

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

z = 9,5 mzw = 5 mγw = 9,81 kN/m³pasir: γd = 16 kN/m³pasir: γsat = 18,5 kN/m³lempung: γsat = 17 kN/m³
σ = kPa
15.Penurunan konsolidasiSedang
Δσ = 70 kPapasirlempungCc​ = 0,2, Cr​ = 0,02e0​ = 0,75σ′0​ = 75 kPaσ′p​ = 135 kPa5 mmuka air tanah

Lapisan lempung terkonsolidasi berlebih setebal 5 m memiliki Cc = 0,2, Cr = 0,02, dan e₀ = 0,75. Di tengah kedalamannya tegangan vertikal efektifnya 75 kPa dan tekanan prakonsolidasinya 135 kPa. Sebuah bangunan baru menambah tegangan vertikal 70 kPa di tengah kedalaman. Cari penurunan konsolidasi primer S dalam mm.

H = 5 mCc = 0,2Cr = 0,02e0 = 0,75σ′0 = 75 kPaσ′p = 135 kPaΔσ = 70 kPa
S = mm
16.Penurunan konsolidasiSulit
pasirlempungH = 9 m9 mbatuan kedap airmuka air tanah

Dalam uji oedometer di laboratorium, benda uji lempung setebal 19 mm, berdrainase di atas dan di bawah, mencapai konsolidasi 50% dalam 5 menit. Di lapangan, lempung yang sama membentuk lapisan setebal 9 m. Lapisan berada di atas batuan kedap air, dengan pasir di atasnya, sehingga air hanya terdrainase keluar di atas. Berapa hari t yang diperlukan lapisan di lapangan untuk mencapai konsolidasi 50%?

hlab = 19 mmtlab = 5 minH = 9 mlapangan: drainase tunggal
t = hari
17.Gaya hidrostatisSedang
pintu aird = 3 mH = 2,5 m

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

d = 3 mH = 2,5 mb = 3 mρ = 1000 kg/m³g = 9,81 m/s²
F = kN
18.Gaya hidrostatisSulit
pintu aird = 4 mH = 1 m

Pintu air persegi panjang vertikal selebar 3 m berada di dinding tangki berisi air, dengan tepi atasnya 4 m di bawah permukaan. Cari kedalaman ycp pusat tekanan di bawah permukaan.

d = 4 mH = 1 mb = 3 mρ = 1000 kg/m³g = 9,81 m/s²
ycp = m
19.Gesekan pipa & kehilangan headSedang
V = 1 m/sD = 100 mmL = 150 mf = 0,02

Air (ρ = 1000 kg/m³) mengalir dengan kecepatan 1 m/s melalui pipa horizontal sepanjang 150 m dengan diameter dalam 100 mm. Gunakan faktor gesekan Darcy f = 0,02 dan g = 9,81 m/s². Cari penurunan tekanan Δp sepanjang pipa dalam kPa.

V = 1 m/sL = 150 mD = 100 mmf = 0,02ρ = 1000 kg/m³
Δp = kPa
20.Gesekan pipa & kehilangan headSulit
K = 10keluaran bebasH = ?L = 300 m, D = 250 mm, f = 0,022× belokan (K = 0,3)

Sebuah pipa sepanjang 300 m dengan diameter dalam 250 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), 2 belokan (masing-masing K = 0,3), dan sebuah katup (K = 10). Gunakan g = 9,81 m/s². Berapa tinggi H permukaan reservoir harus berada di atas lubang keluar pipa untuk debit 100 L/s?

Q = 100 L/sL = 300 mD = 250 mmf = 0,02Kentrance = 0,5Kbend = 0,3 (×2)Kvalve = 10
H = m
21.Aliran saluran terbuka (Manning)Sedang
D = 1200 mmn = 0,013, S = 0,005

Sebuah saluran drainase beton dengan diameter dalam 1200 mm mengalir setengah penuh. n Manning = 0,013 dan kemiringannya S = 0,005. Cari debit Q dalam m³/s.

D = 1200 mmn = 0,013S = 0,005
Q = m³/s
22.Aliran saluran terbuka (Manning)Sulit
b = 3,5 my = 0,9 mn = 0,022, Q = 7,2 m³/s

Sebuah saluran persegi panjang tanah bersih selebar 3,5 m harus mengalirkan 7,2 m³/s dalam aliran seragam pada kedalaman 0,9 m. n Manning = 0,022. Cari kemiringan dasar yang diperlukan S (dalam m/m).

Q = 7,2 m³/sb = 3,5 my = 0,9 mn = 0,022
S = m/m
23.Pompa & daya pompaSedang
PQ = 10 L/sH = 48 m

Sebuah pompa mengalirkan 10 L/s air (ρ = 1000 kg/m³) melawan head 48 m. Efisiensi pompa 65% dan motor listrik penggeraknya memiliki efisiensi 92%. Gunakan g = 9,81 m/s². Cari daya listrik Pel yang ditarik motor, dalam kW.

Q = 10 L/sH = 48 mηpump = 65%ηmotor = 92%g = 9,81 m/s²
Pel = kW
24.Pompa & daya pompaSulit
150 kPa (gauge)PQ = 50 L/sΔz = 11 mL = 200 m, D = 150 mm, f = 0,015, ΣK = 8

Sebuah pompa memindahkan 50 L/s air (ρ = 1000 kg/m³) dari reservoir bawah yang terbuka ke tangki atas yang permukaan airnya 11 m lebih tinggi. Pipa sepanjang 200 m dengan diameter dalam 150 mm dan faktor gesekan Darcy f = 0,015; 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 = 50 L/sΔz = 11 mL = 200 mD = 150 mmf = 0,015ΣK = 8ptank = 150 kPa
H = m
25.Nilai waktu uangSedang
tahun012345PV = ?€25 000

Anda butuh €25 000 dalam 5 tahun. Sebuah rekening memberi 6% per tahun, dimajemukkan bulanan. Berapa yang harus Anda setor hari ini? Tentukan nilai sekarang PV.

FV = €25 0006% / 12n = 5
PV = €
26.Nilai waktu uangSulit
bulan0123…48€12 000A?AAA

Pinjaman sebesar €12 000 dilunasi dengan angsuran bulanan yang sama selama 4 tahun. Suku bunganya 7,2% per tahun, dimajemukkan bulanan. Tentukan angsuran bulanan A.

P = €12 0007,2% / 12N = 48
A = €
27.NPV & IRRSedang
tahun012345−50 00021 50020 00010 50018 50021 500

Sebuah proyek berbiaya €50 000 hari ini dan menghasilkan €21 500, €20 000, €10 500, €18 500, €21 500 di akhir tahun 1 sampai 5. Biaya modalnya 6%. Anggap arus kas masuk merata sepanjang setiap tahun. Tentukan periode pengembalian terdiskonto DPB dalam tahun.

r = 6%CF0 = −50 000CF1 = 21 500CF2 = 20 000CF3 = 10 500CF4 = 18 500CF5 = 21 500
DPB = tahun
28.NPV & IRRSulit
tahun0123−50 00019 00036 00034 000

Sebuah proyek berbiaya €50 000 dan menghasilkan €19 000, €36 000, €34 000 di akhir tahun 1 sampai 3. Tentukan tingkat pengembalian internalnya IRR dalam persen.

CF0 = −50 000CF1 = 19 000CF2 = 36 000CF3 = 34 000
IRR = %
29.Distribusi normalSedang
160 g156,4 gT = X₁ + … + X₄?

Massa baut saling bebas dan normal dengan rata-rata 40 g dan simpangan baku 1,2 g. Cari peluang P bahwa massa total 4 di antaranya melebihi 156,4 g. Bulatkan z ke dua desimal.

μ = 40 gσ = 1,2 gn = 4> 156,4 g
P =
30.Distribusi normalSulit
157164171178185192199cmatas 75%

tinggi badan pria dewasa berdistribusi normal dengan rata-rata 178 cm dan simpangan baku 7 cm. Seret batas sehingga 75% teratas yang diarsir berada di sebelah kanannya. Cari batas x.

μ = 178 cmσ = 7 cm75%
x = cm

3Larutan

1.Reaksi tumpuan balok

Jawaban: RB = 21 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 − 65·4 + 50 = 0
RB = 210/10 = 21 kN

Kesetimbangan vertikal

RA = 65 − 21 = 44 kN

Jawaban

RB = 21 kN

Reaksi negatif bekerja ke bawah.

2.Reaksi tumpuan balok

Jawaban: RB = 16,75 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 = 8 kN/mP = 55 kNABRA​RB​1 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 = 8·1 = 8 kN, bekerja di x̄ = 1,5 m
ΣMA = 0: RB·4 = 55·1 + 8·1·1,5
RB = 67/4 = 16,75 kN
ΣFy = 0: RA = 63 − 16,75 = 46,25 kN

Jawaban

RB = 16,75 kN
3.Rangka batang: metode titik buhul

Jawaban: FAB = −2,668 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.

ABBCACACB10 kNAy​Cy​

Reaksi tumpuan

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

ΣMA = 0: Cy·6 = 10·5 → Cy = 8,333 kN
ΣFy = 0: Ay = 10 − 8,333 = 1,667 kN

Titik buhul A

Anggap setiap batang mengalami tarik (menarik menjauhi titik buhul). Hanya AB yang punya komponen vertikal di A.

sin α = 4/6,403 = 0,6247
ΣFy = 0: Ay + FAB·sin α = 0
FAB = −1,667/0,6247 = −2,668 kN

Jawaban

FAB = −2,668 kN (tekan)
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: 100 kN (T), BC: 100 kN (T), CD: 70 kN (T), DE: 70 kN (T), FG: 105 kN (C), GH: 105 kN (C), AF: 98,99 kN (C), HE: 98,99 kN (C), BF: 30 kN (T), CG: 40 kN (C), DH: 0, FC: 7,071 kN (T), HC: 49,5 kN (T)

Jawaban

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

Jawaban: Mx = −41,67 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. Kopel yang bekerja membuat diagram momen lentur melompat sebesar kopel tersebut.

Reaksi tumpuan

Momen terhadap A, positif berlawanan arah jarum jam: RB·L − M0 = 0. Kesetimbangan vertikal: RA + RB = 0.

RB = M0/L = 50/6 = 8,333 kN (ke atas)
RA = −RB = −8,333 kN (ke bawah)

Potong tepat di kiri kopel

Bagian kiri hanya memuat RA.

Mx = RA·a = −8,333·5 = −41,67 kN·m

Jawaban

Mx = −41,67 kN·m
6.Gaya geser & momen lentur

Jawaban: Mx = 124 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 = 10·6 = 60 kN, bekerja di x̄ = 3 m
ΣMA = 0: RB·6 = 55·2,5 + 10·6·3
RB = 317,5/6 = 52,92 kN
ΣFy = 0: RA = 115 − 52,92 = 62,08 kN
w = 10 kN/mP = 55 kNABRA​ = 62,08RB​ = 52,92potongan2,5 m3,5 m

Potong di x = 2,5 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 = 62,08·2,5 − 10·2,5·1,25 = 124 kN·m

Jawaban

Mx = 124 kN·m
7.Lendutan balok

Jawaban: δB = 16,3 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.

P = 5000 N, a = 3500 mm, L = 5000 mm
EI = 7,2 × 10¹² N·mm²

Lendutan di ujung bebas

Lendutan di titik beban ditambah kemiringan di titik beban dikali sisa panjang.

δP = Pa³/(3EI) = 9,925 mm
θP = Pa²/(2EI) = 0,004253 rad
δB = δP + θP·(L − a) = Pa²(3L − a)/(6EI) = 16,3 mm

Jawaban

δB = 16,3 mm
8.Lendutan balok

Jawaban: hreq = 221,8 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 = 3 N/mm, L = 4000 mm, E = 11000 N/mm²

Batas lendutan

δallow = L/300 = 4000/300 = 13,33 mm

Momen inersia yang diperlukan

Ireq = 5wL⁴/(384·E·δallow) = 5·3·4000⁴/(384·11000·13,33) = 6,818 × 10⁷ mm⁴

Tinggi yang diperlukan

bh³/12 = Ireq → h = (12·6,818 × 10⁷/75)1/3 = 221,8 mm

Jawaban

hreq = 221,8 mm

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

9.Tekuk kolom

Jawaban: Pcr = 62,01 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·20⁴/64 = 7854 mm⁴

Panjang efektif

KL = 0,5·1000 = 500 mm

Beban kritis

Pcr = π²EI/(KL)² = π²·200000·7854/500² = 62013 N = 62,01 kN

Jawaban

Pcr = 62,01 kN
10.Tekuk kolom

Jawaban: d = 65,94 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 = 3·95000 = 285000 N
KL = 0,5·3000 = 1500 mm

Selesaikan untuk diameter

d = (64·n·P·(KL)²/(π³E))^(1/4) = (64·285000·1500²/(π³·70000))^(1/4) = 65,94 mm

Jawaban

d = 65,94 mm

Periksa: kelangsingan KL/r adalah 90,99, jadi kolom langsing dan rumus Euler berlaku.

11.Titik berat & momen inersia

Jawaban: ȳ = 57,93 mm

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 persegi panjang

Ambil dasar selebar penuh dan dua kaki di atasnya (tinggi h − t), sehingga tidak ada yang terhitung dua kali.

basis: A1 = 160·12 = 1920 mm², y1 = 6 mm
dua kaki: A2 = 2·12·148 = 3552 mm², y2 = 12 + 148/2 = 86 mm

Titik berat

ȳ = (1920·6 + 3552·86)/5472 = 57,93 mm

Jawaban

ȳ = 57,93 mm
12.Titik berat & momen inersia

Jawaban: Ix = 76,2 × 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 = 2880 mm², y = 206 mm
badan: A = 1800 mm², y = 108 mm
sayap bawah: A = 4860 mm², y = 9 mm

Titik berat

ȳ = (2880·206 + 1800·108 + 4860·9)/9540 = 87,15 mm

Teorema sumbu sejajar

sayap atas: 180·16³/12 + 2880·118,8² = 4,074 × 10⁷ mm⁴
badan: 10·180³/12 + 1800·20,85² = 5,642 × 10⁶ mm⁴
sayap bawah: 270·18³/12 + 4860·78,15² = 2,981 × 10⁷ mm⁴
Ix = 4,074 × 10⁷ + 5,642 × 10⁶ + 2,981 × 10⁷
Ix = 7,62 × 10⁷ mm⁴ = 76,2 × 10⁶ mm⁴

Jawaban

Ix = 76,2 × 10⁶ mm⁴
13.Tegangan efektif tanah

Jawaban: σ′ = 53,38 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) = 17·2 + 19,5·2 = 73 kPa

Tekanan air pori

Tekanan air bertambah dengan kedalaman di bawah muka air tanah.

u = γw·(z − zw) = 9,81·2 = 19,62 kPa

Tegangan efektif

σ′ = σ − u = 73 − 19,62 = 53,38 kPa

Jawaban

σ′ = 53,38 kPa
14.Tegangan efektif tanah

Jawaban: σ = 158 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·5 + γsat,sand·1 + γsat,clay·3,5
σ = 16·5 + 18,5·1 + 17·3,5 = 158 kPa

Jawaban

σ = 158 kPa
15.Penurunan konsolidasi

Jawaban: S = 32,32 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 = 75 + 70 = 145 kPa > 135 kPa

Penurunan

Rekompresi sampai σ′p, kompresi murni setelahnya.

S = 0,02·5/(1 + 0,75)·log₁₀(135/75) + 0,2·5/(1 + 0,75)·log₁₀(145/135)
S = 14,59 + 17,73 = 32,32 mm

Jawaban

S = 32,32 mm
16.Penurunan konsolidasi

Jawaban: t = 3116 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 = 9 m

Skalakan waktunya

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

tfield = 5·(9/0,0095)² = 4,488 × 10⁶ min
tfield = 4,488 × 10⁶/1440 = 3116 hari

Jawaban

t = 3116 hari
17.Gaya hidrostatis

Jawaban: F = 312,7 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 + 2,5/2 = 4,25 m
A = H·b = 2,5·3 = 7,5 m²
pintu aird = 3 mH = 2,5 mF

Gaya resultan

F = ρ·g·yc·A = 1000·9,81·4,25·7,5 = 312,7 kN

Jawaban

F = 312,7 kN
18.Gaya hidrostatis

Jawaban: ycp = 4,519 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 = 4 + 1/2 = 4,5 m
A = H·b = 1·3 = 3 m²
pintu aird = 4 mH = 1 mF

Gaya resultan

F = ρ·g·yc·A = 1000·9,81·4,5·3 = 132,4 kN

Pusat tekanan

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

Ic = b·H³/12 = 3·1³/12 = 0,25 m⁴
ycp = yc + Ic/(yc·A) = 4,5 + 0,25/(4,5·3) = 4,519 m

Jawaban

ycp = 4,519 m
19.Gesekan pipa & kehilangan head

Jawaban: Δp = 15 kPa

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.

Kehilangan head

hf = f·(L/D)·V²/(2g) = 0,02·(150/0,1)·1²/(2·9,81) = 1,529 m

Penurunan tekanan

Pipa horizontal dan kecepatannya tidak berubah, sehingga persamaan energi menjadi Δp = ρ·g·hf.

Δp = ρ·g·hf = 1000·9,81·1,529 = 15000 Pa = 15 kPa

Jawaban

Δp = 15 kPa
20.Gesekan pipa & kehilangan head

Jawaban: H = 7,636 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 = 0,1/0,04909 = 2,037 m/s
V²/(2g) = 0,2115 m

Koefisien kerugian

f·L/D = 0,02·300/0,25 = 24
ΣK = 0,5 + 2·0,3 + 10 = 11,1

Persamaan energi

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

H = (1 + 24 + 11,1)·0,2115 = 7,636 m

Jawaban

H = 7,636 m
21.Aliran saluran terbuka (Manning)

Jawaban: Q = 1,378 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 = 0,5655 m², R = D/4 = 0,3 m

Kecepatan

V = (1/0,013)·0,32/3·0,0051/2 = 2,438 m/s

Debit

Q = A·V = 0,5655·2,438 = 1,378 m³/s

Jawaban

Q = 1,378 m³/s
22.Aliran saluran terbuka (Manning)

Jawaban: S = 0,00506 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 = 3,5·0,9 = 3,15 m²
P = b + 2y = 3,5 + 2·0,9 = 5,3 m
R = A/P = 0,5943 m

Selesaikan Manning untuk S

S1/2 = n·Q/(A·R2/3) = 0,022·7,2/(3,15·0,7069) = 0,07114
S = 0,07114² = 0,00506

Jawaban

S = 0,00506

Itu penurunan 5,06 m per kilometer.

23.Pompa & daya pompa

Jawaban: Pel = 7,874 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 = 1000·9,81·0,01·48 = 4,709 kW

Daya poros

Pshaft = 4,709/0,65 = 7,244 kW

Daya listrik

Pel = 7,244/0,92 = 7,874 kW

Jawaban

Pel = 7,874 kW
24.Pompa & daya pompa

Jawaban: H = 37,72 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 = 0,05/0,01767 = 2,829 m/s
V²/(2g) = 0,408 m

Kehilangan head

hL = (f·L/D + ΣK)·V²/(2g) = (20 + 8)·0,408 = 11,42 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 = 11 + 15,29 + 11,42 = 37,72 m

Jawaban

H = 37,72 m
25.Nilai waktu uang

Jawaban: PV = 18534 €

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 = 0,06/12 = 0,005
N = 12·5 = 60

Nilai sekarang

PV = FV/(1 + i)N = 25 000/1,349 = €18 534,30

Jawaban

PV = €18 534,30
26.Nilai waktu uang

Jawaban: A = 288,5 €

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 angsuran

i = 0,07200000000000001/12 = 0,006
N = 12·4 = 48

Angsuran

Nilai sekarang dari N pembayaran yang sama A adalah A·(1 − (1 + i)⁻ᴺ)/i. Samakan dengan pinjaman dan selesaikan untuk A.

(1 + i)−N = 0,7504
A = 12 000·0,006/(1 − 0,7504) = €288,47

Jawaban

A = €288,47
27.NPV & IRR

Jawaban: DPB = 3,212 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: 21 500/1,06 = 20 283,02 → Σ = 20 283,02
tahun 2: 20 000/1,124 = 17 799,93 → Σ = 38 082,95
tahun 3: 10 500/1,191 = 8 816,00 → Σ = 46 898,95
tahun 4: 18 500/1,262 = 14 653,73 → Σ = 61 552,68

Pecahan tahun terakhir

DPB = 3 + 3 101,05/14 653,73 = 3,212

Jawaban

DPB = 3,212 tahun

Periode pengembalian terdiskonto selalu lebih lama daripada periode pengembalian sederhana (2,81 tahun).

28.NPV & IRR

Jawaban: IRR = 31,79 %

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(30%) = 1 392,81
NPV(35%) = −2 353,81

Persempit

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

IRR ≈ 30 + 5·1 392,81/(1 392,81 − (−2 353,81)) = 31,86%
tepat: NPV(31,79%) = 0 → IRR = 31,79%

Jawaban

IRR = 31,79%
29.Distribusi normal

Jawaban: P = 0,9332

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 total

μT = 160 g, σT = 1,2·√4 = 2,4 g

Standarkan

z = (156,4 − 160)/2,4 = −1,5

Peluang

P = 1 − Φ(−1,5) = 0,9332

Jawaban

P = 0,9332
30.Distribusi normal

Jawaban: x = 173,3 cm

Dari luas kembali ke z: Φ(z) adalah luas di sebelah kiri z. Untuk luas ekor kiri A, cari z dengan Φ(z) = A dalam tabel. Luas ekor kanan A berarti Φ(z) = 1 − A. Luas tengah A di antara −z dan z menyisakan (1 − A)/2 pada setiap ekor, sehingga Φ(z) = (1 + A)/2. Untuk nilai x, pakai x = μ + zσ.

Luas di sebelah kiri

Φ(z) = 0,25

z dari tabel

z ≈ −0,67

Kembali ke satuan semula

x = 178 − 0,67·7 = 173,3 cm

Jawaban

x = 173,3 cm

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