Entraînement à l’examen FE Civil : pack de révision

Formulaires, étapes clés de la méthode pour chaque thème et 30 exercices, avec les corrigés complets à la fin.

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1Formules et méthodes

Réactions d’appui des poutres

Équilibre
ΣFx = 0, ΣFy = 0, ΣM = 0
Charge uniformément répartie
résultante w·L au milieu de la charge
Moment
M = F·d

Méthode

  1. Tracez un diagramme du corps libre et remplacez chaque appui par ses réactions.
  2. Remplacez chaque charge répartie par une force unique appliquée en son centre de gravité.
  3. Prenez les moments par rapport à un appui pour trouver la réaction à l’autre.
  4. Utilisez ΣFy = 0 pour trouver la réaction restante, et vérifiez avec une seconde équation de moments.

Treillis : méthode des nœuds

Méthode des nœuds
ΣFx = 0, ΣFy = 0 at each joint
Méthode des coupures
ΣM = 0 about a cut point
Effort dans la barre
positif = traction, négatif = compression

Méthode

  1. Trouvez les réactions d’appui du treillis entier.
  2. Méthode des nœuds : commencez par un nœud avec au plus deux efforts inconnus dans les barres et utilisez ΣFx = 0 et ΣFy = 0.
  3. Méthode des sections (de Ritter) : coupez la barre voulue et prenez les moments par rapport au point où se croisent les autres barres inconnues.
  4. Supposez la traction ; une réponse négative signifie une compression.

Effort tranchant et moment fléchissant

Effort tranchant et moment
V = ΣF d’un côté, M = ΣF·d d’un côté
Contrainte de flexion
σ = M·y/I
Rectangle
I = bh³/12
Module de flexion
W = I/ymax
Poutre sur deux appuis, charge uniforme
Mmax = wL²/8

Méthode

  1. Trouvez les réactions d’appui à partir de l’équilibre de la poutre entière.
  2. Coupez la poutre à la section voulue et gardez un seul côté.
  3. Effort tranchant : somme des forces verticales de ce côté. Moment fléchissant : somme de leurs moments par rapport à la coupure.
  4. Pour le moment maximal, cherchez où l’effort tranchant s’annule.

Flèche d’une poutre

Charge ponctuelle à mi-portée
δ = PL³/(48EI)
Charge uniforme, poutre sur deux appuis
δ = 5wL⁴/(384EI)
Console, charge en bout
δ = PL³/(3EI)
Console, charge uniforme
δ = wL⁴/(8EI)
Superposition
δ = δ1 + δ2

Flambement des poteaux

Charge critique d’Euler
Pcr = π²EI/(KL)²
Coefficient de longueur de flambement
K = 1 articulé–articulé, 0,5 encastré–encastré, 0,7 encastré–articulé, 2 encastré–libre
Contrainte critique
σcr = Pcr/A
Élancement
λ = KL/r, r = √(I/A)

Centre de gravité et moment quadratique

Centre de gravité
ȳ = ΣAiyi/ΣAi
Rectangle
I = bh³/12
Théorème de Huygens
I = Ic + A·d²
Section composée
I = Σ(Ic,i + Aidi²)

Contrainte effective dans les sols

Contrainte totale
σ = Σγi·hi
Pression interstitielle
u = γw·(z − zw)
Contrainte effective
σ′ = σ − u
Eau
γw = 9,81 kN/m³

Tassement de consolidation

Normalement consolidé
S = Cc·H/(1 + e0)·log₁₀(σ′f/σ′0)
Contrainte finale
σ′f = σ′0 + Δσ (at mid-depth of the layer)
Surconsolidé, σ′f ≤ σ′p
S = Cr·H/(1 + e0)·log₁₀(σ′f/σ′0)
Surconsolidé, σ′f > σ′p
S = H/(1 + e0)·[Cr·log₁₀(σ′p/σ′0) + Cc·log₁₀(σ′f/σ′p)]
Rapport de surconsolidation
OCR = σ′p/σ′0
Temps de consolidation
t = Tv·Hdr²/cv
Chemin de drainage
Hdr = H/2 (double drainage), H (drainage simple)
Facteurs temps
U 50% → 0,197, 60% → 0,287, 70% → 0,403, 80% → 0,567, 90% → 0,848

Poussée hydrostatique

Pression à une profondeur
p = ρgh
Force sur une paroi verticale
F = ρg·hc·A
Centre de poussée
yp = yc + Ic/(ycA)
Rectangle
Ic = bH³/12

Frottement en conduite et pertes de charge

Nombre de Reynolds
Re = V·D/ν = ρ·V·D/μ
Régime d’écoulement
laminaire en dessous de Re ≈ 2000, turbulent au-dessus de Re ≈ 4000
Vitesse moyenne
V = Q/A, A = π·D²/4
Darcy–Weisbach
hf = f·(L/D)·V²/(2g)
Pertes de charge singulières
hm = ΣK·V²/(2g)
Valeurs typiques de K
entrée 0,5, sortie 1,0, coude à 90° ≈ 0,3
Chute de pression
Δp = ρ·g·hf
Deux réservoirs à l’air libre
Δz = (f·L/D + ΣK)·V²/(2g)
Sortie libre
H = (1 + f·L/D + ΣK)·V²/(2g)

Écoulement à surface libre (Manning)

Formule de Manning
V = (1/n)·R2/3·S1/2
Débit
Q = A·V
Rayon hydraulique
R = A/P (P = wetted perimeter, free surface excluded)
Rectangle
A = b·y, P = b + 2y
Trapèze (fruit des berges z:1)
A = (b + z·y)·y, P = b + 2y·√(1 + z²)
Conduite circulaire, pleine ou à moitié pleine
R = D/4
Pente nécessaire
S = (n·Q/(A·R2/3))²

Pompes et puissance de pompage

Puissance hydraulique
Ph = ρ·g·Q·H = Q·Δp
Puissance sur l’arbre
Pshaft = Ph/ηpump
Puissance électrique
Pel = Pshaft/ηmotor
Hauteur manométrique de la pompe
H = Δz + Δp/(ρ·g) + hL
Pertes du réseau
hL = (f·L/D + ΣK)·V²/(2g)

Valeur temps de l'argent

Valeur future
FV = PV·(1 + i)n
Valeur actuelle
PV = FV/(1 + i)n
Plusieurs périodes par an
i = r/m, N = m·n
Annuités, valeur actuelle
PV = PMT·[1 − (1 + i)−n]/i
Annuités, valeur future
FV = PMT·[(1 + i)n − 1]/i

Méthode

  1. Tracez un axe du temps avec chaque flux de trésorerie et sa date.
  2. Faites correspondre le taux à la période : un taux mensuel pour des versements mensuels.
  3. Utilisez FV = PV·(1 + i)ⁿ pour les montants uniques et les formules d’annuités pour les versements constants.
  4. Vérifiez le signe et l’ordre de grandeur de la réponse.

VAN et TRI

Valeur actuelle nette
NPV = −C0 + Σ CFt/(1 + r)t
Flux égaux
NPV = −C0 + CF·[1 − (1 + r)−n]/r
Taux de rendement interne
le r pour lequel NPV = 0
Décision
accepter si NPV > 0 (ou IRR > rendement exigé)

Méthode

  1. Listez tous les flux de trésorerie avec leur année ; l’investissement de l’année 0 est négatif.
  2. Actualisez chaque flux : CFt/(1 + r)t.
  3. Additionnez-les pour obtenir la VAN. Une valeur positive signifie que le projet rapporte plus que r.
  4. Pour le TRI, trouvez le taux qui annule la VAN, par tâtonnement ou par interpolation.

Loi normale

Score z
z = (x − μ)/σ
En dessous de x
P(X < x) = Φ(z)
Au-dessus de x
P(X > x) = 1 − Φ(z)
Entre deux valeurs
Φ(z2) − Φ(z1)
Centile
x = μ + z·σ

Méthode

  1. Convertissez la valeur en score z : z = (x − μ)/σ.
  2. Lisez Φ(z), l’aire à gauche de z.
  3. Pour l’aire à droite, utilisez 1 − Φ(z) ; pour un intervalle, soustrayez les deux aires à gauche.
  4. Pour un centile, procédez à l’envers : trouvez z pour l’aire, puis x = μ + z·σ.

2Exercices

1.Réactions d’appui des poutresMoyen
P1​ = 40 kNP2​ = 25 kNABRA​ = ?RB​2 m0,5 m1,5 m

La poutre sur deux appuis a une articulation en A et un appui simple en B. Trouvez la réaction verticale RA.

L = 4 mP1 = 40 kN à 2 mP2 = 25 kN à 2,5 m
RA = kN
2.Réactions d’appui des poutresDifficile
w = 10 kN/mP = 25 kNABRA​RB​ = ?2 m0,5 m2,5 m

La poutre sur deux appuis a une articulation en A et un appui simple en B. Trouvez la réaction verticale RB.

L = 5 mP = 25 kN à 2,5 mw = 10 kN/m de 2 à 5 m
RB = kN
3.Treillis : méthode des nœudsMoyen
ABCDEFGH40 kN4 × 3 m3 m

Exactement une barre de cette ferme ne supporte aucun effort sous ces charges. Laquelle est la barre à effort nul ? Cliquez dessus dans le schéma.

F: 40 kN ↓
  1. 1barre AB
  2. 2barre BC
  3. 3barre CD
  4. 4barre DE
  5. 5barre FG
  6. 6barre GH
  7. 7barre AF
  8. 8barre HE
  9. 9barre BF
  10. 10barre CG
  11. 11barre DH
  12. 12barre BG
  13. 13barre DG
4.Treillis : méthode des nœudsDifficile
ABCDEFGH15 kN40 kN10 kN25 kN30 kN4 × 4 m4 m

Exactement une barre de cette ferme ne supporte aucun effort sous ces charges. Laquelle est la barre à effort nul ? Cliquez dessus dans le schéma.

B: 15 kN ↓F: 40 kN ↓G: 10 kN ↓H: 25 kN ↓H: 30 kN ←
  1. 1barre AB
  2. 2barre BC
  3. 3barre CD
  4. 4barre DE
  5. 5barre FG
  6. 6barre GH
  7. 7barre AF
  8. 8barre HE
  9. 9barre BF
  10. 10barre CG
  11. 11barre DH
  12. 12barre BG
  13. 13barre DG
5.Effort tranchant et moment fléchissantMoyen
w = 10 kN/mABcoupe0,5 m5,5 m

Trouvez le moment fléchissant Mx dans la section x = 0,5 m à partir de l’appui A. Comptez positif un moment qui fait fléchir la poutre vers le bas et un effort tranchant vers le haut sur la face gauche.

L = 6 mw = 10 kN/m de 0 à 6 mx = 0,5 m
Mx = kN·m
6.Effort tranchant et moment fléchissantDifficile
10 kN/m35 kN15 kNABCDEFG1 m1 m1 m1 m1 m1 m

Les repères A à G divisent la poutre en six parties égales. À quel repère le moment fléchissant est-il le plus grand en valeur absolue, positif ou négatif ? Cliquez dessus dans le schéma.

35 kN @ 6 m15 kN @ 3 m10 kN/m, 0–4 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.Flèche d’une poutreMoyen
w = 2 kN/mδL = 6 m

Une poutre sur deux appuis porte une charge uniformément répartie w sur toute sa portée. Trouvez la flèche maximale δmax, à mi-portée.

w = 2 kN/mL = 6 mE = 200 GPa (acier)I = 120 × 10⁶ mm⁴
δmax = mm
8.Flèche d’une poutreDifficile
w = 1,5 kN/mABδ6 m

Une poutre en bois sur deux appuis, de section rectangulaire de 75 mm de large, porte une charge uniformément répartie w sur toute sa portée. Sa flèche à mi-portée ne doit pas dépasser portée/250. Trouvez la hauteur minimale hreq de la section.

w = 1,5 kN/mL = 6 mE = 11 GPa (bois de structure)b = 75 mm
hreq = mm
9.Flambement des poteauxMoyen
PL = 3 md = 60 mmsection

Un poteau de longueur L en aluminium est encastré en pied et libre en tête. Avec la formule d’Euler, trouvez sa charge critique de flambement Pcr.

L = 3 mE = 70 GPa (aluminium)d = 60 mm
Pcr = kN
10.Flambement des poteauxDifficile
P = 105 kNL = 2 md = ?section

Un poteau plein circulaire de longueur L en aluminium est encastré en pied et articulé en tête. Il doit porter 105 kN avec un coefficient de sécurité de 2 vis-à-vis du flambement. Trouvez le diamètre minimal d.

P = 105 kNn = 2L = 2 mE = 70 GPa (aluminium)
d = mm
11.Centre de gravité et moment quadratiqueMoyen
150 mm300 mm90 mmØ50xIx​ = ?

Une plaque de 150 mm × 300 mm a un trou circulaire de diamètre 50 mm sur son axe vertical médian, dont le centre est à 90 mm au-dessus du bas. Trouvez le moment quadratique Ix par rapport à l’axe horizontal passant par le centre de gravité.

b = 150 mmh = 300 mmd = 50 mmcentre du trou: y = 90 mm
Ix = × 10⁶ mm⁴
12.Centre de gravité et moment quadratiqueDifficile
100201208xM = 25 kN·mcotes en mm

La section en T sert de poutre avec la semelle en haut et supporte un moment fléchissant positif de 25 kN·m. Trouvez la valeur de la contrainte de flexion σhaut au bord supérieur.

bf = 100 mmtf = 20 mmtw = 8 mmhw = 120 mmM = 25 kN·m
σhaut = MPa
13.Contrainte effective dans les solsMoyen
sableγd​ = 16,5 kN/m³γsat​ = 19,5 kN/m³8 mnappe phréatiqueXz = 8 m

Pour le profil de sol représenté, trouvez la contrainte effective verticale σ′ au point X.

z = 8 mzw = 2 mγw = 9,81 kN/m³sable: γd = 16,5 kN/m³sable: γsat = 19,5 kN/m³
σ′ = kPa
14.Contrainte effective dans les solsDifficile
sableγd​ = 16 kN/m³γsat​ = 19 kN/m³6 margileγsat​ = 18 kN/m³7 mnappe phréatiqueXz = 9,5 m

Pour le profil de sol représenté, trouvez la contrainte verticale totale σ au point X.

z = 9,5 mzw = 4 mγw = 9,81 kN/m³sable: γd = 16 kN/m³sable: γsat = 19 kN/m³argile: γsat = 18 kN/m³
σ = kPa
15.Tassement de consolidationMoyen
Δσ = 45 kPasableargileCc​ = 0,4, Cr​ = 0,05e0​ = 0,75σ′0​ = 80 kPaσ′p​ = 130 kPa7 mnappe phréatique

Une couche d’argile surconsolidée de 7 m d’épaisseur a Cc = 0,4, Cr = 0,05 et e₀ = 0,75. À mi-épaisseur, la contrainte verticale effective vaut 80 kPa et la pression de préconsolidation vaut 130 kPa. Un nouveau bâtiment ajoute 45 kPa de contrainte verticale à mi-épaisseur. Trouvez le tassement de consolidation primaire S en mm.

H = 7 mCc = 0,4Cr = 0,05e0 = 0,75σ′0 = 80 kPaσ′p = 130 kPaΔσ = 45 kPa
S = mm
16.Tassement de consolidationDifficile
sableargileH = 7 mcv​ = 0,5 m²/année7 msablenappe phréatique

Une couche d’argile de 7 m d’épaisseur a un coefficient de consolidation cv = 0,5 m²/an. Elle se trouve entre deux couches de sable ; l’eau s’évacue donc en haut et en bas. Pour un degré de consolidation moyen de 90 %, le facteur temps vaut Tv = 0,848. Combien d’années t faut-il à la couche pour atteindre 90 % de consolidation ?

H = 7 mcv = 0,5 m²/annéeU = 90%Tv = 0,848double drainage
t = ans
17.Poussée hydrostatiqueMoyen
vanned = 2 mH = 1,5 m

Une vanne rectangulaire verticale de 1 m de large est placée dans la paroi d’un réservoir de eau, avec son bord supérieur à 2 m sous la surface. Trouvez la force hydrostatique résultante F sur la vanne.

d = 2 mH = 1,5 mb = 1 mρ = 1000 kg/m³g = 9,81 m/s²
F = kN
18.Poussée hydrostatiqueDifficile
vanned = 1,5 mH = 2,5 m

Une vanne rectangulaire verticale de 1 m de large est placée dans la paroi d’un réservoir de eau, avec son bord supérieur à 1,5 m sous la surface. Trouvez la force hydrostatique résultante F sur la vanne.

d = 1,5 mH = 2,5 mb = 1 mρ = 1000 kg/m³g = 9,81 m/s²
F = kN
19.Frottement en conduite et pertes de chargeMoyen
Q = 40 L/sD = 200 mmL = 1000 mf = 0,015

De l’eau s’écoule avec un débit de 40 L/s dans une conduite de 1000 m de long et de diamètre intérieur 200 mm. Prenez le coefficient de frottement de Darcy f = 0,015 et g = 9,81 m/s². Trouvez la perte de charge par frottement hf.

Q = 40 L/sL = 1000 mD = 200 mmf = 0,015g = 9,81 m/s²
hf = m
20.Frottement en conduite et pertes de chargeDifficile
K = 2Δz = 21 mL = 100 m, D = 150 mm, f = 0,0222× coude (K = 0,3)

Deux réservoirs à l’air libre sont reliés par une conduite de 100 m de long, de diamètre intérieur 150 mm et de coefficient de frottement de Darcy f = 0,022. La surface de l’eau du réservoir supérieur est 21 m plus haut que celle du réservoir inférieur. Les pertes de charge singulières sont dues à une entrée à arête vive (K = 0,5), 2 coudes (K = 0,3 chacun), une vanne (K = 2) et la sortie dans le réservoir inférieur (K = 1,0). Prenez g = 9,81 m/s². Trouvez le débit Q en L/s.

Δz = 21 mL = 100 mD = 150 mmf = 0,022Kentrance = 0,5Kbend = 0,3 (×2)Kvalve = 2Kexit = 1,0
Q = L/s
21.Écoulement à surface libre (Manning)Moyen
b = 5 my = 2,2 m1 : 1n = 0,022, S = 0,0008

Un canal trapézoïdal en terre propre a une largeur au fond de 5 m et un fruit des berges de 1:1 (horizontal:vertical). L’eau s’écoule uniformément sur 2,2 m de profondeur. n de Manning = 0,022 et la pente du fond vaut S = 0,0008. Trouvez le débit Q en m³/s.

b = 5 my = 2,2 mz = 1n = 0,022S = 0,0008
Q = m³/s
22.Écoulement à surface libre (Manning)Difficile
D = 300 mmn = 0,013, V = 1 m/s

Un collecteur en béton de diamètre intérieur 300 mm (n de Manning = 0,013) doit atteindre une vitesse d’autocurage de 1 m/s lorsqu’il coule tout juste plein. Trouvez la pente minimale S (en m/m).

D = 300 mmn = 0,013V = 1 m/s
S = m/m
23.Pompes et puissance de pompageMoyen
PQ = 30 L/sH = 10 m

Une pompe de rendement 72 % débite 30 L/s d’eau (ρ = 1000 kg/m³) sous une hauteur manométrique de 10 m. Prenez g = 9,81 m/s². Trouvez la puissance sur l’arbre Pshaft nécessaire, en kW.

Q = 30 L/sH = 10 mη = 72%g = 9,81 m/s²
Pshaft = kW
24.Pompes et puissance de pompageDifficile
PQ = 40 L/sΔz = 5 mL = 200 m, D = 200 mm, f = 0,018, ΣK = 5

Une pompe refoule 40 L/s d’eau (ρ = 1000 kg/m³) d’un réservoir inférieur à l’air libre vers un réservoir supérieur dont la surface libre est 5 m plus haut. La conduite mesure 200 m de long, a un diamètre intérieur de 200 mm et un coefficient de frottement de Darcy f = 0,018 ; les coefficients de pertes singulières totalisent ΣK = 5 (entrée et sortie comprises). Prenez g = 9,81 m/s². Trouvez la hauteur manométrique H que doit fournir la pompe.

Q = 40 L/sΔz = 5 mL = 200 mD = 200 mmf = 0,018ΣK = 5
H = m
25.Valeur temps de l'argentMoyen
ans0123…16PV = ?€500€500€500€500

Une annuité verse €500 à la fin de chaque année pendant 16 ans. Le taux d’intérêt est de 10 % par an. Trouvez la valeur actuelle PV de l’annuité.

A = €500i = 10%n = 16
PV = €
26.Valeur temps de l'argentDifficile
mois0123…276€250€250€250FV = ?

Tu épargnes €250 à la fin de chaque mois pendant 23 ans. Le compte rapporte 7,2 % par an, capitalisés mensuellement. Combien as-tu épargné à la fin ? Calcule FV.

A = €2507,2% / 12N = 276
FV = €
27.VAN et TRIMoyen
ans012345−50 00010 00010 00010 00010 00020 000

Une machine coûte €50 000 aujourd’hui. Elle génère €10 000 à la fin de chaque année pendant 5 ans et peut ensuite être revendue €10 000. Le coût du capital est de 10 %. Trouvez la valeur actuelle nette NPV.

C0 = €50 000CF = €10 000S = €10 000n = 5r = 10%
NPV = €
28.VAN et TRIDifficile
ans012−25 00015 00018 000

Un projet coûte €25 000 et rapporte €15 000, €18 000 à la fin des années 1 à 2. Calcule son taux de rendement interne IRR en pourcentage.

CF0 = −25 000CF1 = 15 000CF2 = 18 000
IRR = %
29.Loi normaleMoyen
25,133,5P = ?

On suppose que les délais de livraison suivent une loi normale de moyenne 32 min et d’écart-type 6 min. Quelle proportion se situe entre 25,1 et 33,5 min ? Donnez P sous forme décimale.

μ = 32σ = 6x1 = 25,1x2 = 33,5
P =
30.Loi normaleDifficile
157164171178185192199cmhaut 75%

Les les tailles des hommes adultes suivent une loi normale de moyenne 178 cm et d’écart type 7 cm. Faites glisser le seuil pour que les 75 % les plus élevés (zone colorée) soient à sa droite. Trouvez le seuil x.

μ = 178 cmσ = 7 cm75%
x = cm

3Solutions

1.Réactions d’appui des poutres

Réponse: RA = 29,38 kN

Équilibre statique : un corps au repos vérifie ΣFx = 0, ΣFy = 0 et ΣM = 0 par rapport à tout point. Prendre les moments par rapport à un appui élimine sa réaction de l’équation.

P1​ = 40 kNP2​ = 25 kNABRA​RB​2 m0,5 m1,5 m

Schéma du corps libre

Remplacez les appuis par des réactions. Un appui simple donne une réaction verticale ; avec des charges uniquement verticales, l’articulation ne donne aussi qu’une réaction verticale.

Équilibre

Moments par rapport à A, positifs dans le sens antihoraire. Puis équilibre des forces verticales.

ΣMA = 0: RB·4 = 40·2 + 25·2,5
RB = 142,5/4 = 35,63 kN
ΣFy = 0: RA = 65 − 35,63 = 29,38 kN

Réponse

RA = 29,38 kN
2.Réactions d’appui des poutres

Réponse: RB = 33,5 kN

Équilibre statique : un corps au repos vérifie ΣFx = 0, ΣFy = 0 et ΣM = 0 par rapport à tout point. Prendre les moments par rapport à un appui élimine sa réaction de l’équation.

w = 10 kN/mP = 25 kNABRA​RB​2 m0,5 m2,5 m

Schéma du corps libre

Remplacez les appuis par des réactions. Un appui simple donne une réaction verticale ; avec des charges uniquement verticales, l’articulation ne donne aussi qu’une réaction verticale.

Équilibre

Moments par rapport à A, positifs dans le sens antihoraire. Puis équilibre des forces verticales.

Résultante de la charge répartie : W = w·ℓ = 10·3 = 30 kN, appliquée en x̄ = 3,5 m
ΣMA = 0: RB·5 = 25·2,5 + 10·3·3,5
RB = 167,5/5 = 33,5 kN
ΣFy = 0: RA = 55 − 33,5 = 21,5 kN

Réponse

RB = 33,5 kN
3.Treillis : méthode des nœuds

Réponse: barre CG

Barres à effort nul : à un nœud, les forces doivent s’équilibrer dans toutes les directions. Si un nœud n’a ni charge ni appui, et que deux de ses trois barres sont alignées, alors l’équilibre perpendiculairement à cette ligne ne fait intervenir que la troisième barre, donc son effort est nul. Si seulement deux barres se rejoignent à un nœud non chargé et qu’elles ne sont pas alignées, les deux sont nulles.

Nœud C

BC et CD sont sur une même droite et le nœud ne porte aucune charge. L’équilibre des forces perpendiculairement à cette droite ne laisse que CG.

ΣF⊥ = 0 → FCG = 0

Vérification avec la méthode des nœuds

La résolution de tous les nœuds donne ces efforts dans les barres (T = traction, C = compression).

AB: 30 kN (T), BC: 20 kN (T), CD: 20 kN (T), DE: 10 kN (T), FG: 30 kN (C), GH: 10 kN (C), AF: 42,43 kN (C), HE: 14,14 kN (C), BF: 10 kN (C), CG: 0, DH: 10 kN (T), BG: 14,14 kN (T), DG: 14,14 kN (C)

Réponse

Barre à effort nul: CG
4.Treillis : méthode des nœuds

Réponse: barre CG

Barres à effort nul : à un nœud, les forces doivent s’équilibrer dans toutes les directions. Si un nœud n’a ni charge ni appui, et que deux de ses trois barres sont alignées, alors l’équilibre perpendiculairement à cette ligne ne fait intervenir que la troisième barre, donc son effort est nul. Si seulement deux barres se rejoignent à un nœud non chargé et qu’elles ne sont pas alignées, les deux sont nulles.

Nœud C

BC et CD sont sur une même droite et le nœud ne porte aucune charge. L’équilibre des forces perpendiculairement à cette droite ne laisse que CG.

ΣF⊥ = 0 → FCG = 0

Vérification avec la méthode des nœuds

La résolution de tous les nœuds donne ces efforts dans les barres (T = traction, C = compression).

AB: 30 kN (T), BC: 35 kN (T), CD: 35 kN (T), DE: 30 kN (T), FG: 60 kN (C), GH: 60 kN (C), AF: 84,85 kN (C), HE: 42,43 kN (C), BF: 20 kN (T), CG: 0, DH: 5 kN (T), BG: 7,071 kN (C), DG: 7,071 kN (C)

Réponse

Barre à effort nul: CG
5.Effort tranchant et moment fléchissant

Réponse: Mx = 13,75 kN·m

Méthode des coupures : coupez la poutre là où vous voulez les efforts internes et gardez un côté. L’effort tranchant V équilibre les forces verticales de ce côté, et le moment fléchissant M équilibre leurs moments par rapport à la coupe.

Réactions d’appui

Équilibre de toute la poutre.

Résultante de la charge répartie : W = w·ℓ = 10·6 = 60 kN, appliquée en x̄ = 3 m
ΣMA = 0: RB·6 = 10·6·3
RB = 180/6 = 30 kN
ΣFy = 0: RA = 60 − 30 = 30 kN
w = 10 kN/mABRA​ = 30RB​ = 30coupe0,5 m5,5 m

Couper en x = 0,5 m et garder la partie gauche

Seules les forces à gauche de la coupe apparaissent. Une portion de charge répartie agit comme une force au milieu de cette portion.

M = RA·x − (chaque charge à gauche de la coupe × sa distance à la coupe)
Mx = 30·0,5 − 10·0,5·0,25 = 13,75 kN·m

Réponse

Mx = 13,75 kN·m
6.Effort tranchant et moment fléchissant

Réponse: E (x = 4 m)

Plus grand moment fléchissant : M change de pente partout où l’effort tranchant change, donc ses pics se situent là où l’effort tranchant passe par zéro : sous une charge ponctuelle, à l’intérieur d’une charge répartie, ou sur un appui d’un porte-à-faux. À l’encastrement d’une console, le moment est le plus grand au mur. Comparez la valeur de M à ces endroits, positif ou négatif.

Réactions d’appui

Prenez les moments autour d’un appui, puis utilisez l’équilibre des forces verticales.

R1 = 6,25 kN, R2 = 83,75 kN

Moment fléchissant à chaque repère

Additionnez les moments de toutes les forces d’un côté de la coupe. Positif quand la poutre fléchit vers le bas, négatif sinon.

MA = 0, MB = 1,25, MC = −7,5, MD = −26,25, ME = −70 kN·m, MF = −35, MG = 0

Réponse

Repère E: ME = −70 kN·m
7.Flèche d’une poutre

Réponse: δmax = 1,406 mm

Flèche des poutres : les flèches s’obtiennent en intégrant deux fois la courbure M/(EI). Les cas courants sont tabulés, par exemple PL³/(3EI) pour une console avec charge en bout et 5wL⁴/(384EI) pour une poutre sur deux appuis sous charge uniforme. Les flèches dues à des charges différentes s’additionnent (superposition).

Unités cohérentes

Travaillez en N et mm : P en N, w en N/mm (kN/m = N/mm), L en mm, E en N/mm² (GPa × 1000), I en mm⁴.

w = 2 N/mm, L = 6000 mm
EI = 2,4 × 10¹³ N·mm²

Flèche

δmax = 5wL⁴/(384EI) = 5·2·6000⁴/(384·2,4 × 10¹³) = 1,406 mm

Réponse

δmax = 1,406 mm
8.Flèche d’une poutre

Réponse: hreq = 248,5 mm

Flèche des poutres : les flèches s’obtiennent en intégrant deux fois la courbure M/(EI). Les cas courants sont tabulés, par exemple PL³/(3EI) pour une console avec charge en bout et 5wL⁴/(384EI) pour une poutre sur deux appuis sous charge uniforme. Les flèches dues à des charges différentes s’additionnent (superposition).

Unités cohérentes

Travaillez en N et mm : P en N, w en N/mm (kN/m = N/mm), L en mm, E en N/mm² (GPa × 1000), I en mm⁴.

w = 1,5 N/mm, L = 6000 mm, E = 11000 N/mm²

Flèche admissible

δallow = L/250 = 6000/250 = 24 mm

Moment quadratique nécessaire

Ireq = 5wL⁴/(384·E·δallow) = 5·1,5·6000⁴/(384·11000·24) = 9,588 × 10⁷ mm⁴

Hauteur requise

bh³/12 = Ireq → h = (12·9,588 × 10⁷/75)1/3 = 248,5 mm

Réponse

hreq = 248,5 mm

En pratique, choisissez la hauteur normalisée immédiatement supérieure à cette valeur.

9.Flambement des poteaux

Réponse: Pcr = 12,21 kN

Flambement d’Euler : un poteau élancé devient instable à Pcr = π²EI/(KL)², où KL est la longueur de flambement : K = 1 pour articulé–articulé, 2 pour encastré–libre, 0,7 pour encastré–articulé et 0,5 pour encastré–encastré. Il flambe autour de l’axe ayant le plus petit I. La formule vaut pour les poteaux élancés, dont la contrainte critique reste sous la limite d’élasticité.

Plus petit moment quadratique

Une section circulaire a le même I par rapport à tout axe.

I = πd⁴/64 = π·60⁴/64 = 636173 mm⁴

Longueur de flambement

KL = 2·3000 = 6000 mm

Charge critique

Pcr = π²EI/(KL)² = π²·70000·636173/6000² = 12209 N = 12,21 kN

Réponse

Pcr = 12,21 kN
10.Flambement des poteaux

Réponse: d = 59,02 mm

Flambement d’Euler : un poteau élancé devient instable à Pcr = π²EI/(KL)², où KL est la longueur de flambement : K = 1 pour articulé–articulé, 2 pour encastré–libre, 0,7 pour encastré–articulé et 0,5 pour encastré–encastré. Il flambe autour de l’axe ayant le plus petit I. La formule vaut pour les poteaux élancés, dont la contrainte critique reste sous la limite d’élasticité.

Charge critique nécessaire

Pcr = n·P = 2·105000 = 210000 N
KL = 0,7·2000 = 1400 mm

Isoler le diamètre

d = (64·n·P·(KL)²/(π³E))^(1/4) = (64·210000·1400²/(π³·70000))^(1/4) = 59,02 mm

Réponse

d = 59,02 mm

Vérification : l’élancement KL/r vaut 94,88, le poteau est donc élancé et Euler s’applique.

11.Centre de gravité et moment quadratique

Réponse: Ix = 329,8 × 10⁶ mm⁴

Sections avec trous : traitez un trou comme une aire négative. Le centre de gravité est ȳ = (A₁y₁ − A₂y₂)/(A₁ − A₂), avec A₁, y₁ pour la plaque pleine et A₂, y₂ pour le trou. Pour le moment quadratique par rapport à l’axe passant par le centre de gravité, utilisez le théorème des axes parallèles pour chaque partie et soustrayez le trou : I = (Ic1 + A₁d₁²) − (Ic2 + A₂d₂²), où d est la distance du centre de gravité propre de chaque partie à l’axe passant par ȳ. Un rectangle a Ic = bh³/12 et un cercle Ic = πd⁴/64.

Centre de gravité

ȳ = (45000·150 − 1963·90)/(45000 − 1963) = 152,7 mm

Plaque pleine par rapport à ȳ

150·300³/12 + 45000·−2,737² = 337,8 × 10⁶ mm⁴

Trou par rapport à ȳ

π·50⁴/64 + 1963·−62,74² = 8,035 × 10⁶ mm⁴

Soustraire

Ix = 329,8 × 10⁶ mm⁴

Réponse

Ix = 329,8 × 10⁶ mm⁴
12.Centre de gravité et moment quadratique

Réponse: σhaut = 185,9 MPa

Sections composées : découpez la section en rectangles. Le centre de gravité est la moyenne pondérée par les aires ȳ = ΣAᵢyᵢ/ΣAᵢ. Le moment quadratique par rapport à l’axe passant par le centre de gravité additionne pour chaque partie son propre bh³/12 et son terme de Huygens A·d², où d est la distance entre le centre de gravité de la partie et celui de la section. La contrainte de flexion vaut σ = M·y/I.

Découper en deux rectangles

Mesurez chaque y depuis le bord inférieur.

semelle: Af = 100·20 = 2000 mm², yf = 120 + 20/2 = 130 mm
âme: Aw = 8·120 = 960 mm², yw = 120/2 = 60 mm

Centre de gravité

ȳ = (Afyf + Awyw)/(Af + Aw) = (2000·130 + 960·60)/2960 = 107,3 mm

Théorème de Huygens

semelle: 100·20³/12 + 2000·(130 − 107,3)² = 1,097 × 10⁶ mm⁴
âme: 8·120³/12 + 960·(60 − 107,3)² = 3,3 × 10⁶ mm⁴
Ix = 1,097 × 10⁶ + 3,3 × 10⁶ = 4,397 × 10⁶ mm⁴

Contrainte de flexion

Le bord supérieur est à h − ȳ de l’axe.

y = 140 − 107,3 = 32,7 mm
σ = M·y/I = 2,5 × 10⁷·32,7/4,397 × 10⁶ = 185,9 MPa

Réponse

σhaut = 185,9 MPa
13.Contrainte effective dans les sols

Réponse: σ′ = 91,14 kPa

Contrainte effective (Terzaghi) : le squelette du sol porte σ′ = σ − u. La contrainte totale σ est le poids de tout ce qui se trouve au-dessus du point, Σγ·h, avec le poids volumique sec au-dessus de la nappe et le poids volumique saturé en dessous. Sous la nappe, la pression interstitielle est hydrostatique : u = γw·(profondeur sous la nappe).

Contrainte totale

Additionnez le poids de chaque couche de sol au-dessus de X. Au-dessus de la nappe, prenez le poids volumique sec ; en dessous, le saturé.

σ = γd·zw + γsat·(z − zw) = 16,5·2 + 19,5·6 = 150 kPa

Pression interstitielle

La pression de l’eau croît avec la profondeur sous la nappe.

u = γw·(z − zw) = 9,81·6 = 58,86 kPa

Contrainte effective

σ′ = σ − u = 150 − 58,86 = 91,14 kPa

Réponse

σ′ = 91,14 kPa
14.Contrainte effective dans les sols

Réponse: σ = 165 kPa

Contrainte effective (Terzaghi) : le squelette du sol porte σ′ = σ − u. La contrainte totale σ est le poids de tout ce qui se trouve au-dessus du point, Σγ·h, avec le poids volumique sec au-dessus de la nappe et le poids volumique saturé en dessous. Sous la nappe, la pression interstitielle est hydrostatique : u = γw·(profondeur sous la nappe).

Contrainte totale

Additionnez le poids de chaque couche de sol au-dessus de X. Au-dessus de la nappe, prenez le poids volumique sec ; en dessous, le saturé.

σ = γd·4 + γsat,sand·2 + γsat,clay·3,5
σ = 16·4 + 19·2 + 18·3,5 = 165 kPa

Réponse

σ = 165 kPa
15.Tassement de consolidation

Réponse: S = 38,76 mm

Consolidation primaire d’une couche d’argile d’épaisseur H, avec la contrainte effective au milieu de la couche : σ′f = σ′0 + Δσ. Argile normalement consolidée : S = Cc·H/(1 + e0)·log₁₀(σ′f/σ′0). Une argile surconsolidée se recomprime selon Cr jusqu’à la pression de préconsolidation σ′p et ne suit Cc qu’au-delà. Temps : t = Tv·Hdr²/cv, où le chemin de drainage Hdr vaut H/2 lorsque l’eau peut s’évacuer en haut et en bas, et H lorsqu’une seule face est drainante.

Comparer avec la pression de préconsolidation

σ′f = 80 + 45 = 125 kPa ≤ 130 kPa

Tassement

L’argile reste sur sa droite de recompression.

S = Cr·H/(1 + e0)·log₁₀(σ′f/σ′0) = 0,05·7/(1 + 0,75)·log₁₀(125/80) = 38,76 mm

Réponse

S = 38,76 mm
16.Tassement de consolidation

Réponse: t = 20,78 ans

Consolidation primaire d’une couche d’argile d’épaisseur H, avec la contrainte effective au milieu de la couche : σ′f = σ′0 + Δσ. Argile normalement consolidée : S = Cc·H/(1 + e0)·log₁₀(σ′f/σ′0). Une argile surconsolidée se recomprime selon Cr jusqu’à la pression de préconsolidation σ′p et ne suit Cc qu’au-delà. Temps : t = Tv·Hdr²/cv, où le chemin de drainage Hdr vaut H/2 lorsque l’eau peut s’évacuer en haut et en bas, et H lorsqu’une seule face est drainante.

Chemin de drainage

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

Durée

t = Tv·Hdr²/cv = 0,848·3,5²/0,5 = 20,78 ans

Réponse

t = 20,78 ans
17.Poussée hydrostatique

Réponse: F = 40,47 kN

Force hydrostatique sur une surface plane : F = ρ·g·yc·A. Elle agit au centre de poussée, ycp = yc + Ic/(ycA), toujours situé sous le centre de gravité.

Profondeur du centre de gravité et aire

yc = d + H/2 = 2 + 1,5/2 = 2,75 m
A = H·b = 1,5·1 = 1,5 m²
vanned = 2 mH = 1,5 mF

Force résultante

F = ρ·g·yc·A = 1000·9,81·2,75·1,5 = 40,47 kN

Réponse

F = 40,47 kN
18.Poussée hydrostatique

Réponse: F = 67,44 kN

Force hydrostatique sur une surface plane : F = ρ·g·yc·A. Elle agit au centre de poussée, ycp = yc + Ic/(ycA), toujours situé sous le centre de gravité.

Profondeur du centre de gravité et aire

yc = d + H/2 = 1,5 + 2,5/2 = 2,75 m
A = H·b = 2,5·1 = 2,5 m²
vanned = 1,5 mH = 2,5 mF

Force résultante

F = ρ·g·yc·A = 1000·9,81·2,75·2,5 = 67,44 kN

Réponse

F = 67,44 kN
19.Frottement en conduite et pertes de charge

Réponse: hf = 6,197 m

Écoulement en conduite : le nombre de Reynolds Re = V·D/ν = ρ·V·D/μ distingue l’écoulement laminaire (Re inférieur à environ 2000) de l’écoulement turbulent (au-dessus d’environ 4000). Le frottement le long d’une conduite provoque la perte de charge de Darcy–Weisbach hf = f·(L/D)·V²/(2g). Les raccords, les vannes, l’entrée et la sortie ajoutent des pertes de charge singulières hm = ΣK·V²/(2g). Entre les surfaces libres de deux réservoirs, l’équation de l’énergie donne Δz = hf + hm, perte de sortie K = 1 comprise.

Vitesse moyenne

A = π·0,2²/4 = 0,03142 m²
V = Q/A = 0,04/0,03142 = 1,273 m/s

Hauteur cinétique

V²/(2g) = 1,273²/(2·9,81) = 0,08263 m

Darcy–Weisbach

hf = f·(L/D)·V²/(2g) = 0,015·(1000/0,2)·1,273²/(2·9,81) = 6,197 m

Réponse

hf = 6,197 m
20.Frottement en conduite et pertes de charge

Réponse: Q = 82,8 L/s

Écoulement en conduite : le nombre de Reynolds Re = V·D/ν = ρ·V·D/μ distingue l’écoulement laminaire (Re inférieur à environ 2000) de l’écoulement turbulent (au-dessus d’environ 4000). Le frottement le long d’une conduite provoque la perte de charge de Darcy–Weisbach hf = f·(L/D)·V²/(2g). Les raccords, les vannes, l’entrée et la sortie ajoutent des pertes de charge singulières hm = ΣK·V²/(2g). Entre les surfaces libres de deux réservoirs, l’équation de l’énergie donne Δz = hf + hm, perte de sortie K = 1 comprise.

Coefficients de perte de charge

f·L/D = 0,022·100/0,15 = 14,67
ΣK = 0,5 + 2·0,3 + 2 + 1,0 = 4,1

Équation de l’énergie

Les deux surfaces sont à l’air libre et pratiquement au repos ; tout Δz est donc perdu dans la conduite.

21 = (14,67 + 4,1)·V²/(2·9,81)
V = √(2·9,81·21/18,77) = 4,686 m/s

Débit

Q = V·π·D²/4 = 4,686·0,01767 = 0,0828 m³/s = 82,8 L/s

Réponse

Q = 82,8 L/s
21.Écoulement à surface libre (Manning)

Réponse: Q = 25,62 m³/s

Formule de Manning (SI) : pour un écoulement uniforme dans un canal à surface libre, V = (1/n)·R2/3·S1/2 et Q = A·V, avec n le coefficient de rugosité, S la pente du fond (m/m) et R = A/P le rayon hydraulique : section mouillée divisée par le périmètre mouillé. Seule la paroi en contact avec l’eau compte dans P, pas la surface libre. Rectangle : A = b·y, P = b + 2y. Trapèze de fruit des berges z:1 (horizontal:vertical) : A = (b + z·y)·y, P = b + 2y·√(1 + z²). Une conduite circulaire pleine ou à moitié pleine a R = D/4.

Géométrie

A = (b + z·y)·y = (5 + 1·2,2)·2,2 = 15,84 m²
P = b + 2y·√(1 + z²) = 5 + 2·2,2·√(1 + 1²) = 11,22 m
R = A/P = 1,411 m

Vitesse

V = (1/0,022)·1,4112/3·0,00081/2 = 1,618 m/s

Débit

Q = A·V = 15,84·1,618 = 25,62 m³/s

Réponse

Q = 25,62 m³/s
22.Écoulement à surface libre (Manning)

Réponse: S = 0,005343 m/m

Formule de Manning (SI) : pour un écoulement uniforme dans un canal à surface libre, V = (1/n)·R2/3·S1/2 et Q = A·V, avec n le coefficient de rugosité, S la pente du fond (m/m) et R = A/P le rayon hydraulique : section mouillée divisée par le périmètre mouillé. Seule la paroi en contact avec l’eau compte dans P, pas la surface libre. Rectangle : A = b·y, P = b + 2y. Trapèze de fruit des berges z:1 (horizontal:vertical) : A = (b + z·y)·y, P = b + 2y·√(1 + z²). Une conduite circulaire pleine ou à moitié pleine a R = D/4.

Rayon hydraulique

R = D/4 = 0,3/4 = 0,075 m

Résoudre Manning pour S

S = (n·V/R2/3)² = (0,013·1/0,1778)² = 0,005343

Réponse

S = 0,005343

Cela correspond à une pente de 5,343 m par kilomètre.

23.Pompes et puissance de pompage

Réponse: Pshaft = 4,088 kW

Puissance d’une pompe : la puissance transmise à l’eau est la puissance hydraulique Ph = ρ·g·Q·H = Q·Δp. L’arbre doit fournir davantage, car la pompe a des pertes : Pshaft = Ph/ηpump, et le moteur absorbe Pel = Pshaft/ηmotor. La hauteur manométrique H découle de l’équation de l’énergie : hauteur géométrique + hauteur de pression + toutes les pertes de charge par frottement et singulières.

Puissance hydraulique

Ph = ρ·g·Q·H = 1000·9,81·0,03·10 = 2,943 kW

Puissance sur l’arbre

Pshaft = Ph/η = 2,943/0,72 = 4,088 kW

Réponse

Pshaft = 4,088 kW
24.Pompes et puissance de pompage

Réponse: H = 6,9 m

Puissance d’une pompe : la puissance transmise à l’eau est la puissance hydraulique Ph = ρ·g·Q·H = Q·Δp. L’arbre doit fournir davantage, car la pompe a des pertes : Pshaft = Ph/ηpump, et le moteur absorbe Pel = Pshaft/ηmotor. La hauteur manométrique H découle de l’équation de l’énergie : hauteur géométrique + hauteur de pression + toutes les pertes de charge par frottement et singulières.

Vitesse

V = Q/A = 0,04/0,03142 = 1,273 m/s
V²/(2g) = 0,08263 m

Pertes de charge

hL = (f·L/D + ΣK)·V²/(2g) = (18 + 5)·0,08263 = 1,9 m

Hauteur manométrique de la pompe

Les deux surfaces sont à l’air libre et pratiquement au repos ; les termes de pression et de vitesse disparaissent donc.

H = Δz + hL = 5 + 1,9 = 6,9 m

Réponse

H = 6,9 m
25.Valeur temps de l'argent

Réponse: PV = 3912 €

Valeur temps de l'argent : l'argent d'aujourd'hui vaut plus que la même somme plus tard, car il peut rapporter des intérêts. Avec un taux i par période, un montant croît en FV = PV·(1 + i)n. Une suite de paiements égaux (une annuité) s'évalue en additionnant chaque paiement, ce qui donne les formules d'annuités.

Facteur d’annuité

(1 − (1 + i)−n)/i = (1 − 0,2176)/0,1 = 7,824

Valeur actuelle

PV = 500·7,824 = €3 911,85

Réponse

PV = €3 911,85
26.Valeur temps de l'argent

Réponse: FV = 175519 €

Valeur temps de l'argent : l'argent d'aujourd'hui vaut plus que la même somme plus tard, car il peut rapporter des intérêts. Avec un taux i par période, un montant croît en FV = PV·(1 + i)n. Une suite de paiements égaux (une annuité) s'évalue en additionnant chaque paiement, ce qui donne les formules d'annuités.

Taux mensuel et nombre de versements

i = 0,07200000000000001/12 = 0,006
N = 12·23 = 276

Valeur future des versements

FV = A·((1 + i)N − 1)/i = 250·(5,212 − 1)/0,006 = €175 519,14

Réponse

FV = €175 519,14

Tu as versé toi-même €69 000 ; le reste, ce sont des intérêts.

27.VAN et TRI

Réponse: NPV = −5883 €

Valeur actuelle nette : actualise chaque flux de trésorerie à aujourd'hui avec le taux de rendement exigé r, puis additionne : NPV = Σ CFₜ/(1 + r)ᵗ. Un projet avec NPV > 0 rapporte plus que r et crée de la valeur. Le taux de rendement interne (TRI) est le taux pour lequel NPV = 0.

Valeur actuelle des flux annuels

10 000·3,791 = 37 907,87

Valeur actuelle de la valeur résiduelle

10 000/1,611 = 6 209,21

NPV

NPV = −50 000 + 37 907,87 + 6 209,21 = −€5 882,92

Réponse

NPV = −€5 882,92
28.VAN et TRI

Réponse: IRR = 20 %

Valeur actuelle nette : actualise chaque flux de trésorerie à aujourd'hui avec le taux de rendement exigé r, puis additionne : NPV = Σ CFₜ/(1 + r)ᵗ. Un projet avec NPV > 0 rapporte plus que r et crée de la valeur. Le taux de rendement interne (TRI) est le taux pour lequel NPV = 0.

Encadrer le TRI

La VAN baisse quand le taux augmente, donc le TRI se trouve entre un taux à VAN positive et un taux à VAN négative.

NPV(15%) = 1 654,06
NPV(20%) = 0,00

Resserrer

L'interpolation linéaire donne une première estimation ; la répéter (ou utiliser la fonction TRI d'une calculatrice) donne le taux exact.

IRR ≈ 15 + 5·1 654,06/(1 654,06 − (0,00)) = 20%
exact: NPV(20%) = 0 → IRR = 20%

Réponse

IRR = 20%
29.Loi normale

Réponse: P = 0,4736

Loi normale : transformez une valeur x en score z, z = (x − μ)/σ, qui compte le nombre d’écarts-types par rapport à la moyenne. Une table de z (ou Φ(z)) donne l’aire à gauche de z, c’est-à-dire P(X < x). L’aire à droite vaut 1 − Φ(z), et l’aire entre deux valeurs est la différence de leurs deux aires.

Scores z

z₁ = (25,1 − 32)/6 = −1,15
z₂ = (33,5 − 32)/6 = 0,25

Aire entre les deux valeurs

P = Φ(0,25) − Φ(−1,15) = 0,5987 − 0,1251 = 0,4736

Réponse

P = 0,4736
30.Loi normale

Réponse: x = 173,3 cm

D’une aire à z : Φ(z) est l’aire à gauche de z. Pour une aire A de la queue gauche, trouvez dans la table le z tel que Φ(z) = A. Une aire A de la queue droite signifie Φ(z) = 1 − A. Une aire centrale A entre −z et z laisse (1 − A)/2 dans chaque queue, donc Φ(z) = (1 + A)/2. Pour une valeur x, utilisez x = μ + zσ.

Aire à gauche

Φ(z) = 0,25

z d’après la table

z ≈ −0,67

Retour aux unités d’origine

x = 178 − 0,67·7 = 173,3 cm

Réponse

x = 173,3 cm

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