FE Civil egzamino praktika: pasiruošimo paketas

Formulių lapai, pagrindiniai kiekvienos temos metodų žingsniai ir 30 uždavinių, o pilni sprendimai pateikti gale.

Nauji uždaviniaiAtgal į kursą

Spausdinimo lange pasirinkite „Išsaugoti kaip PDF“, kad nuosavą kopiją išsaugotumėte savo įrenginyje.

1Formulės ir metodai

Sijų atramų reakcijos

Pusiausvyra
ΣFx = 0, ΣFy = 0, ΣM = 0
Tolygi apkrova
atstojamoji w·L apkrovos viduryje
Momentas
M = F·d

Metodas

  1. Nubraižykite laisvojo kūno diagramą ir kiekvieną atramą pakeiskite jos reakcijomis.
  2. Kiekvieną išskirstytąją apkrovą pakeiskite viena jėga, veikiančia jos svorio centre.
  3. Momentų lygtį užrašykite vienos atramos atžvilgiu ir raskite kitos atramos reakciją.
  4. Likusiai reakcijai rasti naudokite ΣFy = 0 ir patikrinkite antrąja momentų lygtimi.

Santvara: mazgų metodas

Mazgų metodas
ΣFx = 0, ΣFy = 0 at each joint
Pjūvių metodas
ΣM = 0 about a cut point
Strypo jėga
teigiama = tempimas, neigiama = gniuždymas

Metodas

  1. Raskite visos santvaros atramų reakcijas.
  2. Mazgų metodas: pradėkite nuo mazgo, kuriame ne daugiau kaip dvi nežinomos strypų jėgos, ir naudokite ΣFx = 0 ir ΣFy = 0.
  3. Pjūvių metodas: perpjaukite per reikiamą strypą ir užrašykite momentų lygtį taško, kuriame susikerta kiti nežinomi strypai, atžvilgiu.
  4. Tarkite, kad strypas tempiamas; neigiamas atsakymas reiškia gniuždymą.

Skersinė jėga ir lenkimo momentas

Skersinė jėga ir momentas
V = ΣF vienoje pusėje, M = ΣF·d vienoje pusėje
Lenkimo įtempis
σ = M·y/I
Stačiakampis
I = bh³/12
Atsparumo momentas
W = I/ymax
Laisvai atremta, tolygi apkrova
Mmax = wL²/8

Metodas

  1. Atramų reakcijas raskite iš visos sijos pusiausvyros.
  2. Perpjaukite siją reikiamame pjūvyje ir palikite vieną pusę.
  3. Skersinė jėga: tos pusės vertikaliųjų jėgų suma. Lenkimo momentas: jų momentų pjūvio atžvilgiu suma.
  4. Didžiausiam momentui rasti nustatykite, kur skersinė jėga lygi nuliui.

Sijos įlinkis

Sutelktoji jėga tarpatramio viduryje
δ = PL³/(48EI)
Tolygi apkrova, laisvai atremta sija
δ = 5wL⁴/(384EI)
Gembė, jėga gale
δ = PL³/(3EI)
Gembė, tolygi apkrova
δ = wL⁴/(8EI)
Superpozicija
δ = δ1 + δ2

Kolonų klupimas

Oilerio kritinė jėga
Pcr = π²EI/(KL)²
Skaičiuojamojo ilgio koeficientas
K = 1 šarnyras–šarnyras, 0,5 įtvirtinimas–įtvirtinimas, 0,7 įtvirtinimas–šarnyras, 2 įtvirtinimas–laisvas galas
Kritinis įtempis
σcr = Pcr/A
Liaunis
λ = KL/r, r = √(I/A)

Svorio centras ir inercijos momentas

Svorio centras
ȳ = ΣAiyi/ΣAi
Stačiakampis
I = bh³/12
Šteinerio teorema
I = Ic + A·d²
Sudėtinis skerspjūvis
I = Σ(Ic,i + Aidi²)

Efektinis įtempis grunte

Bendrasis įtempis
σ = Σγi·hi
Porų vandens slėgis
u = γw·(z − zw)
Efektinis įtempis
σ′ = σ − u
Vanduo
γw = 9,81 kN/m³

Konsolidacinis nuosėdis

Normaliai konsoliduotas
S = Cc·H/(1 + e0)·log₁₀(σ′f/σ′0)
Galutinis įtempis
σ′f = σ′0 + Δσ (at mid-depth of the layer)
Perkonsoliduotas, σ′f ≤ σ′p
S = Cr·H/(1 + e0)·log₁₀(σ′f/σ′0)
Perkonsoliduotas, σ′f > σ′p
S = H/(1 + e0)·[Cr·log₁₀(σ′p/σ′0) + Cc·log₁₀(σ′f/σ′p)]
Perkonsolidavimo laipsnis
OCR = σ′p/σ′0
Konsolidacijos trukmė
t = Tv·Hdr²/cv
Drenavimo kelias
Hdr = H/2 (dvipusis drenavimas), H (vienpusis drenavimas)
Laiko faktoriai
U 50% → 0,197, 60% → 0,287, 70% → 0,403, 80% → 0,567, 90% → 0,848

Hidrostatinė jėga

Slėgis gylyje
p = ρgh
Jėga į vertikalią sieną
F = ρg·hc·A
Slėgio centras
yp = yc + Ic/(ycA)
Stačiakampis
Ic = bH³/12

Trintis vamzdžiuose ir slėgio nuostoliai

Reinoldso skaičius
Re = V·D/ν = ρ·V·D/μ
Tekėjimo režimas
laminarinis, kai Re mažesnis nei ≈ 2000, turbulentinis, kai Re didesnis nei ≈ 4000
Vidutinis greitis
V = Q/A, A = π·D²/4
Darsi–Veisbacho lygtis
hf = f·(L/D)·V²/(2g)
Vietiniai nuostoliai
hm = ΣK·V²/(2g)
Tipinės K vertės
įtekėjimas 0,5, ištekėjimas 1,0, 90° alkūnė ≈ 0,3
Slėgio kritimas
Δp = ρ·g·hf
Du atviri rezervuarai
Δz = (f·L/D + ΣK)·V²/(2g)
Laisvas ištekėjimas
H = (1 + f·L/D + ΣK)·V²/(2g)

Tekėjimas atvirais kanalais (Manningas)

Manningo lygtis
V = (1/n)·R2/3·S1/2
Debitas
Q = A·V
Hidraulinis spindulys
R = A/P (P = wetted perimeter, free surface excluded)
Stačiakampis
A = b·y, P = b + 2y
Trapecija (šlaito nuolydis z:1)
A = (b + z·y)·y, P = b + 2y·√(1 + z²)
Apvalus vamzdis, pilnas arba pusiau pilnas
R = D/4
Reikiamas nuolydis
S = (n·Q/(A·R2/3))²

Siurbliai ir siurblių galia

Hidraulinė galia
Ph = ρ·g·Q·H = Q·Δp
Veleno galia
Pshaft = Ph/ηpump
Elektrinė galia
Pel = Pshaft/ηmotor
Siurblio slėgio aukštis
H = Δz + Δp/(ρ·g) + hL
Sistemos nuostoliai
hL = (f·L/D + ΣK)·V²/(2g)

Pinigų vertė laike

Būsimoji vertė
FV = PV·(1 + i)n
Dabartinė vertė
PV = FV/(1 + i)n
Keli periodai per metus
i = r/m, N = m·n
Anuitetas, dabartinė vertė
PV = PMT·[1 − (1 + i)−n]/i
Anuitetas, būsimoji vertė
FV = PMT·[(1 + i)n − 1]/i

Metodas

  1. Nubraižykite laiko ašį su kiekvienu pinigų srautu ir jo laiku.
  2. Palūkanų normą derinkite su laikotarpiu: mėnesinėms įmokoms – mėnesinę normą.
  3. Pavienėms sumoms naudokite FV = PV·(1 + i)ⁿ, o vienodoms įmokoms – anuiteto formules.
  4. Patikrinkite atsakymo ženklą ir eilę.

NPV ir IRR

Grynoji dabartinė vertė
NPV = −C0 + Σ CFt/(1 + r)t
Vienodi pinigų srautai
NPV = −C0 + CF·[1 − (1 + r)−n]/r
Vidinė grąžos norma
r, kuriai esant NPV = 0
Sprendimas
priimti, kai NPV > 0 (arba IRR > reikalaujama grąža)

Metodas

  1. Išvardykite visus pinigų srautus su jų metais; investicija 0 metais yra neigiama.
  2. Diskontuokite kiekvieną pinigų srautą: CFt/(1 + r)t.
  3. Sudėkite juos ir gausite NPV. Teigiama vertė reiškia, kad projektas uždirba daugiau nei r.
  4. 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

  1. Reikšmę paverskite z įverčiu: z = (x − μ)/σ.
  2. Lentelėje raskite Φ(z) – plotą į kairę nuo z.
  3. Plotui į dešinę naudokite 1 − Φ(z); intervalui atimkite du plotus į kairę.
  4. Procentiliui spręskite atvirkščiai: raskite plotą atitinkantį z, tada x = μ + z·σ.

2Uždaviniai

1.Sijų atramų reakcijosVidutinis
P1​ = 80 kNP2​ = 50 kNABCRB​ = ?3,5 m0,5 m2 m

Sija turi šarnyrinę atramą A ir ritininę atramą B, esančią 4 m atstumu nuo A, o už B tęsiasi konsolė iki laisvojo galo C. Raskite vertikaliąją reakciją RB, teigiama kryptimi laikydami kryptį aukštyn.

AB = 4 mAC = 6 mP1 = 80 kN ties 3,5 mP2 = 50 kN ties 6 m
RB = kN
2.Sijų atramų reakcijosSunkus
P = 65 kN, 30°Q = 80 kNABα = ?4 m4 m2 m

Laisvai atremta sija turi šarnyrinę atramą A ir ritininę atramą B. 8 m atstumu nuo A veikia apkrova P, pasvirusi 30° kampu į horizontalę, o 4 m atstumu nuo A – vertikalioji apkrova Q. Raskite kampą α tarp suminės reakcijos jėgos šarnyre A ir horizontalės.

L = 10 mP = 65 kN ties 8 m, θ = 30°Q = 80 kN ties 4 m
α = °
3.Santvara: mazgų metodasVidutinis
ABBCACACB10 kN8 m5 m3 m

Mazgų metodu raskite jėgą FAC strype AC. Tempimą nurodykite teigiamu, gniuždymą – neigiamu.

tarpatramis = 8 maukštis = 3 mB yra 5 m nuo Avertikalioji apkrova = 10 kN
FAC = kN
4.Santvara: mazgų metodasSunkus
ABCDEFGH15 kN40 kN30 kN40 kN4 × 4 m4 m

Tiksliai vienas šios santvaros elementas neneša jėgos esant šioms apkrovoms. Kuris yra nulinės jėgos elementas? Spustelėkite jį diagramoje.

D: 15 kN ↓F: 40 kN ↓F: 30 kN →G: 40 kN ↓
  1. 1elementas AB
  2. 2elementas BC
  3. 3elementas CD
  4. 4elementas DE
  5. 5elementas FG
  6. 6elementas GH
  7. 7elementas AF
  8. 8elementas HE
  9. 9elementas BF
  10. 10elementas CG
  11. 11elementas DH
  12. 12elementas BG
  13. 13elementas DG
5.Skersinė jėga ir lenkimo momentasVidutinis
w = 3 kN/mABpjūvis0,5 m7,5 m

Raskite lenkimo momentą Mx pjūvyje x = 0,5 m nuo atramos A. Teigiamais laikykite momentus, tempiančius apatinius sluoksnius, ir aukštyn nukreiptą skersinę jėgą kairiajame paviršiuje.

L = 8 mw = 3 kN/m nuo 0 iki 8 mx = 0,5 m
Mx = kN·m
6.Skersinė jėga ir lenkimo momentasSunkus
w = 8 kN/mP = 55 kNABpjūvis2 m8 m

Raskite lenkimo momentą Mx pjūvyje x = 2 m nuo atramos A. Teigiamais laikykite momentus, tempiančius apatinius sluoksnius, ir aukštyn nukreiptą skersinę jėgą kairiajame paviršiuje.

L = 10 mP = 55 kN ties 2 mw = 8 kN/m nuo 0 iki 10 mx = 2 m
Mx = kN·m
7.Sijos įlinkisVidutinis
w = 15 kN/mP = 8 kNABδ2,5 m

Gembė visu ilgiu apkrauta tolygiai išskirstyta apkrova w, o laisvajame gale – sutelktąja jėga P. Taikydami superpoziciją, raskite laisvojo galo įlinkį δ.

P = 8 kNw = 15 kN/mL = 2,5 mE = 70 GPa (aliuminis)I = 23 × 10⁶ mm⁴
δ = mm
8.Sijos įlinkisSunkus
w = 10 kN/mδL = 2,5 m

Laisvai atremta sija apkrauta tolygiai išskirstyta apkrova w. Jos įlinkis negali viršyti tarpatramis/360. Raskite mažiausią inercijos momentą Ireq, tenkinantį šią sąlygą.

w = 10 kN/mL = 2,5 mE = 200 GPa (plienas)
Ireq = × 10⁶ mm⁴
9.Kolonų klupimasVidutinis
PL = 2 m20 × 50 mmskerspjūvis

L ilgio kolona iš medžiagos (plienas) yra įtvirtinta apačioje ir laisva viršuje. Pagal Oilerio formulę raskite jos kritinę klupimo jėgą Pcr.

L = 2 mE = 200 GPa (plienas)b × h = 20 × 50 mm
Pcr = kN
10.Kolonų klupimasSunkus
PL = 4 md = 60 mmskerspjūvis

L ilgio kolona iš medžiagos (aliuminis) yra šarnyriškai atremta abiejuose galuose. Raskite jos liaunį ir kritinį klupimo įtempį σcr pagal Oilerio formulę.

L = 4 mE = 70 GPa (aliuminis)d = 60 mm
σcr = MPa
11.Svorio centras ir inercijos momentasVidutinis
2801512014xmatmenys mm

Raskite tėjinio skerspjūvio inercijos momentą Ix horizontaliosios ašies x, einančios per svorio centrą, atžvilgiu.

bf = 280 mmtf = 15 mmtw = 14 mmhw = 120 mm
Ix = × 10⁶ mm⁴
12.Svorio centras ir inercijos momentasSunkus
1203201612xM = 120 kN·mmatmenys mm

Simetriško dvitėjo skerspjūvio lentynos yra 120 mm pločio ir 16 mm storio, bendrasis aukštis 320 mm, o sienelės storis 12 mm. Jį veikia 120 kN·m lenkimo momentas ašies x atžvilgiu. Raskite lenkimo įtempio didumą σj sienelės ir viršutinės lentynos sandūroje.

B = 120 mmH = 320 mmtf = 16 mmtw = 12 mmM = 120 kN·m
σj = MPa
13.Efektinis įtempis grunteVidutinis
smėlisγd​ = 16 kN/m³γsat​ = 20 kN/m³10 mgruntinio vandens lygisXz = 8 m

Pateiktam grunto pjūviui raskite porų vandens slėgį u taške X.

z = 8 mzw = 4 mγw = 9,81 kN/m³smėlis: γd = 16 kN/m³smėlis: γsat = 20 kN/m³
u = kPa
14.Efektinis įtempis grunteSunkus
smėlisγd​ = 15,5 kN/m³γsat​ = 18,5 kN/m³3 mmolisγsat​ = 18 kN/m³5 mgruntinio vandens lygisXz = 5,5 m

Pateiktam grunto pjūviui raskite vertikalųjį efektinį įtempį σ′ taške X.

z = 5,5 mzw = 1 mγw = 9,81 kN/m³smėlis: γd = 15,5 kN/m³smėlis: γsat = 18,5 kN/m³molis: γsat = 18 kN/m³
σ′ = kPa
15.Konsolidacinis nuosėdisVidutinis
Δσ = 120 kPasmėlismolisCc​ = 0,4, Cr​ = 0,06e0​ = 1,2σ′0​ = 60 kPaOCR = 1,52,5 mgruntinio vandens lygis

2,5 m storio perkonsoliduoto molio sluoksnio Cc = 0,4, Cr = 0,06 ir e₀ = 1,2. Jo viduryje efektyvusis vertikalusis įtempis yra 60 kPa , o perkonsolidavimo laipsnis OCR = 1,5. Naujas pastatas sluoksnio viduryje padidina vertikalųjį įtempį 120 kPa. Raskite pirminės konsolidacijos nuosėdį S mm.

H = 2,5 mCc = 0,4Cr = 0,06e0 = 1,2σ′0 = 60 kPaOCR = 1,5Δσ = 120 kPa
S = mm
16.Konsolidacinis nuosėdisSunkus
smėlismolisH = 4 mcv​ = 2,5 m²/metai4 mnelaidi uolienagruntinio vandens lygis

4 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?

H = 4 mcv = 2,5 m²/metaiU = 80%Tv = 0,567vienpusis drenavimas
t = metai
17.Hidrostatinė jėgaVidutinis
sklendėd = 4 mH = 2 m

Vertikali stačiakampė 3 m pločio sklendė yra rezervuaro su skysčiu (vanduo) sienoje, jos viršutinis kraštas 4 m žemiau paviršiaus. Raskite atstojamąją hidrostatinę jėgą F, veikiančią sklendę.

d = 4 mH = 2 mb = 3 mρ = 1000 kg/m³g = 9,81 m/s²
F = kN
18.Hidrostatinė jėgaSunkus
sklendėd = 4 mH = 1 m

Vertikali stačiakampė 1 m pločio sklendė yra rezervuaro su skysčiu (alyva) sienoje, jos viršutinis kraštas 4 m žemiau paviršiaus. Raskite slėgio centro gylį ycp žemiau paviršiaus.

d = 4 mH = 1 mb = 1 mρ = 880 kg/m³g = 9,81 m/s²
ycp = m
19.Trintis vamzdžiuose ir slėgio nuostoliaiVidutinis
V = 0,8 m/sD = 75 mmL = 800 mf = 0,018

Vanduo (ρ = 1000 kg/m³) teka 0,8 m/s greičiu horizontaliu 800 m ilgio vamzdžiu, kurio vidinis skersmuo 75 mm. Imkite Darsi trinties koeficientą f = 0,018 ir g = 9,81 m/s². Raskite slėgio kritimą Δp vamzdyje, kPa.

V = 0,8 m/sL = 800 mD = 75 mmf = 0,018ρ = 1000 kg/m³
Δp = kPa
20.Trintis vamzdžiuose ir slėgio nuostoliaiSunkus
K = 5Δz = 7 mL = 100 m, D = 250 mm, f = 0,0253× alkūnė (K = 0,3)

Du atviri rezervuarai sujungti 100 m ilgio vamzdžiu, kurio vidinis skersmuo 250 mm, o Darsi trinties koeficientas f = 0,025. Viršutinio rezervuaro vandens paviršius yra 7 m aukščiau nei žemutinio. Vietiniai nuostoliai: aštriabriaunis įtekėjimas (K = 0,5), 3 alkūnės (K = 0,3 kiekviena), sklendė (K = 5) ir ištekėjimas į žemutinį rezervuarą (K = 1,0). Imkite g = 9,81 m/s². Raskite debitą Q L/s.

Δz = 7 mL = 100 mD = 250 mmf = 0,025Kentrance = 0,5Kbend = 0,3 (×3)Kvalve = 5Kexit = 1,0
Q = L/s
21.Tekėjimas atvirais kanalais (Manningas)Vidutinis
b = 2,5 my = 1,3 mn = 0,015, S = 0,005

Stačiakampis plytų mūras kanalas yra 2,5 m pločio. Vanduo teka tolygiai 1,3 m gylyje. Manningo n = 0,015, dugno nuolydis S = 0,005. Raskite debitą Q m³/s.

b = 2,5 my = 1,3 mn = 0,015S = 0,005
Q = m³/s
22.Tekėjimas atvirais kanalais (Manningas)Sunkus
b = 4,5 my = 1 mn = 0,025, Q = 4,5 m³/s

Stačiakampis žvyras kanalas, kurio plotis 4,5 m, turi praleisti 4,5 m³/s tolygiu tekėjimu 1 m gylyje. Manningo n = 0,025. Raskite reikiamą dugno nuolydį S (m/m).

Q = 4,5 m³/sb = 4,5 my = 1 mn = 0,025
S = m/m
23.Siurbliai ir siurblių galiaVidutinis
PQ = 40 L/sH = 20 m

Siurblys, kurio naudingumo koeficientas 85%, tiekia 40 L/s vandens (ρ = 1000 kg/m³), įveikdamas 20 m slėgio aukštį. Imkite g = 9,81 m/s². Raskite reikiamą veleno galią Pshaft kW.

Q = 40 L/sH = 20 mη = 85%g = 9,81 m/s²
Pshaft = kW
24.Siurbliai ir siurblių galiaSunkus
PQ = 50 L/sΔz = 6 mL = 150 m, D = 150 mm, f = 0,02, ΣK = 3

Siurblys perpumpuoja 50 L/s vandens (ρ = 1000 kg/m³) iš atviro žemutinio rezervuaro į viršutinį baką, kurio vandens paviršius 6 m aukščiau. Vamzdis yra 150 m ilgio, jo vidinis skersmuo 150 mm, o Darsi trinties koeficientas f = 0,02; vietinių nuostolių koeficientų suma ΣK = 3 (įskaitant įtekėjimą ir ištekėjimą). Imkite g = 9,81 m/s². Siurblio naudingumo koeficientas 80%. Raskite veleno galią Pshaft kW.

Q = 50 L/sΔz = 6 mL = 150 mD = 150 mmf = 0,02ΣK = 3η = 80%
Pshaft = kW
25.Pinigų vertė laikeVidutinis
metai0123…9€1 000FV = ?

Investuojate €1 000 esant 3 % nominaliajai metinei palūkanų normai, palūkanas kapitalizuojant kas ketvirtį. Raskite investicijos vertę FV po 9 metų.

PV = €1 0003% / 4n = 9
FV = €
26.Pinigų vertė laikeSunkus
mėnesiai0123…N = ?€25 000€350€350€350€3503% / 12

Pasiskolinate €25 000 esant 3 % metinei normai, palūkanas kapitalizuojant kas mėnesį, ir kiekvieno mėnesio pabaigoje grąžinate €350. Per kiek mėnesių paskola bus grąžinta (paskutinė įmoka gali būti mažesnė)? Nurodykite įmokų skaičių N.

P = €25 000A = €3503% / 12
N = įmokos
27.NPV ir IRRVidutinis
metai0123456−20 0007 0007 0007 0007 0007 0007 000

Projektas šiandien kainuoja €20 000 ir kiekvienų metų pabaigoje 6 metų grąžina €7 000. Kapitalo kaina 8 %. Laikykite, kad pinigai per kiekvienus metus gaunami tolygiai. Raskite diskontuotąjį atsipirkimo laikotarpį DPB metais.

r = 8%CF0 = −20 000CF1 = 7 000CF2 = 7 000CF3 = 7 000CF4 = 7 000CF5 = 7 000CF6 = 7 000
DPB = metai
28.NPV ir IRRSunkus
metai012−25 00018 00018 000

Projektas kainuoja €25 000 ir 1–2 metų pabaigoje duoda €18 000, €18 000. Raskite jo vidinę grąžos normą IRR procentais.

CF0 = −25 000CF1 = 18 000CF2 = 18 000
IRR = %
29.Normalusis skirstinysVidutinis
−3−2−10123znuspalvintas plotas tarp −z ir z = 0,9660

Nuvilkite z, kad nuspalvintas plotas tarp −z ir z po standartine normaliąja kreive būtų 0,9660. Raskite z dviejų ženklų po kablelio tikslumu.

A = 0,9660
z =
30.Normalusis skirstinysSunkus
10 g0X − Y?

Gaminio masė X iš 1 linijos ir Y iš 2 linijos yra nepriklausomi ir normalieji: X vidurkis 500 g ir standartinis nuokrypis 8 g, Y vidurkis 490 g ir standartinis nuokrypis 6 g. Raskite tikimybę P, kad X yra didesnis už Y. Suapvalinkite z iki dviejų skaitmenų po kablelio.

μX = 500 g, σX = 8 gμY = 490 g, σY = 6 g
P =

3Tirpalai

1.Sijų atramų reakcijos

Atsakymas: RB = 145 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.

Momentai A atžvilgiu

Prieš laikrodžio rodyklę – teigiama.

ΣMA = 0: RB·4 = 80·3,5 + 50·6
RB = 580/4 = 145 kN

Vertikalioji pusiausvyra

RA = 80 + 50 − 145 = −15 kN

Atsakymas

RB = 145 kN

RA neigiama: šarnyras A turi prilaikyti siją, kad ši nepakiltų.

2.Sijų atramų reakcijos

Atsakymas: α = 44,07 °

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 = 65·sin 30° = 32,5 kN
Ph = 65·cos 30° = 56,29 kN

Reakcijos

ΣMA = 0: RB·10 = 32,5·8 + 80·4 → RB = 58 kN
Ay = 32,5 + 80 − 58 = 54,5 kN
Ax = Ph = 56,29 kN

Kryptis ties A

α = atan(Ay/Ax) = atan(54,5/56,29) = 44,07°

Atsakymas

α = 44,07°
3.Santvara: mazgų metodas

Atsakymas: FAC = 6,25 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.

ABBCACACB10 kNAy​Cy​

Atramų reakcijos

Visos santvaros pusiausvyra. Momentai A atžvilgiu, teigiami prieš laikrodžio rodyklę.

ΣMA = 0: Cy·8 = 10·5 → Cy = 6,25 kN
ΣFy = 0: Ay = 10 − 6,25 = 3,75 kN

Mazgas C

Ritininė atrama duoda tik vertikaliąją reakciją, todėl mazge C yra tik dvi nežinomos strypų jėgos. Tarkite, kad abu tempiami.

sin γ = 3/4,243 = 0,7071, cos γ = 3/4,243 = 0,7071
ΣFy = 0: Cy + FBC·sin γ = 0 → FBC = −6,25/0,7071 = −8,839 kN
ΣFx = 0: −FAC − FBC·cos γ = 0 → FAC = −(−8,839)·0,7071 = 6,25 kN

Atsakymas

FAC = 6,25 kN (tempimas)
4.Santvara: mazgų metodas

Atsakymas: elementas CG

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).

AB: 76,25 kN (T), BC: 82,5 kN (T), CD: 82,5 kN (T), DE: 48,75 kN (T), FG: 76,25 kN (C), GH: 48,75 kN (C), AF: 65,41 kN (C), HE: 68,94 kN (C), BF: 6,25 kN (T), CG: 0, DH: 48,75 kN (T), BG: 8,839 kN (C), DG: 47,73 kN (C)

Atsakymas

Nulinės jėgos elementas: CG
5.Skersinė jėga ir lenkimo momentas

Atsakymas: Mx = 5,625 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 = 3·8 = 24 kN, veikianti taške x̄ = 4 m
ΣMA = 0: RB·8 = 3·8·4
RB = 96/8 = 12 kN
ΣFy = 0: RA = 24 − 12 = 12 kN
w = 3 kN/mABRA​ = 12RB​ = 12pjūvis0,5 m7,5 m

Perpjaukite ties x = 0,5 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 = 12·0,5 − 3·0,5·0,25 = 5,625 kN·m

Atsakymas

Mx = 5,625 kN·m
6.Skersinė jėga ir lenkimo momentas

Atsakymas: Mx = 152 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 = 8·10 = 80 kN, veikianti taške x̄ = 5 m
ΣMA = 0: RB·10 = 55·2 + 8·10·5
RB = 510/10 = 51 kN
ΣFy = 0: RA = 135 − 51 = 84 kN
w = 8 kN/mP = 55 kNABRA​ = 84RB​ = 51pjūvis2 m8 m

Perpjaukite ties x = 2 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 = 84·2 − 8·2·1 = 152 kN·m

Atsakymas

Mx = 152 kN·m
7.Sijos įlinkis

Atsakymas: δ = 71,37 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 = 8000 N, w = 15 N/mm, L = 2500 mm
EI = 1,61 × 10¹² N·mm²

Kiekviena apkrova atskirai

δP = PL³/(3EI) = 8000·2500³/(3·1,61 × 10¹²) = 25,88 mm
δw = wL⁴/(8EI) = 15·2500⁴/(8·1,61 × 10¹²) = 45,49 mm

Sudėkite

δ = 25,88 + 45,49 = 71,37 mm

Atsakymas

δ = 71,37 mm
8.Sijos įlinkis

Atsakymas: Ireq = 3,662 × 10⁶ mm⁴

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).

Įlinkio riba

δallow = L/360 = 2500/360 = 6,944 mm

Reikiamas inercijos momentas

I = 5wL⁴/(384·E·δallow) = 5·10·2500⁴/(384·200000·6,944) = 3,662 × 10⁶ mm⁴
Ireq = 3,662 × 10⁶ mm⁴

Atsakymas

Ireq = 3,662 × 10⁶ mm⁴
9.Kolonų klupimas

Atsakymas: Pcr = 4,112 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.

Imin = h·b³/12 = 50·20³/12 = 33333 mm⁴

Skaičiuojamasis ilgis

KL = 2·2000 = 4000 mm

Kritinė jėga

Pcr = π²EI/(KL)² = π²·200000·33333/4000² = 4112 N = 4,112 kN

Atsakymas

Pcr = 4,112 kN
10.Kolonų klupimas

Atsakymas: σcr = 9,715 MPa

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·60⁴/64 = 636173 mm⁴

Inercijos spindulys ir liaunis

A = 2827 mm²
r = √(I/A) = √(636173/2827) = 15 mm
KL = 1·4000 = 4000 mm
KL/r = 4000/15 = 266,7

Kritinis įtempis

σcr = π²E/(KL/r)² = π²·70000/266,7² = 9,715 MPa

Atsakymas

σcr = 9,715 MPa
11.Svorio centras ir inercijos momentas

Atsakymas: Ix = 7,562 × 10⁶ mm⁴

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.

Padalykite į du stačiakampius

Kiekvieną y matuokite nuo apatinio krašto.

lentyna: Af = 280·15 = 4200 mm², yf = 120 + 15/2 = 127,5 mm
sienelė: Aw = 14·120 = 1680 mm², yw = 120/2 = 60 mm

Svorio centras

ȳ = (Afyf + Awyw)/(Af + Aw) = (4200·127,5 + 1680·60)/5880 = 108,2 mm

Šteinerio teorema

lentyna: 280·15³/12 + 4200·(127,5 − 108,2)² = 1,641 × 10⁶ mm⁴
sienelė: 14·120³/12 + 1680·(60 − 108,2)² = 5,921 × 10⁶ mm⁴
Ix = 1,641 × 10⁶ + 5,921 × 10⁶ = 7,562 × 10⁶ mm⁴ = 7,562 × 10⁶ mm⁴

Atsakymas

Ix = 7,562 × 10⁶ mm⁴
12.Svorio centras ir inercijos momentas

Atsakymas: σj = 153,3 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.

hw = 320 − 2·16 = 288 mm
Ix = (B·H³ − (B − tw)·hw³)/12 = (120·320³ − 108·288³)/12
Ix = 1,127 × 10⁸ mm⁴

Lenkimo įtempis

y = 160 − 16 = 144 mm
σ = M·y/I = 1,2 × 10⁸·144/1,127 × 10⁸ = 153,3 MPa

Atsakymas

σj = 153,3 MPa
13.Efektinis įtempis grunte

Atsakymas: u = 39,24 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) = 9,81·4 = 39,24 kPa

Atsakymas

u = 39,24 kPa
14.Efektinis įtempis grunte

Atsakymas: σ′ = 53,35 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·1 + γsat,sand·2 + γsat,clay·2,5
σ = 15,5·1 + 18,5·2 + 18·2,5 = 97,5 kPa

Porų vandens slėgis

Vandens slėgis didėja su gyliu žemiau gruntinio vandens lygio.

u = γw·(z − zw) = 9,81·4,5 = 44,15 kPa

Efektinis įtempis

σ′ = σ − u = 97,5 − 44,15 = 53,35 kPa

Atsakymas

σ′ = 53,35 kPa
15.Konsolidacinis nuosėdis

Atsakymas: S = 148,8 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.

Prieškonsolidacinis slėgis

σ′p = OCR·σ′0 = 1,5·60 = 90 kPa

Palyginkite su prieškonsolidaciniu slėgiu

σ′f = 60 + 120 = 180 kPa > 90 kPa

Nuosėdis

Pakartotinis spaudimas iki σ′p, pirminis spaudimas už jo.

S = 0,06·2,5/(1 + 1,2)·log₁₀(90/60) + 0,4·2,5/(1 + 1,2)·log₁₀(180/90)
S = 12,01 + 136,8 = 148,8 mm

Atsakymas

S = 148,8 mm
16.Konsolidacinis nuosėdis

Atsakymas: t = 3,629 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 = 4 m

Laikas

t = Tv·Hdr²/cv = 0,567·4²/2,5 = 3,629 metai

Atsakymas

t = 3,629 metai
17.Hidrostatinė jėga

Atsakymas: F = 294,3 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 = 4 + 2/2 = 5 m
A = H·b = 2·3 = 6 m²
sklendėd = 4 mH = 2 mF

Atstojamoji jėga

F = ρ·g·yc·A = 1000·9,81·5·6 = 294,3 kN

Atsakymas

F = 294,3 kN
18.Hidrostatinė jėga

Atsakymas: ycp = 4,519 m

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 = 4 + 1/2 = 4,5 m
A = H·b = 1·1 = 1 m²
sklendėd = 4 mH = 1 mF

Atstojamoji jėga

F = ρ·g·yc·A = 880·9,81·4,5·1 = 38,85 kN

Slėgio centras

Slėgis didėja su gyliu, todėl atstojamoji veikia žemiau svorio centro.

Ic = b·H³/12 = 1·1³/12 = 0,08333 m⁴
ycp = yc + Ic/(yc·A) = 4,5 + 0,08333/(4,5·1) = 4,519 m

Atsakymas

ycp = 4,519 m
19.Trintis vamzdžiuose ir slėgio nuostoliai

Atsakymas: Δp = 61,44 kPa

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.

Slėgio aukščio nuostoliai

hf = f·(L/D)·V²/(2g) = 0,018·(800/0,075)·0,8²/(2·9,81) = 6,263 m

Slėgio kritimas

Vamzdis horizontalus, o greitis nekinta, todėl energijos lygtis supaprastėja iki Δp = ρ·g·hf.

Δp = ρ·g·hf = 1000·9,81·6,263 = 61440 Pa = 61,44 kPa

Atsakymas

Δp = 61,44 kPa
20.Trintis vamzdžiuose ir slėgio nuostoliai

Atsakymas: Q = 137,9 L/s

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.

Nuostolių koeficientai

f·L/D = 0,025·100/0,25 = 10
ΣK = 0,5 + 3·0,3 + 5 + 1,0 = 7,4

Energijos lygtis

Abu paviršiai atviri orui ir praktiškai nejuda, todėl visas Δz prarandamas vamzdyje.

7 = (10 + 7,4)·V²/(2·9,81)
V = √(2·9,81·7/17,4) = 2,809 m/s

Debitas

Q = V·π·D²/4 = 2,809·0,04909 = 0,1379 m³/s = 137,9 L/s

Atsakymas

Q = 137,9 L/s
21.Tekėjimas atvirais kanalais (Manningas)

Atsakymas: Q = 11,35 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·y = 2,5·1,3 = 3,25 m²
P = b + 2y = 2,5 + 2·1,3 = 5,1 m
R = A/P = 0,6373 m

Greitis

V = (1/0,015)·0,63732/3·0,0051/2 = 3,491 m/s

Debitas

Q = A·V = 3,25·3,491 = 11,35 m³/s

Atsakymas

Q = 11,35 m³/s
22.Tekėjimas atvirais kanalais (Manningas)

Atsakymas: S = 0,001021 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·y = 4,5·1 = 4,5 m²
P = b + 2y = 4,5 + 2·1 = 6,5 m
R = A/P = 0,6923 m

Išspręskite Manningo lygtį S atžvilgiu

S1/2 = n·Q/(A·R2/3) = 0,025·4,5/(4,5·0,7826) = 0,03195
S = 0,03195² = 0,001021

Atsakymas

S = 0,001021

Tai 1,021 m kritimas kiekviename kilometre.

23.Siurbliai ir siurblių galia

Atsakymas: Pshaft = 9,233 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.

Hidraulinė galia

Ph = ρ·g·Q·H = 1000·9,81·0,04·20 = 7,848 kW

Veleno galia

Pshaft = Ph/η = 7,848/0,85 = 9,233 kW

Atsakymas

Pshaft = 9,233 kW
24.Siurbliai ir siurblių galia

Atsakymas: Pshaft = 9,433 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.

Greitis

V = Q/A = 0,05/0,01767 = 2,829 m/s
V²/(2g) = 0,408 m

Slėgio aukščio nuostoliai

hL = (f·L/D + ΣK)·V²/(2g) = (20 + 3)·0,408 = 9,385 m

Siurblio slėgio aukštis

H = Δz + hL = 6 + 9,385 = 15,38 m

Veleno galia

Pshaft = ρ·g·Q·H/η = 1000·9,81·0,05·15,38/0,8 = 9,433 kW

Atsakymas

Pshaft = 9,433 kW
25.Pinigų vertė laike

Atsakymas: FV = 1309 €

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.

Norma ir laikotarpių skaičius

i = r/m = 0,03/4 = 0,0075
N = m·n = 4·9 = 36

Būsimoji vertė

FV = 1 000·(1 + 0,0075)36 = 1 000·1,309 = €1 308,65

Atsakymas

FV = €1 308,65
26.Pinigų vertė laike

Atsakymas: N = 79 įmokos

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.

Pertvarkykite anuiteto formulę

i = 0,0025
(1 + i)−N = 1 − 25 000·0,0025/350 = 0,8214

Spręskite logaritmais

N = −ln(0,8214)/ln(1,002) = 78,78

Apvalinkite į didesnę pusę iki sveikų įmokų

Po 78 pilnų įmokų lieka nedidelis likutis, kurį padengia paskutinė, mažesnė įmoka.

N = 79

Atsakymas

N = 79 įmokos
27.NPV ir IRR

Atsakymas: DPB = 3,381 metai

Atsipirkimo laikotarpis: laikas, per kurį sukauptieji pinigų srautai padengia pradinę investiciją. Laikoma, kad pinigai kiekvienais metais gaunami tolygiai, todėl paskutinė dalis yra metų dalis. Paprastasis atsipirkimo laikotarpis neatsižvelgia į pinigų vertę laike; diskontuotasis atsipirkimo laikotarpis vietoj to naudoja diskontuotus pinigų srautus.

Diskontuoti ir sukauptieji pinigų srautai

metai 1: 7 000/1,08 = 6 481,48 → Σ = 6 481,48
metai 2: 7 000/1,166 = 6 001,37 → Σ = 12 482,85
metai 3: 7 000/1,26 = 5 556,83 → Σ = 18 039,68
metai 4: 7 000/1,36 = 5 145,21 → Σ = 23 184,89

Paskutiniųjų metų dalis

DPB = 3 + 1 960,32/5 145,21 = 3,381

Atsakymas

DPB = 3,381 metai

Diskontuotasis atsipirkimo laikotarpis visada ilgesnis už paprastąjį (2,857 metų).

28.NPV ir IRR

Atsakymas: IRR = 28,17 %

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(25%) = 920,00
NPV(30%) = −502,96

Siaurinkite

Tiesinė interpoliacija duoda pirmąjį įvertį; ją kartojant (arba naudojant skaičiuotuvo IRR funkciją) gaunama tiksli norma.

IRR ≈ 25 + 5·920,00/(920,00 − (−502,96)) = 28,23%
tiksliai: NPV(28,17%) = 0 → IRR = 28,17%

Atsakymas

IRR = 28,17%
29.Normalusis skirstinys

Atsakymas: z = 2,12

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 + 0,9660)/2 = 0,9830

Skaitykite z lentelę atvirkščiai

Lentelėje suraskite 0,9830 ir nuskaitykite z.

z = 2,12

Atsakymas

z = 2,12
30.Normalusis skirstinys

Atsakymas: P = 0,8413

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 = 500 − 490 = 10 g, σ = 10 g

Standartizuokite

z = (0 − 10)/10 = −1

Tikimybė

P = 1 − Φ(−1) = 0,8413

Atsakymas

P = 0,8413

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.

ExamProblems · examproblems.com/courses/fe-exam-civil