priimti, kai NPV > 0 (arba IRR > reikalaujama grąža)
Metodas
Išvardykite visus pinigų srautus su jų metais; investicija 0 metais yra neigiama.
Diskontuokite kiekvieną pinigų srautą: CFt/(1 + r)t.
Sudėkite juos ir gausite NPV. Teigiama vertė reiškia, kad projektas uždirba daugiau nei r.
IRR raskite bandymų arba interpoliavimo būdu – tai norma, kuriai esant NPV lygi nuliui.
Normalusis skirstinys
z įvertis
z = (x − μ)/σ
Mažiau nei x
P(X < x) = Φ(z)
Daugiau nei x
P(X > x) = 1 − Φ(z)
Tarp
Φ(z2) − Φ(z1)
Procentilis
x = μ + z·σ
Metodas
Reikšmę paverskite z įverčiu: z = (x − μ)/σ.
Lentelėje raskite Φ(z) – plotą į kairę nuo z.
Plotui į dešinę naudokite 1 − Φ(z); intervalui atimkite du plotus į kairę.
Procentiliui spręskite atvirkščiai: raskite plotą atitinkantį z, tada x = μ + z·σ.
2Uždaviniai
1.Sijų atramų reakcijosVidutinis
Laisvai atremtą siją (šarnyrinė atrama A, ritininė atrama B) veikia tiesiškai kintanti apkrova, mažėjanti nuo 4 kN/m ties A iki nulio ties B. Raskite vertikaliąją atramos reakciją RB.
L = 4 mw0 = 4 kN/m
RB = kN
2.Sijų atramų reakcijosSunkus
Laisvai atremta sija turi šarnyrinę atramą A ir ritininę atramą B. 2 m atstumu nuo A veikia apkrova P, pasvirusi 60° kampu į horizontalę, o 6 m atstumu nuo A – vertikalioji apkrova Q. Raskite kampą α tarp suminės reakcijos jėgos šarnyre A ir horizontalės.
L = 8 mP = 40 kN ties 2 m, θ = 60°Q = 35 kN ties 6 m
tarpatramis = 4 maukštis = 3 mB yra 3 m nuo Avertikalioji apkrova = 30 kN
FAC = kN
4.Santvara: mazgų metodasSunkus
Mazgų metodu raskite jėgą FAB strype AB. Tempimą nurodykite teigiamu, gniuždymą – neigiamu.
tarpatramis = 5 maukštis = 3 mB yra 3 m nuo Avertikalioji apkrova = 55 kNhorizontalioji apkrova = 5 kN →
FAB = kN
5.Skersinė jėga ir lenkimo momentasVidutinis
Žymės nuo A iki G padalija siją į šešias lygias dalis. Ties kuria žyme lenkimo momentas yra didžiausias dydžiu, įlenkiantis ar išlenkiantis? Spustelėkite ją diagramoje.
55 kN @ 2 m6 kN/m, 0–6 m
1A (x = 0 m)
2B (x = 1 m)
3C (x = 2 m)
4D (x = 3 m)
5E (x = 4 m)
6F (x = 5 m)
7G (x = 6 m)
6.Skersinė jėga ir lenkimo momentasSunkus
Žymės nuo A iki G padalija siją į šešias lygias dalis. Ties kuria žyme lenkimo momentas yra didžiausias dydžiu, įlenkiantis ar išlenkiantis? Spustelėkite ją diagramoje.
45 kN @ 0 m40 kN @ 6 m25 kN @ 4 m
1A (x = 0 m)
2B (x = 1 m)
3C (x = 2 m)
4D (x = 3 m)
5E (x = 4 m)
6F (x = 5 m)
7G (x = 6 m)
7.Sijos įlinkisVidutinis
Laisvai atremta sija visu tarpatramiu apkrauta tolygiai išskirstyta apkrova w. Raskite didžiausią įlinkį δmax tarpatramio viduryje.
w = 2 kN/mL = 5 mE = 11 GPa (konstrukcinė mediena)I = 120 × 10⁶ mm⁴
δmax = mm
8.Sijos įlinkisSunkus
Laisvai atremta stačiakampio skerspjūvio medinė sija, 75 mm pločio, visu tarpatramiu apkrauta tolygiai išskirstyta apkrova w. Jos įlinkis tarpatramio viduryje negali viršyti tarpatramis/250. Raskite mažiausią skerspjūvio aukštį hreq.
w = 1,5 kN/mL = 3,5 mE = 11 GPa (konstrukcinė mediena)b = 75 mm
hreq = mm
9.Kolonų klupimasVidutinis
L ilgio kolona iš medžiagos (plienas) yra įtvirtinta abiejuose galuose. Pagal Oilerio formulę raskite jos kritinę klupimo jėgą Pcr.
L = 4 mE = 200 GPa (plienas)b × h = 25 × 80 mm
Pcr = kN
10.Kolonų klupimasSunkus
L ilgio kolona iš medžiagos (aliuminis) yra šarnyriškai atremta abiejuose galuose. Raskite jos liaunį ir kritinį klupimo įtempį σcr pagal Oilerio formulę.
L = 3 mE = 70 GPa (aliuminis)d = 30 mm
σcr = MPa
11.Svorio centras ir inercijos momentasVidutinis
100 mm × 150 mm plokštė turi apvalią 50 mm skersmens skylę vertikalioje simetrijos ašyje, kurios centras yra 105 mm virš apačios. Raskite ploto inercijos momentą Ix horizontaliosios ašies, einančios per svorio centrą, atžvilgiu.
b = 100 mmh = 150 mmd = 50 mmskylės centras: y = 105 mm
Ix = × 10⁶ mm⁴
12.Svorio centras ir inercijos momentasSunkus
Simetriško dvitėjo skerspjūvio lentynos yra 110 mm pločio ir 16 mm storio, bendrasis aukštis 400 mm, o sienelės storis 12 mm. Jį veikia 100 kN·m lenkimo momentas ašies x atžvilgiu. Raskite lenkimo įtempio didumą σj sienelės ir viršutinės lentynos sandūroje.
5,5 m storio perkonsoliduoto molio sluoksnio Cc = 0,2, Cr = 0,03 ir e₀ = 0,8. Jo viduryje efektyvusis vertikalusis įtempis yra 90 kPa , o prieškonsolidacinis slėgis yra 160 kPa. Naujas pastatas sluoksnio viduryje padidina vertikalųjį įtempį 170 kPa. Raskite pirminės konsolidacijos nuosėdį S mm.
6,5 m storio molio sluoksnio konsolidacijos koeficientas cv = 2,5 m²/metus. Jis slūgso ant nelaidžios uolienos, virš jo – smėlis, todėl vanduo išteka tik viršuje. 80% vidutinei konsolidacijai laiko faktorius Tv = 0,567. Per kiek metų t sluoksnis pasieks 80% konsolidaciją?
Vertikali stačiakampė 1 m pločio sklendė yra rezervuaro su skysčiu (vanduo) sienoje, jos viršutinis kraštas 1,5 m žemiau paviršiaus. Raskite atstojamąją hidrostatinę jėgą F, veikiančią sklendę.
Vertikali stačiakampė 1,5 m pločio sklendė yra rezervuaro su skysčiu (glicerinas) sienoje, jos viršutinis kraštas 1,5 m žemiau paviršiaus. Raskite atstojamąją hidrostatinę jėgą F, veikiančią sklendę.
19.Trintis vamzdžiuose ir slėgio nuostoliaiVidutinis
Vanduo 120 L/s debitu teka 150 m ilgio vamzdžiu, kurio vidinis skersmuo 300 mm. Imkite Darsi trinties koeficientą f = 0,018 ir g = 9,81 m/s². Raskite trinties slėgio aukščio nuostolius hf.
Du atviri rezervuarai sujungti 150 m ilgio vamzdžiu, kurio vidinis skersmuo 150 mm, o Darsi trinties koeficientas f = 0,022. Vietiniai nuostoliai: aštriabriaunis įtekėjimas (K = 0,5), 4 alkūnės (K = 0,3 kiekviena), sklendė (K = 5) ir ištekėjimas į žemutinį rezervuarą (K = 1,0). Imkite g = 9,81 m/s². Koks vandens lygių skirtumas Δz tarp rezervuarų užtikrina 20 L/s debitą?
Trapecinio žvyras kanalo dugno plotis 1,5 m, o šlaitų nuolydis 3:1 (horizontalusis:vertikalusis). Vanduo teka tolygiai 0,5 m gylyje. Manningo n = 0,025, dugno nuolydis S = 0,0015. Raskite debitą Q m³/s.
b = 1,5 my = 0,5 mz = 3n = 0,025S = 0,0015
Q = m³/s
22.Tekėjimas atvirais kanalais (Manningas)Sunkus
Trapecinis velėna išklotas gruntas kanalas, kurio dugno plotis 3,5 m, o šlaitų nuolydis 1:1 (horizontalusis:vertikalusis), turi praleisti 12 m³/s tolygiu tekėjimu 2,3 m gylyje. Manningo n = 0,03. Raskite reikiamą dugno nuolydį S (m/m).
Q = 12 m³/sb = 3,5 my = 2,3 mz = 1n = 0,03
S = m/m
23.Siurbliai ir siurblių galiaVidutinis
Bandymo metu siurblys tiekia 100 L/s vandens (ρ = 1000 kg/m³), įveikdamas 14 m slėgio aukštį, o jo velenas naudoja 19,6 kW. Imkite g = 9,81 m/s². Raskite siurblio naudingumo koeficientą η procentais.
Q = 100 L/sH = 14 mPshaft = 19,6 kWg = 9,81 m/s²
η = %
24.Siurbliai ir siurblių galiaSunkus
Siurblys perpumpuoja 20 L/s vandens (ρ = 1000 kg/m³) iš atviro žemutinio rezervuaro į viršutinį baką, kurio vandens paviršius 7 m aukščiau. Vamzdis yra 300 m ilgio, jo vidinis skersmuo 100 mm, o Darsi trinties koeficientas f = 0,025; vietinių nuostolių koeficientų suma ΣK = 6 (įskaitant įtekėjimą ir ištekėjimą). Imkite g = 9,81 m/s². Siurblio naudingumo koeficientas 70%. Raskite veleno galią Pshaft kW.
Anuitetas 17 metų kiekvienų metų pabaigoje moka €500. Palūkanų norma 8% per metus. Raskite anuiteto dabartinę vertę PV.
A = €500i = 8%n = 17
PV = €
26.Pinigų vertė laikeSunkus
€150 000 paskola grąžinama lygiomis mėnesio įmokomis per 20 metus. Palūkanų norma – 4,2 % per metus, kapitalizuojama kas mėnesį. Raskite mėnesio įmoką A.
P = €150 0004,2% / 12N = 240
A = €
27.NPV ir IRRVidutinis
Mašina šiandien kainuoja €60 000. Kiekvienų metų pabaigoje 6 metų ji generuoja €13 500, o po to gali būti parduota už €9 000. Kapitalo kaina 12%. Raskite grynąją dabartinę vertę NPV.
C0 = €60 000CF = €13 500S = €9 000n = 6r = 12%
NPV = €
28.NPV ir IRRSunkus
Projektas kainuoja €50 000 ir 1–2 metų pabaigoje duoda €32 000, €32 000. Raskite jo vidinę grąžos normą IRR procentais.
CF0 = −50 000CF1 = 32 000CF2 = 32 000
IRR = %
29.Normalusis skirstinysVidutinis
Tarkime, kad maišų masės pasiskirstę normaliai, vidurkis 250 g, standartinis nuokrypis 5 g. Kokia dalis reikšmių yra tarp 250,25 ir 255,25 g? P pateikite dešimtaine trupmena.
μ = 250σ = 5x1 = 250,25x2 = 255,25
P =
30.Normalusis skirstinysSunkus
Vyrų ūgis X ir moterų ūgis Y grupėje yra nepriklausomi ir normalieji: X vidurkis 180 cm ir standartinis nuokrypis 10 cm, Y vidurkis 170 cm ir standartinis nuokrypis 12 cm. Raskite tikimybę P, kad X yra didesnis už Y. Suapvalinkite z iki dviejų skaitmenų po kablelio.
μX = 180 cm, σX = 10 cmμY = 170 cm, σY = 12 cm
P =
3Tirpalai
1.Sijų atramų reakcijos
Atsakymas: RB = 2,667 kN
Statinė pusiausvyra: rimties būsenos kūnui ΣFx = 0, ΣFy = 0 ir ΣM = 0 bet kurio taško atžvilgiu. Kiekvieną išskirstytąją apkrovą pakeiskite jos atstojamąja (diagramos plotu), veikiančia apkrovos diagramos svorio centre, ir imkite momentus atramos atžvilgiu, kad tos atramos reakcija dingtų iš lygties.
Trikampės apkrovos atstojamoji
W = ½·4·4 = 8 kN
x̄ = L/3 = 1,333 m
Pusiausvyra
Momentai A atžvilgiu, teigiami prieš laikrodžio rodyklę. Tada vertikaliųjų jėgų pusiausvyra.
ΣMA = 0: RB·4 = 8·1,333
RB = 2,667 kN
RA = 8 − 2,667 = 5,333 kN
Atsakymas
RB = 2,667 kN
2.Sijų atramų reakcijos
Atsakymas: α = 60,06 °
Statinė pusiausvyra: rimties būsenos kūnui ΣFx = 0, ΣFy = 0 ir ΣM = 0 bet kurio taško atžvilgiu. Kiekvieną išskirstytąją apkrovą pakeiskite jos atstojamąja (diagramos plotu), veikiančia apkrovos diagramos svorio centre, ir imkite momentus atramos atžvilgiu, kad tos atramos reakcija dingtų iš lygties.
P dedamosios
Pv = 40·sin 60° = 34,64 kN
Ph = 40·cos 60° = 20 kN
Reakcijos
ΣMA = 0: RB·8 = 34,64·2 + 35·6 → RB = 34,91 kN
Ay = 34,64 + 35 − 34,91 = 34,73 kN
Ax = Ph = 20 kN
Kryptis ties A
α = atan(Ay/Ax) = atan(34,73/20) = 60,06°
Atsakymas
α = 60,06°
3.Santvara: mazgų metodas
Atsakymas: FAC = 7,5 kN
Mazgų metodas: kiekvienas santvaros mazgas yra pusiausvyroje, todėl kiekviename mazge ΣFx = 0 ir ΣFy = 0. Pradėkite nuo mazgo, kuriame ne daugiau kaip dvi nežinomos strypų jėgos. Neigiamas rezultatas reiškia, kad strypas gniuždomas.
Atramų reakcijos
Visos santvaros pusiausvyra. Momentai A atžvilgiu, teigiami prieš laikrodžio rodyklę.
ΣMA = 0: Cy·4 = 30·3 → Cy = 22,5 kN
ΣFy = 0: Ay = 30 − 22,5 = 7,5 kN
Mazgas C
Ritininė atrama duoda tik vertikaliąją reakciją, todėl mazge C yra tik dvi nežinomos strypų jėgos. Tarkite, kad abu tempiami.
sin γ = 3/3,162 = 0,9487, cos γ = 1/3,162 = 0,3162
Mazgų metodas: kiekvienas santvaros mazgas yra pusiausvyroje, todėl kiekviename mazge ΣFx = 0 ir ΣFy = 0. Pradėkite nuo mazgo, kuriame ne daugiau kaip dvi nežinomos strypų jėgos. Neigiamas rezultatas reiškia, kad strypas gniuždomas.
Atramų reakcijos
Visos santvaros pusiausvyra. Momentai A atžvilgiu, teigiami prieš laikrodžio rodyklę.
ΣMA = 0: Cy·5 = 55·3 + 5·3 → Cy = 36 kN
ΣFy = 0: Ay = 55 − 36 = 19 kN
ΣFx = 0: Ax = −5 kN
Mazgas A
Tarkite, kad kiekvienas strypas tempiamas (traukia nuo mazgo). Tik AB turi vertikaliąją dedamąją mazge A.
sin α = 3/4,243 = 0,7071
ΣFy = 0: Ay + FAB·sin α = 0
FAB = −19/0,7071 = −26,87 kN
Atsakymas
FAB = −26,87 kN (gniuždymas)
5.Skersinė jėga ir lenkimo momentas
Atsakymas: C (x = 2 m)
Didžiausias lenkimo momentas: M nuolydis keičiasi ten, kur keičiasi skersinė jėga, todėl jo viršūnės yra ten, kur skersinė jėga kerta nulį: po koncentruota apkrova, paskirstytos apkrovos viduje arba virš gembės atramos. Įtvirtintoje gembės atramoje momentas didžiausias prie sienos. Palyginkite M dydį tose vietose, įlenkiantį ar išlenkiantį.
Atramų reakcijos
Paimkite momentus apie vieną atramą, tada naudokite vertikalių jėgų balansą.
R1 = 54,67 kN, R2 = 36,33 kN
Lenkimo momentas ties kiekviena žyme
Susumuokite visų vienoje pjūvio pusėje esančių jėgų momentus. Įlenkiantis teigiamas, išlenkiantis neigiamas.
MA = 0, MB = 51,67, MC = 97,33 kN·m, MD = 82, ME = 60,67, MF = 33,33, MG = 0
Atsakymas
Žymė C: MC = 97,33 kN·m
6.Skersinė jėga ir lenkimo momentas
Atsakymas: B (x = 1 m)
Didžiausias lenkimo momentas: M nuolydis keičiasi ten, kur keičiasi skersinė jėga, todėl jo viršūnės yra ten, kur skersinė jėga kerta nulį: po koncentruota apkrova, paskirstytos apkrovos viduje arba virš gembės atramos. Įtvirtintoje gembės atramoje momentas didžiausias prie sienos. Palyginkite M dydį tose vietose, įlenkiantį ar išlenkiantį.
Atramų reakcijos
Paimkite momentus apie vieną atramą, tada naudokite vertikalių jėgų balansą.
R1 = 52,5 kN, R2 = 57,5 kN
Lenkimo momentas ties kiekviena žyme
Susumuokite visų vienoje pjūvio pusėje esančių jėgų momentus. Įlenkiantis teigiamas, išlenkiantis neigiamas.
MA = 0, MB = −45 kN·m, MC = −37,5, MD = −30, ME = −22,5, MF = −40, MG = 0
Atsakymas
Žymė B: MB = −45 kN·m
7.Sijos įlinkis
Atsakymas: δmax = 12,33 mm
Sijų įlinkis: įlinkiai gaunami du kartus integruojant kreivį M/(EI). Tipiniai atvejai pateikti lentelėse, pavyzdžiui, PL³/(3EI) gembei su jėga gale ir 5wL⁴/(384EI) laisvai atremtai sijai su tolygia apkrova visame tarpatramyje. Atskirų apkrovų įlinkiai sumuojami (superpozicija).
Suderinti vienetai
Skaičiuokite N ir mm: P N, w N/mm (kN/m = N/mm), L mm, E N/mm² (GPa × 1000), I mm⁴.
w = 2 N/mm, L = 5000 mm
EI = 1,32 × 10¹² N·mm²
Įlinkis
δmax = 5wL⁴/(384EI) = 5·2·5000⁴/(384·1,32 × 10¹²) = 12,33 mm
Atsakymas
δmax = 12,33 mm
8.Sijos įlinkis
Atsakymas: hreq = 144,9 mm
Sijų įlinkis: įlinkiai gaunami du kartus integruojant kreivį M/(EI). Tipiniai atvejai pateikti lentelėse, pavyzdžiui, PL³/(3EI) gembei su jėga gale ir 5wL⁴/(384EI) laisvai atremtai sijai su tolygia apkrova visame tarpatramyje. Atskirų apkrovų įlinkiai sumuojami (superpozicija).
Suderinti vienetai
Skaičiuokite N ir mm: P N, w N/mm (kN/m = N/mm), L mm, E N/mm² (GPa × 1000), I mm⁴.
bh³/12 = Ireq → h = (12·1,903 × 10⁷/75)1/3 = 144,9 mm
Atsakymas
hreq = 144,9 mm
Praktikoje parinkite artimiausią didesnį standartinį aukštį.
9.Kolonų klupimas
Atsakymas: Pcr = 51,4 kN
Oilerio klupimas: liauna kolona netenka pastovumo, kai Pcr = π²EI/(KL)², kur KL – skaičiuojamasis ilgis: K = 1 šarnyras–šarnyras, 2 įtvirtinimas–laisvas galas, 0,7 įtvirtinimas–šarnyras ir 0,5 įtvirtinimas–įtvirtinimas. Kolona klumpa ašies su mažiausiu I atžvilgiu. Formulė galioja liaunoms kolonoms, kurių kritinis įtempis mažesnis už takumo ribą.
Mažiausias inercijos momentas
Stačiakampis klumpa silpnosios ašies atžvilgiu, naudojant mažesnio matmens kubą.
Oilerio klupimas: liauna kolona netenka pastovumo, kai Pcr = π²EI/(KL)², kur KL – skaičiuojamasis ilgis: K = 1 šarnyras–šarnyras, 2 įtvirtinimas–laisvas galas, 0,7 įtvirtinimas–šarnyras ir 0,5 įtvirtinimas–įtvirtinimas. Kolona klumpa ašies su mažiausiu I atžvilgiu. Formulė galioja liaunoms kolonoms, kurių kritinis įtempis mažesnis už takumo ribą.
Mažiausias inercijos momentas
Apvalus skerspjūvis turi tą patį I bet kurios ašies atžvilgiu.
I = πd⁴/64 = π·30⁴/64 = 39761 mm⁴
Inercijos spindulys ir liaunis
A = 706,9 mm²
r = √(I/A) = √(39761/706,9) = 7,5 mm
KL = 1·3000 = 3000 mm
KL/r = 3000/7,5 = 400
Kritinis įtempis
σcr = π²E/(KL/r)² = π²·70000/400² = 4,318 MPa
Atsakymas
σcr = 4,318 MPa
11.Svorio centras ir inercijos momentas
Atsakymas: Ix = 25,78 × 10⁶ mm⁴
Pjūviai su skylėmis: skylę traktuokite kaip neigiamą plotą. Svorio centras yra ȳ = (A₁y₁ − A₂y₂)/(A₁ − A₂), kai A₁, y₁ – pilnos plokštės, o A₂, y₂ – skylės. Ploto inercijos momentui centrinės ašies atžvilgiu kiekvienai daliai taikykite lygiagrečiųjų ašių (Šteinerio) teoremą ir skylę atimkite: I = (Ic1 + A₁d₁²) − (Ic2 + A₂d₂²), kur d yra atstumas nuo kiekvienos dalies savojo svorio centro iki ašies, einančios per ȳ. Stačiakampio Ic = bh³/12, o skritulio Ic = πd⁴/64.
Svorio centras
ȳ = (15000·75 − 1963·105)/(15000 − 1963) = 70,48 mm
Pilna plokštė ȳ atžvilgiu
100·150³/12 + 15000·4,518² = 28,43 × 10⁶ mm⁴
Skylė ȳ atžvilgiu
π·50⁴/64 + 1963·34,52² = 2,646 × 10⁶ mm⁴
Atimkite
Ix = 25,78 × 10⁶ mm⁴
Atsakymas
Ix = 25,78 × 10⁶ mm⁴
12.Svorio centras ir inercijos momentas
Atsakymas: σj = 102,4 MPa
Sudėtiniai skerspjūviai: padalykite skerspjūvį į stačiakampius. Svorio centras yra plotais svertinis vidurkis ȳ = ΣAᵢyᵢ/ΣAᵢ. Inercijos momentas centrinės ašies atžvilgiu sumuoja kiekvienos dalies nuosavą bh³/12 ir Šteinerio narį A·d², kur d – atstumas nuo dalies svorio centro iki bendro svorio centro. Lenkimo įtempis σ = M·y/I.
Išorinis stačiakampis atėmus dvi šonines išpjovas
Abi išpjovos kartu yra (B − tw) pločio ir hw = H − 2tf aukščio, o jų ašis ta pati – x.
Efektinis įtempis (Terzaghi): grunto skeletas perima σ′ = σ − u. Bendrasis įtempis σ yra visko, kas yra virš taško, svoris Σγ·h, virš gruntinio vandens lygio naudojant sauso, o žemiau – vandens prisotinto grunto savitąjį svorį. Žemiau gruntinio vandens lygio porų vandens slėgis hidrostatinis: u = γw·(gylis žemiau gruntinio vandens lygio).
Bendrasis įtempis
Sudėkite kiekvieno grunto sluoksnio virš X svorį. Virš gruntinio vandens lygio naudokite sauso, žemiau – prisotinto grunto savitąjį svorį.
Efektinis įtempis (Terzaghi): grunto skeletas perima σ′ = σ − u. Bendrasis įtempis σ yra visko, kas yra virš taško, svoris Σγ·h, virš gruntinio vandens lygio naudojant sauso, o žemiau – vandens prisotinto grunto savitąjį svorį. Žemiau gruntinio vandens lygio porų vandens slėgis hidrostatinis: u = γw·(gylis žemiau gruntinio vandens lygio).
Porų vandens slėgis
Vandens slėgis didėja su gyliu žemiau gruntinio vandens lygio.
u = γw·(z − zw) = 9,81·5,5 = 53,96 kPa
Atsakymas
u = 53,96 kPa
15.Konsolidacinis nuosėdis
Atsakymas: S = 151,8 mm
Pirminė konsolidacija H storio molio sluoksnio, naudojant efektyvųjį įtempį sluoksnio viduryje: σ′f = σ′0 + Δσ. Normaliai konsoliduotas molis: S = Cc·H/(1 + e0)·log₁₀(σ′f/σ′0). Perkonsoliduotas molis iki prieškonsolidacinio slėgio σ′p pakartotinai spaudžiamas pagal Cr, o Cc tiese seka tik už jo. Laikas: t = Tv·Hdr²/cv, kur drenavimo kelias Hdr yra H/2, kai vanduo gali ištekėti viršuje ir apačioje, ir H, kai drenuojama tik viena pusė.
Palyginkite su prieškonsolidaciniu slėgiu
σ′f = 90 + 170 = 260 kPa > 160 kPa
Nuosėdis
Pakartotinis spaudimas iki σ′p, pirminis spaudimas už jo.
S = 0,03·5,5/(1 + 0,8)·log₁₀(160/90) + 0,2·5,5/(1 + 0,8)·log₁₀(260/160)
S = 22,91 + 128,9 = 151,8 mm
Atsakymas
S = 151,8 mm
16.Konsolidacinis nuosėdis
Atsakymas: t = 9,582 metai
Pirminė konsolidacija H storio molio sluoksnio, naudojant efektyvųjį įtempį sluoksnio viduryje: σ′f = σ′0 + Δσ. Normaliai konsoliduotas molis: S = Cc·H/(1 + e0)·log₁₀(σ′f/σ′0). Perkonsoliduotas molis iki prieškonsolidacinio slėgio σ′p pakartotinai spaudžiamas pagal Cr, o Cc tiese seka tik už jo. Laikas: t = Tv·Hdr²/cv, kur drenavimo kelias Hdr yra H/2, kai vanduo gali ištekėti viršuje ir apačioje, ir H, kai drenuojama tik viena pusė.
Drenavimo kelias
Hdr = H = 6,5 m
Laikas
t = Tv·Hdr²/cv = 0,567·6,5²/2,5 = 9,582 metai
Atsakymas
t = 9,582 metai
17.Hidrostatinė jėga
Atsakymas: F = 33,11 kN
Hidrostatinė jėga plokščiam paviršiui: F = ρ·g·yc·A. Ji veikia slėgio centre, ycp = yc + Ic/(ycA), kuris visada yra žemiau svorio centro.
Svorio centro gylis ir plotas
yc = d + H/2 = 1,5 + 1,5/2 = 2,25 m
A = H·b = 1,5·1 = 1,5 m²
Atstojamoji jėga
F = ρ·g·yc·A = 1000·9,81·2,25·1,5 = 33,11 kN
Atsakymas
F = 33,11 kN
18.Hidrostatinė jėga
Atsakymas: F = 92,7 kN
Hidrostatinė jėga plokščiam paviršiui: F = ρ·g·yc·A. Ji veikia slėgio centre, ycp = yc + Ic/(ycA), kuris visada yra žemiau svorio centro.
Svorio centro gylis ir plotas
yc = d + H/2 = 1,5 + 2/2 = 2,5 m
A = H·b = 2·1,5 = 3 m²
Atstojamoji jėga
F = ρ·g·yc·A = 1260·9,81·2,5·3 = 92,7 kN
Atsakymas
F = 92,7 kN
19.Trintis vamzdžiuose ir slėgio nuostoliai
Atsakymas: hf = 1,322 m
Tekėjimas vamzdžiais: Reinoldso skaičius Re = V·D/ν = ρ·V·D/μ leidžia atskirti laminarinį tekėjimą (Re mažesnis nei apie 2000) nuo turbulentinio (didesnis nei apie 4000). Trintis išilgai vamzdžio sukelia Darsi–Veisbacho slėgio aukščio nuostolius hf = f·(L/D)·V²/(2g). Jungiamosios detalės, sklendės, įtekėjimas ir ištekėjimas prideda vietinius nuostolius hm = ΣK·V²/(2g). Tarp dviejų atvirų rezervuarų paviršių energijos lygtis duoda Δz = hf + hm, įskaitant ištekėjimo nuostolį K = 1.
Vidutinis greitis
A = π·0,3²/4 = 0,07069 m²
V = Q/A = 0,12/0,07069 = 1,698 m/s
Greitinis aukštis
V²/(2g) = 1,698²/(2·9,81) = 0,1469 m
Darsi–Veisbacho lygtis
hf = f·(L/D)·V²/(2g) = 0,018·(150/0,3)·1,698²/(2·9,81) = 1,322 m
Atsakymas
hf = 1,322 m
20.Trintis vamzdžiuose ir slėgio nuostoliai
Atsakymas: Δz = 1,939 m
Tekėjimas vamzdžiais: Reinoldso skaičius Re = V·D/ν = ρ·V·D/μ leidžia atskirti laminarinį tekėjimą (Re mažesnis nei apie 2000) nuo turbulentinio (didesnis nei apie 4000). Trintis išilgai vamzdžio sukelia Darsi–Veisbacho slėgio aukščio nuostolius hf = f·(L/D)·V²/(2g). Jungiamosios detalės, sklendės, įtekėjimas ir ištekėjimas prideda vietinius nuostolius hm = ΣK·V²/(2g). Tarp dviejų atvirų rezervuarų paviršių energijos lygtis duoda Δz = hf + hm, įskaitant ištekėjimo nuostolį K = 1.
Greitis
V = Q/A = 0,02/0,01767 = 1,132 m/s
V²/(2g) = 0,06529 m
Nuostolių koeficientai
f·L/D = 0,022·150/0,15 = 22
ΣK = 0,5 + 4·0,3 + 5 + 1,0 = 7,7
Bendri slėgio aukščio nuostoliai
hf = 22·0,06529 = 1,436 m
hm = 7,7·0,06529 = 0,5027 m
Δz = hf + hm = 1,939 m
Atsakymas
Δz = 1,939 m
21.Tekėjimas atvirais kanalais (Manningas)
Atsakymas: Q = 1,091 m³/s
Manningo lygtis (SI): tolygiam tekėjimui atvirame kanale V = (1/n)·R2/3·S1/2 ir Q = A·V, kur n – šiurkštumo koeficientas, S – dugno nuolydis (m/m), o R = A/P – hidraulinis spindulys: pratekėjimo plotas, padalytas iš drėkinamojo perimetro. P įskaitoma tik su vandeniu besiliečianti riba, o ne laisvasis paviršius. Stačiakampis: A = b·y, P = b + 2y. Trapecija su šlaitų nuolydžiu z:1 (horizontalusis:vertikalusis): A = (b + z·y)·y, P = b + 2y·√(1 + z²). Pilno arba pusiau pilno apvalaus vamzdžio R = D/4.
Geometrija
A = (b + z·y)·y = (1,5 + 3·0,5)·0,5 = 1,5 m²
P = b + 2y·√(1 + z²) = 1,5 + 2·0,5·√(1 + 3²) = 4,662 m
R = A/P = 0,3217 m
Greitis
V = (1/0,025)·0,32172/3·0,00151/2 = 0,7274 m/s
Debitas
Q = A·V = 1,5·0,7274 = 1,091 m³/s
Atsakymas
Q = 1,091 m³/s
22.Tekėjimas atvirais kanalais (Manningas)
Atsakymas: S = 0,0004963 m/m
Manningo lygtis (SI): tolygiam tekėjimui atvirame kanale V = (1/n)·R2/3·S1/2 ir Q = A·V, kur n – šiurkštumo koeficientas, S – dugno nuolydis (m/m), o R = A/P – hidraulinis spindulys: pratekėjimo plotas, padalytas iš drėkinamojo perimetro. P įskaitoma tik su vandeniu besiliečianti riba, o ne laisvasis paviršius. Stačiakampis: A = b·y, P = b + 2y. Trapecija su šlaitų nuolydžiu z:1 (horizontalusis:vertikalusis): A = (b + z·y)·y, P = b + 2y·√(1 + z²). Pilno arba pusiau pilno apvalaus vamzdžio R = D/4.
Geometrija
A = (b + z·y)·y = (3,5 + 1·2,3)·2,3 = 13,34 m²
P = b + 2y·√(1 + z²) = 3,5 + 2·2,3·√(1 + 1²) = 10,01 m
Siurblio galia: vandeniui perduodama galia yra hidraulinė galia Ph = ρ·g·Q·H = Q·Δp. Velenas turi perduoti daugiau, nes siurblyje dalis galios prarandama: Pshaft = Ph/ηpump, o variklis ima Pel = Pshaft/ηmotor. Siurblio slėgio aukštis H gaunamas iš energijos lygties: geometrinis pakėlimo aukštis + pjezometrinis aukštis + visi trinties ir vietiniai nuostoliai.
Hidraulinė galia
Ph = ρ·g·Q·H = 1000·9,81·0,1·14 = 13,73 kW
Naudingumo koeficientas
η = Ph/Pshaft = 13,73/19,6 = 70,07%
Atsakymas
η = 70,07%
24.Siurbliai ir siurblių galia
Atsakymas: Pshaft = 9,466 kW
Siurblio galia: vandeniui perduodama galia yra hidraulinė galia Ph = ρ·g·Q·H = Q·Δp. Velenas turi perduoti daugiau, nes siurblyje dalis galios prarandama: Pshaft = Ph/ηpump, o variklis ima Pel = Pshaft/ηmotor. Siurblio slėgio aukštis H gaunamas iš energijos lygties: geometrinis pakėlimo aukštis + pjezometrinis aukštis + visi trinties ir vietiniai nuostoliai.
Pinigų vertė laike: pinigai šiandien vertesni už tą pačią sumą vėliau, nes gali uždirbti palūkanų. Esant palūkanų normai i per laikotarpį, suma auga pagal FV = PV·(1 + i)n. Lygių įmokų seka (anuitetas) vertinama sudedant kiekvieną įmoką, iš to gaunamos anuiteto formulės.
Anuiteto koeficientas
(1 − (1 + i)−n)/i = (1 − 0,2703)/0,08 = 9,122
Dabartinė vertė
PV = 500·9,122 = €4 560,82
Atsakymas
PV = €4 560,82
26.Pinigų vertė laike
Atsakymas: A = 924,9 €
Pinigų vertė laike: pinigai šiandien vertesni už tą pačią sumą vėliau, nes gali uždirbti palūkanų. Esant palūkanų normai i per laikotarpį, suma auga pagal FV = PV·(1 + i)n. Lygių įmokų seka (anuitetas) vertinama sudedant kiekvieną įmoką, iš to gaunamos anuiteto formulės.
Mėnesio norma ir įmokų skaičius
i = 0,042/12 = 0,0035
N = 12·20 = 240
Įmoka
N lygių įmokų A dabartinė vertė yra A·(1 − (1 + i)⁻ᴺ)/i. Prilyginkite ją paskolai ir išreikškite A.
(1 + i)−N = 0,4323
A = 150 000·0,0035/(1 − 0,4323) = €924,86
Atsakymas
A = €924,86
27.NPV ir IRR
Atsakymas: NPV = 63,68 €
Grynoji dabartinė vertė: kiekvieną pinigų srautą diskontuokite iki šiandien taikydami reikalaujamą grąžos normą r ir sudėkite: NPV = Σ CFₜ/(1 + r)ᵗ. Projektas, kurio NPV > 0, uždirba daugiau nei r ir kuria vertę. Vidinė grąžos norma (IRR) – norma, kuriai esant NPV = 0.
Metinių pinigų srautų dabartinė vertė
13 500·4,111 = 55 504,00
Likvidacinės vertės dabartinė vertė
9 000/1,974 = 4 559,68
NPV
NPV = −60 000 + 55 504,00 + 4 559,68 = €63,68
Atsakymas
NPV = €63,68
28.NPV ir IRR
Atsakymas: IRR = 18,16 %
Grynoji dabartinė vertė: kiekvieną pinigų srautą diskontuokite iki šiandien taikydami reikalaujamą grąžos normą r ir sudėkite: NPV = Σ CFₜ/(1 + r)ᵗ. Projektas, kurio NPV > 0, uždirba daugiau nei r ir kuria vertę. Vidinė grąžos norma (IRR) – norma, kuriai esant NPV = 0.
Apribokite IRR iš abiejų pusių
Didėjant normai NPV mažėja, todėl IRR yra tarp normos su teigiama ir normos su neigiama NPV.
NPV(15%) = 2 022,68
NPV(20%) = −1 111,11
Siaurinkite
Tiesinė interpoliacija duoda pirmąjį įvertį; ją kartojant (arba naudojant skaičiuotuvo IRR funkciją) gaunama tiksli norma.
Normalusis skirstinys: reikšmę x paverskite z įverčiu z = (x − μ)/σ, kuris parodo, per kiek standartinių nuokrypių reikšmė nutolusi nuo vidurkio. z lentelė (arba Φ(z)) duoda plotą į kairę nuo z, t. y. P(X < x). Plotas į dešinę lygus 1 − Φ(z), o plotas tarp dviejų reikšmių – jų plotų skirtumui.
z įverčiai
z₁ = (250,25 − 250)/5 = 0,05
z₂ = (255,25 − 250)/5 = 1,05
Plotas tarp
P = Φ(1,05) − Φ(0,05) = 0,8531 − 0,5199 = 0,3332
Atsakymas
P = 0,3332
30.Normalusis skirstinys
Atsakymas: P = 0,7389
Normaliųjų dydžių sumos ir skirtumai: jei X ir Y yra nepriklausomi ir normalieji, tai X + Y ir X − Y taip pat normalieji. Vidurkiai sudedami arba atimami: E(X ± Y) = μX ± μY. Dispersijos visada sudedamos, net ir skirtumui: Var(X ± Y) = σX² + σY², todėl σ = √(σX² + σY²). Standartiniai nuokrypiai tiesiogiai niekada nesudedami. n nepriklausomų vienodai pasiskirsčiusių elementų sumos vidurkis yra n·μ, o standartinis nuokrypis σ·√n. Tada standartizuokite kaip įprasta: z = (x − vidurkis)/σ ir raskite Φ(z).