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 atremta sija turi šarnyrinę atramą A ir ritininę atramą B. Raskite vertikaliąją atramos reakciją RB.
L = 5 mP1 = 40 kN ties 1,5 mP2 = 10 kN ties 3 m
RB = kN
2.Sijų atramų reakcijosSunkus
Gembinė sija taške A įtvirtinta sienoje. Ją veikia tiesiškai kintanti apkrova, kuri ties siena lygi nuliui ir didėja iki 15 kN/m laisvajame gale B, bei sutelktoji jėga P, esanti 5 m atstumu nuo sienos. Raskite reakcijos momento sienoje didumą MA.
tarpatramis = 6 maukštis = 3 mB yra 2 m nuo Avertikalioji apkrova = 10 kN
FBC = kN
4.Santvara: mazgų metodasSunkus
Tiksliai vienas šios santvaros elementas neneša jėgos esant šioms apkrovoms. Kuris yra nulinės jėgos elementas? Spustelėkite jį diagramoje.
G: 20 kN ↓H: 35 kN ←
1elementas AB
2elementas BC
3elementas CD
4elementas DE
5elementas FG
6elementas GH
7elementas AF
8elementas HE
9elementas BF
10elementas CG
11elementas DH
12elementas BG
13elementas DG
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.
10 kN @ 2 m50 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)
6.Skersinė jėga ir lenkimo momentasSunkus
Raskite lenkimo momentą Mx pjūvyje x = 3 m nuo atramos A. Teigiamais laikykite momentus, tempiančius apatinius sluoksnius, ir aukštyn nukreiptą skersinę jėgą kairiajame paviršiuje.
L = 5 mP = 30 kN ties 3,5 mw = 12 kN/m nuo 0 iki 5 mx = 3 m
Mx = kN·m
7.Sijos įlinkisVidutinis
Laisvai atremta sija visu tarpatramiu apkrauta tolygiai išskirstyta apkrova w. Raskite didžiausią įlinkį δmax tarpatramio viduryje.
w = 15 kN/mL = 3 mE = 200 GPa (plienas)I = 8,5 × 10⁶ mm⁴
δmax = mm
8.Sijos įlinkisSunkus
Laisvai atremta sija apkrauta sutelktąja jėga P, esančia b = 1,5 m atstumu nuo atramos B. Raskite didžiausią sijos įlinkį δmax.
P = 13 kNb = 1,5 mL = 6 mE = 70 GPa (aliuminis)I = 12 × 10⁶ mm⁴
δmax = mm
9.Kolonų klupimasVidutinis
L ilgio kolona iš medžiagos (aliuminis) yra įtvirtinta abiejuose galuose. Pagal Oilerio formulę raskite jos kritinę klupimo jėgą Pcr.
L = 3 mE = 70 GPa (aliuminis)b × h = 25 × 100 mm
Pcr = kN
10.Kolonų klupimasSunkus
L ilgio kolona iš medžiagos (aliuminis) yra įtvirtinta apačioje ir laisva viršuje. Raskite jos liaunį ir kritinį klupimo įtempį σcr pagal Oilerio formulę.
L = 3 mE = 70 GPa (aliuminis)d = 80 mm
σcr = MPa
11.Svorio centras ir inercijos momentasVidutinis
Simetriško dvitėjo skerspjūvio lentynos yra 130 mm pločio ir 22 mm storio, bendrasis aukštis 500 mm, o sienelės storis 6 mm. Raskite jo tamprųjį atsparumo momentą Sx lenkiant horizontaliosios centrinės ašies x atžvilgiu.
B = 130 mmH = 500 mmtf = 22 mmtw = 6 mm
Sx = × 10³ mm³
12.Svorio centras ir inercijos momentasSunkus
200 mm × 150 mm plokštė turi stačiakampį iškirpimą, 40 mm pločio ir 40 mm aukščio, vertikalioje simetrijos ašyje, kurio centras yra 105 mm virš apačios. Raskite ploto inercijos momentą Ix horizontaliosios ašies, einančios per svorio centrą, atžvilgiu.
b = 200 mmh = 150 mmiškirpimas: 40 × 40 mmskylės centras: y = 105 mm
Ix = × 10⁶ mm⁴
13.Efektinis įtempis grunteVidutinis
Pateiktam grunto pjūviui raskite porų vandens slėgį u taške X.
6 m storio perkonsoliduoto molio sluoksnio Cc = 0,45, Cr = 0,06 ir e₀ = 1,2. Jo viduryje efektyvusis vertikalusis įtempis yra 70 kPa , o prieškonsolidacinis slėgis yra 160 kPa. Naujas pastatas sluoksnio viduryje padidina vertikalųjį įtempį 60 kPa. Raskite pirminės konsolidacijos nuosėdį S mm.
5 m storio molio sluoksnio konsolidacijos koeficientas cv = 4 m²/metus. Jis yra tarp dviejų smėlio sluoksnių, todėl vanduo išteka viršuje ir apačioje. 80% vidutinei konsolidacijai laiko faktorius Tv = 0,567. Per kiek metų t sluoksnis pasieks 80% konsolidaciją?
Vertikali stačiakampė 3 m pločio sklendė yra rezervuaro su skysčiu (vanduo) sienoje, jos viršutinis kraštas 2,5 m žemiau paviršiaus. Raskite atstojamąją hidrostatinę jėgą F, veikiančią sklendę.
Vertikali stačiakampė 1 m pločio sklendė yra rezervuaro su skysčiu (jūros vanduo) sienoje, jos viršutinis kraštas 0,5 m žemiau paviršiaus. Raskite atstojamąją hidrostatinę jėgą F, veikiančią sklendę.
19.Trintis vamzdžiuose ir slėgio nuostoliaiVidutinis
Vanduo 3 m/s vidutiniu greičiu teka 150 m ilgio vamzdžiu, kurio vidinis skersmuo 50 mm. Imkite Darsi trinties koeficientą f = 0,02 ir g = 9,81 m/s². Raskite trinties slėgio aukščio nuostolius hf.
V = 3 m/sL = 150 mD = 50 mmf = 0,02g = 9,81 m/s²
hf = m
20.Trintis vamzdžiuose ir slėgio nuostoliaiSunkus
300 m ilgio vamzdis, kurio vidinis skersmuo 200 mm (Darsi trinties koeficientas f = 0,015), išeina iš atviro rezervuaro ir laisva čiurkšle išteka į orą. Vietiniai nuostoliai: aštriabriaunis įtekėjimas (K = 0,5), 2 alkūnės (K = 0,3 kiekviena) ir sklendė (K = 5). Imkite g = 9,81 m/s². Kiek aukščiau H už vamzdžio galą turi būti rezervuaro paviršius, kad debitas būtų 40 L/s?
Trapecinio švarus gruntas kanalo dugno plotis 2 m, o šlaitų nuolydis 1,5:1 (horizontalusis:vertikalusis). Vanduo teka tolygiai 1,2 m gylyje. Manningo n = 0,022, dugno nuolydis S = 0,0008. Raskite debitą Q m³/s.
b = 2 my = 1,2 mz = 1,5n = 0,022S = 0,0008
Q = m³/s
22.Tekėjimas atvirais kanalais (Manningas)Sunkus
Trapecinis velėna išklotas gruntas kanalas, kurio dugno plotis 5 m, o šlaitų nuolydis 2:1 (horizontalusis:vertikalusis), turi praleisti 54 m³/s tolygiu tekėjimu 2,2 m gylyje. Manningo n = 0,03. Raskite reikiamą dugno nuolydį S (m/m).
Q = 54 m³/sb = 5 my = 2,2 mz = 2n = 0,03
S = m/m
23.Siurbliai ir siurblių galiaVidutinis
Siurblys, kurio naudingumo koeficientas 78%, tiekia 10 L/s vandens (ρ = 1000 kg/m³), įveikdamas 60 m slėgio aukštį. Imkite g = 9,81 m/s². Raskite reikiamą veleno galią Pshaft kW.
Q = 10 L/sH = 60 mη = 78%g = 9,81 m/s²
Pshaft = kW
24.Siurbliai ir siurblių galiaSunkus
Siurblys perpumpuoja 80 L/s vandens (ρ = 1000 kg/m³) iš atviro žemutinio rezervuaro į viršutinį baką, kurio vandens paviršius 21 m aukščiau. Vamzdis yra 300 m ilgio, jo vidinis skersmuo 200 mm, o Darsi trinties koeficientas f = 0,02; vietinių nuostolių koeficientų suma ΣK = 8 (įskaitant įtekėjimą ir ištekėjimą). Imkite g = 9,81 m/s². Raskite slėgio aukštį H, kurį turi sukurti siurblys.
Tikimasi, kad nekilnojamasis turtas kitais metais uždirbs €5 000 grynųjų nuomos pajamų. Tikimasi, kad nuomos pajamos amžinai augs 1,5% per metus. Reikalaujama grąža 6,5% per metus. Raskite šiandieninę turto vertę PV.
C1 = €5 000g = 1,5%r = 6,5%
PV = €
26.Pinigų vertė laikeSunkus
€150 000 būsto paskola grąžinama lygiomis mėnesio įmokomis per 25 metų, esant 4,8% metinei normai, palūkanas kapitalizuojant kas mėnesį. Kiek dar liks skolos iš karto po 12-ųjų metų pabaigos įmokos? Raskite likusią skolą B.
P = €150 0004,8% / 12N = 300k = 144
B = €
27.NPV ir IRRVidutinis
Mašina šiandien kainuoja €30 000. Kiekvienų metų pabaigoje 6 metų ji generuoja €5 500, o po to gali būti parduota už €7 500. Kapitalo kaina 10%. Raskite grynąją dabartinę vertę NPV.
C0 = €30 000CF = €5 500S = €7 500n = 6r = 10%
NPV = €
28.NPV ir IRRSunkus
Projektas A kainuoja €10 000 ir 1–3 metų pabaigoje grąžina po €6 000, €4 000, €2 000. Projektas B kainuoja €12 000 ir grąžina po €3 500, €5 000, €6 500. Raskite susikirtimo normą r*, kuriai esant abiejų projektų NPV vienoda, procentais.
Nuvilkite z, kad nuspalvintas plotas tarp −z ir z po standartine normaliąja kreive būtų 0,9385. Raskite z dviejų ženklų po kablelio tikslumu.
A = 0,9385
z =
30.Normalusis skirstinysSunkus
Skylių skersmenys D yra normalieji, jų vidurkis 25,02 mm ir standartinis nuokrypis 0,01 mm. Velenų skersmenys d yra nepriklausomi normalieji, jų vidurkis 25 mm ir standartinis nuokrypis 0,02 mm. Atsitiktinai pasirinktas velenas tinka, kai D − d > 0. Raskite tikimybę P, kad jis tinka. Suapvalinkite z iki dviejų skaitmenų po kablelio.
skylė: μ = 25,02 mm, σ = 0,01 mmvelenas: μ = 25 mm, σ = 0,02 mm
P =
3Tirpalai
1.Sijų atramų reakcijos
Atsakymas: RB = 18 kN
Statinė pusiausvyra: rimties būsenos kūnui ΣFx = 0, ΣFy = 0 ir ΣM = 0 bet kurio taško atžvilgiu. Imant momentus vienos atramos atžvilgiu, tos atramos reakcija dingsta iš lygties.
Laisvojo kūno diagrama
Atramas pakeiskite reakcijos jėgomis. Ritininė atrama duoda vieną vertikaliąją reakciją; kai apkrovos tik vertikalios, šarnyrinė atrama taip pat duoda vieną vertikaliąją reakciją.
Pusiausvyra
Momentai A atžvilgiu, teigiami prieš laikrodžio rodyklę. Tada vertikaliųjų jėgų pusiausvyra.
ΣMA = 0: RB·5 = 40·1,5 + 10·3
RB = 90/5 = 18 kN
ΣFy = 0: RA = 50 − 18 = 32 kN
Atsakymas
RB = 18 kN
2.Sijų atramų reakcijos
Atsakymas: MA = 470 kN·m
Gembės pusiausvyra: įtvirtinimas gali stumti aukštyn ir priešintis posūkiui, todėl jame atsiranda vertikalioji reakcija RA ir reakcijos momentas MA. ΣFy = 0 duoda RA, o momentai sienos atžvilgiu duoda MA = Σ(apkrova × atstumas nuo sienos). Išskirstytoji apkrova veikia kaip jos atstojamoji apkrovos diagramos svorio centre.
Trikampės apkrovos atstojamoji
W = ½·15·8 = 60 kN
x̄ = 2L/3 = 5,333 m
Momentas sienos atžvilgiu
MA = W·x̄ + P·a = 60·5,333 + 30·5 = 470 kN·m
Atsakymas
MA = 470 kN·m
3.Santvara: mazgų metodas
Atsakymas: FBC = −5,556 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·6 = 10·2 → Cy = 3,333 kN
ΣFy = 0: Ay = 10 − 3,333 = 6,667 kN
Mazgas C
Ritininė atrama duoda tik vertikaliąją reakciją, todėl mazge C yra tik dvi nežinomos strypų jėgos. Tarkite, kad abu tempiami.
Nulinės jėgos elementai: mazge jėgos turi atsvirti visomis kryptimis. Jei mazgas neturi apkrovos ir atramos, o du iš trijų jo elementų yra vienoje linijoje, tai pusiausvyra skersai tos linijos apima tik trečiąjį elementą, todėl jo jėga lygi nuliui. Jei neapkrautame mazge susitinka tik du elementai ir jie nėra vienoje linijoje, abu yra nulis.
Mazgas C
BC ir CD yra vienoje tiesėje, o mazgas neapkrautas. Subalansavus jėgas skersai tos linijos lieka tik CG.
ΣF⊥ = 0 → FCG = 0
Patikrinkite mazgų metodu
Išsprendus visus mazgus gaunamos šios elementų jėgos (T = tempimas, C = gniuždymas).
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 = 23,33 kN, R2 = 36,67 kN
Lenkimo momentas ties kiekviena žyme
Susumuokite visų vienoje pjūvio pusėje esančių jėgų momentus. Įlenkiantis teigiamas, išlenkiantis neigiamas.
MA = 0, MB = 23,33, MC = 46,67, MD = 60, ME = 73,33 kN·m, MF = 36,67, MG = 0
Atsakymas
Žymė E: ME = 73,33 kN·m
6.Skersinė jėga ir lenkimo momentas
Atsakymas: Mx = 63 kN·m
Pjūvių metodas: perpjaukite siją ten, kur norite rasti vidines jėgas, ir palikite vieną pusę. Skersinė jėga V atsveria tos pusės vertikaliąsias jėgas, o lenkimo momentas M – jų momentus pjūvio atžvilgiu.
Atramų reakcijos
Visos sijos pusiausvyra.
Išskirstytosios apkrovos atstojamoji: W = w·ℓ = 12·5 = 60 kN, veikianti taške x̄ = 2,5 m
ΣMA = 0: RB·5 = 30·3,5 + 12·5·2,5
RB = 255/5 = 51 kN
ΣFy = 0: RA = 90 − 51 = 39 kN
Perpjaukite ties x = 3 m ir palikite kairiąją dalį
Įskaitomos tik jėgos kairiau pjūvio. Išskirstytosios apkrovos dalis veikia kaip viena jėga tos dalies viduryje.
M = RA·x − (kiekviena apkrova kairiau pjūvio × jos atstumas iki pjūvio)
Mx = 39·3 − 12·3·1,5 = 63 kN·m
Atsakymas
Mx = 63 kN·m
7.Sijos įlinkis
Atsakymas: δmax = 9,306 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 = 15 N/mm, L = 3000 mm
EI = 1,7 × 10¹² N·mm²
Įlinkis
δmax = 5wL⁴/(384EI) = 5·15·3000⁴/(384·1,7 × 10¹²) = 9,306 mm
Atsakymas
δmax = 9,306 mm
8.Sijos įlinkis
Atsakymas: δmax = 48,66 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.
P = 13000 N, b = 1500 mm, L = 6000 mm
EI = 8,4 × 10¹¹ N·mm²
Maksimumo vieta
Prilyginus ilgesniojo ruožo posūkio kampą nuliui, gaunama vieta.
x = √((L² − b²)/3) = √((6000² − 1500²)/3) = 3354 mm
Didžiausias įlinkis
δmax = Pb(L² − b²)3/2/(9√3·EIL) = 48,66 mm
Atsakymas
δmax = 48,66 mm
9.Kolonų klupimas
Atsakymas: Pcr = 39,98 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·80⁴/64 = 2,011 × 10⁶ mm⁴
Inercijos spindulys ir liaunis
A = 5027 mm²
r = √(I/A) = √(2,011 × 10⁶/5027) = 20 mm
KL = 2·3000 = 6000 mm
KL/r = 6000/20 = 300
Kritinis įtempis
σcr = π²E/(KL/r)² = π²·70000/300² = 7,676 MPa
Atsakymas
σcr = 7,676 MPa
11.Svorio centras ir inercijos momentas
Atsakymas: Sx = 1497 × 10³ mm³
Inercijos momentas: stačiakampio inercijos momentas jo centrinės ašies atžvilgiu I = bh³/12, o pagrindo atžvilgiu bh³/3 (Šteinerio teorema I = Ic + A·d²). Angą įskaitykite atimdami jos I, jei abi dalys turi tą pačią ašį. Tamprusis atsparumo momentas S = I/c, kur c – atstumas iki kraštinio sluoksnio.
Išorinis stačiakampis atėmus dvi šonines išpjovas
Abi išpjovos kartu yra (B − tw) pločio ir hw = H − 2tf aukščio, o jų ašis ta pati – x.
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 = (30000·75 − 1600·105)/(30000 − 1600) = 73,31 mm
Pilna plokštė ȳ atžvilgiu
200·150³/12 + 30000·1,69² = 56,34 × 10⁶ mm⁴
Skylė ȳ atžvilgiu
40·40³/12 + 1600·31,69² = 1,82 × 10⁶ mm⁴
Atimkite
Ix = 54,52 × 10⁶ mm⁴
Atsakymas
Ix = 54,52 × 10⁶ mm⁴
13.Efektinis įtempis grunte
Atsakymas: u = 58,86 kPa
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) = 9,81·6 = 58,86 kPa
Atsakymas
u = 58,86 kPa
14.Efektinis įtempis grunte
Atsakymas: σ′ = 62,41 kPa
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.
σ = γd·2 + γsat,sand·1 + γsat,clay·2,5
σ = 15·2 + 20,5·1 + 18,5·2,5 = 96,75 kPa
Porų vandens slėgis
Vandens slėgis didėja su gyliu žemiau gruntinio vandens lygio.
u = γw·(z − zw) = 9,81·3,5 = 34,34 kPa
Efektinis įtempis
σ′ = σ − u = 96,75 − 34,34 = 62,41 kPa
Atsakymas
σ′ = 62,41 kPa
15.Konsolidacinis nuosėdis
Atsakymas: S = 43,99 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 = 70 + 60 = 130 kPa ≤ 160 kPa
Nuosėdis
Molis lieka ant pakartotinio spaudimo tiesės.
S = Cr·H/(1 + e0)·log₁₀(σ′f/σ′0) = 0,06·6/(1 + 1,2)·log₁₀(130/70) = 43,99 mm
Atsakymas
S = 43,99 mm
16.Konsolidacinis nuosėdis
Atsakymas: t = 0,8859 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/2 = 5/2 = 2,5 m
Laikas
t = Tv·Hdr²/cv = 0,567·2,5²/4 = 0,8859 metai
Atsakymas
t = 0,8859 metai
17.Hidrostatinė jėga
Atsakymas: F = 275,9 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 = 2,5 + 2,5/2 = 3,75 m
A = H·b = 2,5·3 = 7,5 m²
Atstojamoji jėga
F = ρ·g·yc·A = 1000·9,81·3,75·7,5 = 275,9 kN
Atsakymas
F = 275,9 kN
18.Hidrostatinė jėga
Atsakymas: F = 18,85 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 = 0,5 + 1,5/2 = 1,25 m
A = H·b = 1,5·1 = 1,5 m²
Atstojamoji jėga
F = ρ·g·yc·A = 1025·9,81·1,25·1,5 = 18,85 kN
Atsakymas
F = 18,85 kN
19.Trintis vamzdžiuose ir slėgio nuostoliai
Atsakymas: hf = 27,52 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.
Greitinis aukštis
V²/(2g) = 3²/(2·9,81) = 0,4587 m
Darsi–Veisbacho lygtis
hf = f·(L/D)·V²/(2g) = 0,02·(150/0,05)·3²/(2·9,81) = 27,52 m
Atsakymas
hf = 27,52 m
20.Trintis vamzdžiuose ir slėgio nuostoliai
Atsakymas: H = 2,446 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 = 0,04/0,03142 = 1,273 m/s
V²/(2g) = 0,08263 m
Nuostolių koeficientai
f·L/D = 0,015·300/0,2 = 22,5
ΣK = 0,5 + 2·0,3 + 5 = 6,1
Energijos lygtis
Ištekanti čiurkšlė vis dar turi greitinį aukštį; tai ne nuostolis, bet jį reikia suteikti.
H = (1 + 22,5 + 6,1)·0,08263 = 2,446 m
Atsakymas
H = 2,446 m
21.Tekėjimas atvirais kanalais (Manningas)
Atsakymas: Q = 4,713 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 = (2 + 1,5·1,2)·1,2 = 4,56 m²
P = b + 2y·√(1 + z²) = 2 + 2·1,2·√(1 + 1,5²) = 6,327 m
R = A/P = 0,7208 m
Greitis
V = (1/0,022)·0,72082/3·0,00081/2 = 1,034 m/s
Debitas
Q = A·V = 4,56·1,034 = 4,713 m³/s
Atsakymas
Q = 4,713 m³/s
22.Tekėjimas atvirais kanalais (Manningas)
Atsakymas: S = 0,003942 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 = (5 + 2·2,2)·2,2 = 20,68 m²
P = b + 2y·√(1 + z²) = 5 + 2·2,2·√(1 + 2²) = 14,84 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 = 1000·9,81·0,01·60 = 5,886 kW
Veleno galia
Pshaft = Ph/η = 5,886/0,78 = 7,546 kW
Atsakymas
Pshaft = 7,546 kW
24.Siurbliai ir siurblių galia
Atsakymas: H = 33,56 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.
Abu paviršiai atviri ir praktiškai nejuda, todėl slėgio ir greičio nariai išnyksta.
H = Δz + hL = 21 + 12,56 = 33,56 m
Atsakymas
H = 33,56 m
25.Pinigų vertė laike
Atsakymas: PV = 100000 €
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.
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.
Mėnesinė įmoka
i = 0,004, N = 300
A = 150 000·0,004/(1 − (1 + 0,004)−300) = €859,50
Likusių įmokų dabartinė vertė
Visa likusi skola turi būti lygiai padengta likusiomis įmokomis.
N − k = 300 − 144 = 156
B = 859,5·(1 − (1 + 0,004)−156)/0,004 = €99 601,71
Atsakymas
B = €99 601,71
27.NPV ir IRR
Atsakymas: NPV = −1813 €
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
5 500·4,355 = 23 953,93
Likvidacinės vertės dabartinė vertė
7 500/1,772 = 4 233,55
NPV
NPV = −30 000 + 23 953,93 + 4 233,55 = −€1 812,51
Atsakymas
NPV = −€1 812,51
28.NPV ir IRR
Atsakymas: r* = 9,256 %
Susikirtimo norma: diskonto norma, kuriai esant dviejų projektų NPV vienoda. Tai jų pinigų srautų skirtumo (B − A) IRR. Žemiau jos didesnę NPV turi projektas su vėlesniais, didesniais pinigų srautais; virš jos laimi kitas.
Pinigų srautų skirtumas
ΔCF0 = −12 000 − (−10 000) = −2 000
ΔCF1 = 3 500 − 6 000 = −2 500
ΔCF2 = 5 000 − 4 000 = 1 000
ΔCF3 = 6 500 − 2 000 = 4 500
Skirtumo IRR
NPVΔ(9%) = 22,93
NPVΔ(10%) = −65,36
r* = 9,256%
Atsakymas
r* = 9,256%
Patikra: esant 9,256%, abi NPV lygios €376,20.
29.Normalusis skirstinys
Atsakymas: z = 1,87
Nuo ploto atgal prie z: Φ(z) yra plotas kairėje nuo z. Kairiosios uodegos plotui A lentelėje raskite z, kai Φ(z) = A. Dešiniosios uodegos plotas A reiškia Φ(z) = 1 − A. Centrinis plotas A tarp −z ir z palieka (1 − A)/2 kiekvienoje uodegoje, taigi Φ(z) = (1 + A)/2. Reikšmei x naudokite x = μ + zσ.
Plotas kairėje nuo z
Φ(z) = (1 + 0,9385)/2 = 0,9693
Skaitykite z lentelę atvirkščiai
Lentelėje suraskite 0,9693 ir nuskaitykite z.
z = 1,87
Atsakymas
z = 1,87
30.Normalusis skirstinys
Atsakymas: P = 0,8133
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).
Skirtumo skirstinys
μ = 25,02 − 25 = 0,02 mm, σ = 0,02236 mm
Standartizuokite
z = (0 − 0,02)/0,02236 = −0,89
Tikimybė
P = 1 − Φ(−0,89) = 0,8133
Atsakymas
P = 0,8133
Tai savarankiška mokymosi medžiaga. ExamProblems nėra susijusi su šį egzaminą organizuojančia institucija ir jos nėra patvirtinta, o egzamino pavadinimas naudojamas tik turiniui apibūdinti. FE exam egzaminą rengia NCEES, kuri nėra susijusi su ExamProblems ir jo neremia.