KUMPULAN SOAL Soal 1: Diketahui 2 buah bangunan masing-masing satu lantai dengan tinggi yang sama mempunyai
KUMPULAN SOAL
Soal 1: Diketahui 2 buah bangunan masing-masing satu lantai dengan tinggi yang sama mempunyaibentuk denah yang berbeda yaitu bentuk ‘+’ dan persegi. Menurut “Peraturan Perencanaan Tahan
Gempa Indonesia Untuk Gedung 1983” hal. 16 disebutkan bahwa waktu getar alami untuk portal
3/4 beton adalah: T = 0,06H det dengan H adalah tinggi bangunan dari pondasi. Artinya kedua bangunan tersebut akan mempunyai waktu getar yang sama meskipun mempunyai denah yang sangat berlainan. Apakah menurut saudara hal ini dapat dibenarkan? Apa alasannya? Apa yang harus dilakukan untuk menganalisa kedua bangunan ini? [Nilai 10]
Anda diminta untuk menganalisa struktur di atas terhadap gempa statis ekivalen dan dibangun di
kota Makasar. Jika waktu getar alami struktur adalah 1,5 detik, berapa besar percepatan tanah yang bekerja pada struktur? [Nilai 10] Diketahui struktur di bawah ini dengan asumsi balok sangat kaku dan massa kolom diabaikan.6
2 Modulus elastisitas, E = 2,1 x 10 kg/cm , berat lantai atap = 5 ton. Diminta:
a. menghitung frekuensi alami struktur untuk gerakan horisontal dari portal. [Nilai 40]
b. menentukan perpindahan dalam 2 detik jika portal diberikan perpindahan awal y o = 1 cm dan kecepatan awal v o = 20 cm/det. [Nilai 40] 2 m 2 m
2 m 2 m
A A A A A A A A
A A 3 m 3 m 3 m 3 m
B B 4 m 4 m
4 m 4 m 3 m 3 m 4 m 4 m 3 m 3 m 4 m 4 m 40 cm 40 cm
2 m 2 m
A A A A
3 m 3 m 30 cm 30 cm C C
4 m 4 m
Potongan A-A Potongan A-A (sama untuk semua kolom) (sama untuk semua kolom)
3 m 3 m 4 m 4 m
Soal 2: Hitung ragam yang telah dinormalkan dari 4 struktur di bawah ini. Buatlah kesimpulan dari persoalan ini. Jika membutuhkan data lain selain yang diberikan, dapat ditentukan sendiri. 2 2
2 m2= 30 kg.dt m2= 30 kg.dt /m /m m2= 30 kg.dt m2= 30 kg.dt /m /m
2
3,8 m 3,8 m 30/30 cm 30/30 cm A A
3,8 m 3,8 m 25/25 cm 25/25 cm B B 2 2 m1= 33 kg.dt m1= 33 kg.dt /m /m
2 m1= 33 kg.dt m1= 33 kg.dt /m /m 4,0 m 4,0 m
2
4,0 m 4,0 m 25/25 cm 25/25 cm 30/30 cm 30/30 cm 10 10 2 2 Modulus Elastisitas E = 2 x 10 Modulus Elastisitas E = 2 x 10 kg/m kg/m
10
10
2
2 Modulus Elastisitas E = 2 x 10 Modulus Elastisitas E = 2 x 10 kg/m kg/m
2
2
2 2 m2= 30 kg.dt m2= 30 kg.dt /m /m m2= 30 kg.dt m2= 30 kg.dt /m /m 3,8 m 3,8 m 60/60 cm 60/60 cm
3,8 m 3,8 m 25/25 cm 25/25 cm C C
D D
2 m1= 33 kg.dt m1= 33 kg.dt /m /m
2
2 m1= 33 kg.dt m1= 33 kg.dt /m /m 4,0 m 4,0 m
2
4,0 m 4,0 m 60/60 cm 60/60 cm 60/60 cm 60/60 cm
10
10
2
2 Modulus Elastisitas E = 2 x 10 Modulus Elastisitas E = 2 x 10 kg/m kg/m
10
10
2
2 Modulus Elastisitas E = 2 x 10 Modulus Elastisitas E = 2 x 10 kg/m kg/m
Soal 3: Diketahui struktur di bawah ini, dengan tinjauan hanya terhadap perpindahan vertikal pada W.
Hitung perpindahan struktur akibat beban dinamik segitiga pada t = 0,1 det dan t = 0,3 det. Jika
membutuhkan data lain selain yang diberikan, dapat ditentukan sendiri. L = 6 m. W = 5 ton. g =
2 10 m/det .L/3 L/3
2L/3
2L/3
F F 1 ton 1 t on W W
A A EI EI B B 2 2
40 cm 40 cm 50 cm 50 cm
EI EI 1 1
t t
A A B B
30 cm 30 cm 30 cm 30 cm
L L
0,2 det 0,2 det
Potongan A-A Potongan A-A Potongan B-B Potongan B-B 6 6 2 2 E = 2,1 x 10 E = 2,1 x 10 kg/cm kg/cm
Soal 4: Diketahui struktur di bawah ini, dengan tinjauan hanya terhadap perpindahan vertikal pada W.
Hitung perpindahan struktur akibat beban dinamik segitiga pada t = 0,1 det dan t = 0,3 det. Jika
membutuhkan data lain selain yang diberikan, dapat ditentukan sendiri. L = 6 m. W = 5 ton. g =
2 10 m/det .2L/3 L/3 L/3
2L/3
F F 1 t 1 ton on
EI EI A A W W B B 1 1
50 cm 50 cm
40 cm 40 cmEI EI
t t 2 2 A A B B 30 cm 30 cm 30 cm 30 cm
L L
0,2 det 0,2 det
Potongan A-A Potongan A-A Potongan B-B Potongan B-B 6 6 2 2 E = 2,1 x 10 E = 2,1 x 10 kg/cm kg/cm
Soal 5: Diketahui struktur menara air (berat struktur + menara penuh air = 10 ton) dengan kolom
6
2
4
lingkaran berlubang. E = 2,1 x 10 kg/cm . Momen inersia lingkaran pejal: I = π d /64 dengan d
= diameter lingkaran. Abaikan berat sendiri kolom.Berat Berat Berat Berat terisi terisi terisi terisi penuh = 10 ton penuh = 10 ton penuh = 10 ton penuh = 10 ton
40 m 40 m Berat kolom Berat kolom 40 m 40 m Berat kolom Berat kolom
Dianggap = 0 Dianggap = 0 Dianggap = 0 Dianggap = 0
Penampang Penampang
Kolom Kolom
SOAL 2 SOAL 2 SOAL 1 SOAL 1
100 cm 100 cm
150 cm 150 cm1. Jika pada puncak menara terdapat gaya luar harmonik, berapa besar frekuensi gaya luar tersebut yang dapat menyebabkan terjadinya resonansi pada struktur? [Nilai 30]
2. Jika puncak menara mendapat tumbukan pesawat pada saat menara terisi air penuh, dan besar
tumbukan dapat dimodelkan sebagai:
a. Berapa besar perpindahan horizontal menara, momen di tumpuan, dan DLF pada saat 1
detik? [Nilai 20]b. Berapa besar perpindahan horizontal menara, momen di tumpuan, dan DLF pada saat 3
detik? [Nilai 20] c. Berapa besar perpindahan horizontal maksimum menara, momen maksimum di tumpuan, dan DLF maksimum dan kapan terjadinya? [Nilai 20] d. Kondisi mana yang paling berbahaya: kondisi menara kosong atau terisi penuh? Jelaskan! [Nilai 10]40/40 0,2 det 1 ton t
F1
0,2 det 2 ton t
F1 F2
F2
40/40 0,2 det 1 ton t
30/30 25/25 25/25
W1 = 5 ton W2 = 10 ton
30/30
3,5 m
A 6 m 5 m 4 m
F1
0,2 det 2 ton t
F1 F2
F2
30/30 25/25 25/25
Soal 6: Diketahui struktur yang dimodelkan sebagai bangunan geser di bawah ini. Jika membutuhkan data lain selain yang diberikan, dapat ditentukan sendiri. E = 2,1 x 10
W1 = 5 ton W2 = 10 ton
30/30
3,5 m
2 A B 6 m 5 m 4 m
2 t (det) F (t) 50 ton
2 A B t (det) F (t) 50 ton
2 t (det) F (t) 50 ton
50 ton
2. Hitung perpindahan maksimum setiap lantai dari struktur akibat beban dinamik. t (det) F (t)
1. Tentukan model matematik (pasangan pegas dan massa dari struktur ini). Model ini diperlukan untuk menyelesaikan soal no. 2.
Diminta:
2 .
2 , g = 10 m/det
6 kg/cm
A
Soal 7:
Diketahui struktur yang dimodelkan sebagai bangunan geser di bawah ini. Jika membutuhkan
6
2
2
data lain selain yang diberikan, dapat ditentukan sendiri. E = 2,1 x 10 kg/cm , g = 10 m/det .
Diminta:
1. Tentukan model matematik (pasangan pegas dan massa dari struktur ini). Model ini
diperlukan untuk menyelesaikan soal no. 2.2. Hitung perpindahan maksimum setiap lantai dari struktur akibat beban dinamik.
W2 = 10 ton W2 = 10 ton
F2 F2
F2 F2
1 ton 1 ton 25/25 25/25 25/25 25/25
3,5 m 3,5 m W1 = 5 ton W1 = 5 ton
t t
F1 F1
40/40 40/40 0,2 det 0,2 det
F1 F1 2 ton 2 ton
4 m 4 m
30/30 30/30 30/30 30/30
B B
t t 0,2 det 0,2 det
6 m 6 m 5 m 5 m Soal 8:
Diketahui struktur yang dimodelkan sebagai bangunan geser di bawah ini. Jika membutuhkan
6
2
2
data lain selain yang diberikan, dapat ditentukan sendiri. E = 2,1 x 10 kg/cm , g = 10 m/det .
Diminta:
1. Tentukan model matematik (pasangan pegas dan massa dari struktur ini). Model ini
diperlukan untuk menyelesaikan soal no. 2.2. Hitung perpindahan maksimum setiap lantai dari struktur akibat beban dinamik.
W2 = 10 ton W2 = 10 ton
F2 F2
F2 F2
1 ton 1 ton 25/25 25/25 25/25 25/25
3,5 m 3,5 m W1 = 5 ton W1 = 5 ton
t t
F1 F1
0,2 det 0,2 det F1 F1 2 ton 2 ton
4 m 4 m
30/30 30/30 30/30 30/30 30/30 30/30
C C
t t 0,2 det 0,2 det
6 m 6 m 5 m 5 m
Soal 9: Diketahui struktur yang dimodelkan sebagai bangunan geser di bawah ini. Jika membutuhkan
6
2
2 data lain selain yang diberikan, dapat ditentukan sendiri. E = 2,1 x 10 kg/cm , g = 10 m/det .
Diminta:
1. Tentukan model matematik (pasangan pegas dan massa dari struktur ini). Model ini diperlukan untuk menyelesaikan soal no. 2.
2. Hitung perpindahan maksimum setiap lantai dari struktur akibat beban dinamik.
W2 = 10 ton W2 = 10 ton
F2 F2
F2 F2
1 ton 1 ton 25/25 25/25 25/25 25/25
3,5 m 3,5 m W1 = 5 ton W1 = 5 ton
t t
F1 F1
0,2 det 0,2 det F1 F1 2 ton 2 ton
4 m 4 m
30/30 30/30 30/30 30/30 30/30 30/30
D D
t t 0,2 det 0,2 det
6 m 6 m 5 m 5 m Soal 10:
Portal dua lantai yang dimodelkan sebagai bangunan geser di bawah ini mendapat gaya impuls
pada salah satu lantainya. Tentukan perpindahan lantai maksimum, gaya geser dan momen
maksimum pada setiap kolom. m=10 kg.det2/cm m=10 kg.det2/cmSOAL A SOAL A
30
30
30
30
4 m 4 m
20
20
20
20 F(t) - kg F(t) - kg m=15 kg.det2/cm m=15 kg.det2/cm
5000 5000 F(t) F(t)
40
40
5 m 5 m
40
40
40
40
30
30
t (det) t (det)
30
30
30
30 E = 2.000.000 kg/cm2 E = 2.000.000 kg/cm2
6 m 6 m 4 m 4 m
Soal 11:
Portal dua lantai yang dimodelkan sebagai bangunan geser di bawah ini mendapat gaya impuls
pada salah satu lantainya. Tentukan perpindahan lantai maksimum, gaya geser dan momen
maksimum pada setiap kolom. m=10 kg.det2/cm m=10 kg.det2/cmSOAL B SOAL B
30
30
30
30
4 m 4 m
20
20
20
20 F(t) - kg F(t) - kg m=15 kg.det2/cm m=15 kg.det2/cm
5000 5000 F(t) F(t)
40
40
5 m 5 m
40
40
40
40
30
30
t (det) t (det)
30
30
30
30 E = 2.000.000 kg/cm2 E = 2.000.000 kg/cm2
6 m 6 m 4 m 4 m
Soal 12:
Portal dua lantai yang dimodelkan sebagai bangunan geser di bawah ini mendapat gaya impuls
pada salah satu lantainya. Tentukan perpindahan lantai maksimum, gaya geser dan momen
maksimum pada setiap kolom.m=10 kg.det2/cm m=10 kg.det2/cm
F(t) F(t) SOAL C SOAL C
30
30
30
30
4 m 4 m
20
20
20
20 F(t) - kg F(t) - kg m=15 kg.det2/cm m=15 kg.det2/cm
5000 5000
40
40
5 m 5 m
40
40
40
40
30
30
t (det) t (det)
30
30
30
30 E = 2.000.000 kg/cm2 E = 2.000.000 kg/cm2
6 m 6 m 4 m 4 m
Soal 13:
Portal dua lantai yang dimodelkan sebagai bangunan geser di bawah ini mendapat gaya impuls
pada salah satu lantainya. Tentukan perpindahan lantai maksimum, gaya geser dan momen
maksimum pada setiap kolom. m=10 kg.det2/cm m=10 kg.det2/cmF(t) F(t)
SOAL D SOAL D
30
30
30
30
4 m 4 m
20
20
20
20 F(t) - kg F(t) - kg m=15 kg.det2/cm m=15 kg.det2/cm
5000 5000
40
40
5 m 5 m
40
40
40
40
30
30
t (det) t (det)
30
30
30
30 E = 2.000.000 kg/cm2 E = 2.000.000 kg/cm2
6 m 6 m 4 m 4 m
Soal 14: Balok pada gambar di bawah ini mempunyai massa yang dipusatkan/digumpalkan/lumped di massa ‘m’. Hanya perpindahan vertikal pada massa ‘m’ yang ditinjau. Ditanyakan:
1. Berikan nilai frekuensi alami (natural frequency) balok dalam: modulus elastisitas balok E, b, h, L, dan m.
2. Jika pada balok bekerja suatu mesin yang ditempatkan pada massa ‘m’ yang bekerja hanya dalam arah vertikal, berapa nilai frekuensi mesin tersebut agar tidak terjadi resonansi.
B B m m
A A C C b b h h
Penampang balok Penampang balok L L
2L
2L
Soal 15: Jika sekarang massa balok diwakilkan pada 2 titik masing-masing dengan massa ‘m’ dan ‘2m’
seperti pada gambar di bawah ini, dan kemudian ditempatkan 2 mesin pada kedua massa tersebut,
berapa nilai kedua frekuensi mesin agar tidak terjadi resonansi pada balok.B B D D m m 2m 2m
A A C C b b h h
Penampang balok Penampang balok L L L L L L
Soal 16: Balok pada gambar di bawah ini mempunyai massa yang dipusatkan/digumpalkan/lumped di massa ‘m’. Hanya perpindahan vertikal pada massa ‘m’ yang ditinjau. Ditanyakan:
1. Berikan nilai frekuensi alami (natural frequency) balok dalam: modulus elastisitas balok E, b, h, L, dan m.
2. Jika pada balok bekerja suatu mesin yang ditempatkan pada massa ‘m’ yang bekerja
hanya dalam arah vertikal, berapa nilai frekuensi mesin tersebut agar tidak terjadi
resonansi. m mB B b b
A A C C h h Penampang balok Penampang balok
L L
2L Soal 17: Jika sekarang massa balok diwakilkan pada 2 titik masing-masing dengan massa ‘m’ dan ‘2m’
seperti pada gambar di bawah ini, dan kemudian ditempatkan 2 mesin pada kedua massa tersebut,
berapa nilai kedua frekuensi mesin agar tidak terjadi resonansi pada balok. m m2L
B B D D b b
2m 2m A A
C C h h Penampang balok Penampang balok
L L L L L L
Soal 18: Balok pada gambar di bawah ini mempunyai massa yang dipusatkan/digumpalkan/lumped di massa ‘m’. Hanya perpindahan vertikal pada massa ‘m’ yang ditinjau. Ditanyakan:
1. Berikan nilai frekuensi alami (natural frequency) balok dalam: modulus elastisitas balok
E, b, h, L, dan m.
2. Jika pada balok bekerja suatu mesin yang ditempatkan pada massa ‘m’ yang bekerja
hanya dalam arah vertikal, berapa nilai frekuensi mesin tersebut agar tidak terjadi
resonansi.B B m m
A A C C b b h h
Penampang balok Penampang balok L L
2L Soal 19: Jika sekarang massa balok diwakilkan pada 2 titik masing-masing dengan massa ‘m’ dan ‘2m’
seperti pada gambar di bawah ini, dan kemudian ditempatkan 2 mesin pada kedua massa tersebut,
berapa nilai kedua frekuensi mesin agar tidak terjadi resonansi pada balok.2L
B B D D m m 2m 2m
A A C C b b h h
Penampang balok Penampang balok L L L L L L
Soal 20: Balok pada gambar di bawah ini mempunyai massa yang dipusatkan/digumpalkan/lumped di massa ‘m’. Hanya perpindahan vertikal pada massa ‘m’ yang ditinjau. Ditanyakan:
1. Berikan nilai frekuensi alami (natural frequency) balok dalam: modulus elastisitas balok
E, b, h, L, dan m.
2. Jika pada balok bekerja suatu mesin yang ditempatkan pada massa ‘m’ yang bekerja
hanya dalam arah vertikal, berapa nilai frekuensi mesin tersebut agar tidak terjadi resonansi. m m B B b b
A A C C h h Penampang balok Penampang balok
L L
2L Soal 21: Jika sekarang massa balok diwakilkan pada 2 titik masing-masing dengan massa ‘m’ dan ‘2m’
seperti pada gambar di bawah ini, dan kemudian ditempatkan 2 mesin pada kedua massa tersebut,
berapa nilai kedua frekuensi mesin agar tidak terjadi resonansi pada balok. m m2L
B B D D b b
2m 2m A A
C C h h Penampang balok Penampang balok
L L L L L L Soal 22:
6
2 Cari natural frekuensi dari balok dalam gambar. Modulus elastisitas balok = 2,1 x 10 kg/cm . y y
Soal: A Soal: A
g = 10 m/det2 g = 10 m/det2 w = 1 ton w = 1 ton L1 = 2 m L1 = 2 m L1 = 2 m L1 = 2 m L1 = 2 m L1 = 2 m L1 = 2 m L1 = 2 m
L = 8 m L = 8 m 60 cm 60 cm 60 cm
Petunjuk Petunjuk P P P
30 cm 30 cm 30 cm
? ? ? Penampang Balok Penampang Balok Penampang Balok a a a b b b L L L 2 2 2 2 2 2 Pa Pa Pa b b b
Δ Δ Δ = = =
3 EIL EIL EIL
3
3
Soal 23: Cari natural frekuensi dari balok dalam gambar. Modulus elastisitas balok = 2,1 x 10
a L b
3 2 2 = Δ
? Petunjuk
a L b
P
EIL Pa b
3 2 2 = Δ
?
a L b
P
EIL Pa b
3 2 2 = Δ
? Petunjuk
P
P
EIL Pa b
3 2 2 = Δ
? Petunjuk
a L b
P
EIL Pa b
3 2 2 = Δ
?
a L b
P
EIL Pa b
3 2 2 = Δ
EIL Pa b
Penampang Balok a L b
6 kg/cm
30 cm 60 cm
2 .
Soal 24: Cari natural frekuensi dari balok dalam gambar. Modulus elastisitas balok = 2,1 x 10
6 kg/cm
2 .
L1 = 2 m L = 8 m
L1 = 2 m L1 = 2 m L1 = 2 m g = 10 m/det2 w = 1 ton
y Soal: B
30 cm 60 cm
Penampang Balok
L1 = 2 m L = 8 m
L1 = 2 m L1 = 2 m L1 = 2 m g = 10 m/det2 w = 1 ton
y Soal: B
Penampang Balok
30 cm 60 cm
30 cm 60 cm
Penampang Balok
L1 = 2 m L = 8 m
L1 = 2 m L1 = 2 m L1 = 2 m g = 10 m/det2 w = 1 ton
y Soal: C
30 cm 60 cm
Penampang Balok
L1 = 2 m L = 8 m
L1 = 2 m L1 = 2 m L1 = 2 m g = 10 m/det2 w = 1 ton
y Soal: C
30 cm 60 cm
Penampang Balok
? Petunjuk
Soal 25:
6
2 Cari natural frekuensi dari balok dalam gambar. Modulus elastisitas balok = 2,1 x 10 kg/cm .
Soal: D Soal: D y y g = 10 m/det2 g = 10 m/det2 w = 1 ton w = 1 ton
L1 = 2 m L1 = 2 m L1 = 2 m L1 = 2 m L1 = 2 m L1 = 2 m L1 = 2 m L1 = 2 m L = 8 m L = 8 m 60 cm 60 cm 60 cm 30 cm 30 cm 30 cm
Penampang Balok Penampang Balok Penampang Balok Soal 26:
6
2 Cari natural frekuensi dari balok dalam gambar. Modulus elastisitas balok = 2,1 x 10 kg/cm .
Soal: E Soal: E y y g = 10 m/det2 g = 10 m/det2 w = 1 ton w = 1 ton
L1 = 2 m L1 = 2 m L1 = 2 m L1 = 2 m L1 = 2 m L1 = 2 m L1 = 2 m L1 = 2 m L = 8 m L = 8 m 60 cm 60 cm 60 cm 30 cm 30 cm 30 cm
Penampang Balok Penampang Balok Penampang Balok
Soal 27:
6
2 Cari natural frekuensi dari balok dalam gambar. Modulus elastisitas balok = 2,1 x 10 kg/cm .
Soal: F Soal: F y y g = 10 m/det2 g = 10 m/det2 w = 1 ton w = 1 ton
L1 = 2 m L1 = 2 m L1 = 2 m L1 = 2 m L1 = 2 m L1 = 2 m L1 = 2 m L1 = 2 m L = 8 m L = 8 m 60 cm 60 cm 60 cm 30 cm 30 cm 30 cm
Penampang Balok Penampang Balok Penampang Balok Soal 28:
6
2 Cari natural frekuensi dari balok dalam gambar. Modulus elastisitas balok = 2,1 x 10 kg/cm .
Soal: G Soal: G y y g = 10 m/det2 g = 10 m/det2 w = 1 ton w = 1 ton
L1 = 2 m L1 = 2 m L1 = 2 m L1 = 2 m L1 = 2 m L1 = 2 m L1 = 2 m L1 = 2 m L = 8 m L = 8 m 60 cm 60 cm 60 cm 30 cm 30 cm 30 cm
Penampang Balok Penampang Balok Penampang Balok Soal 29:
Diketahui struktur di bawah ini, dengan tinjauan hanya terhadap perpindahan vertikal pada W.
Struktur menerima beban dinamik segitiga dan segiempat (soal tipe A dan B tergantung yang
2 dilingkari). g = 10 m/det . Hitung: 1. Perpindahan struktur dibawah beban W akibat beban dinamik pada t = 0,5 det.
2. Perpindahan struktur dibawah beban W akibat beban dinamik pada t = 2 det.
3. Perpindahan maksimum akibat beban dinamik tersebut, dan kapan terjadinya. Jika membutuhkan data selain yang diberikan.
W = 10 ton L/2 = 3 m L/2 = 3 m 5 ton
1 det A
F(t) t 5 ton 1 det
B F(t) t
Penampang Balok Beton E = 2,1 x 10 6 kg/cm 2
50
30 Berat balok diabaikan W = 10 ton
L/2 = 3 m L/2 = 3 m 5 ton 1 det
A A F(t) t
5 ton 1 det B B
F(t) t Penampang Balok Beton
E = 2,1 x 10 6 kg/cm 2
50
30 Berat balok diabaikan