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
P = 40 kNM = 10 kN·mABRB​ = ?0,5 m4,5 m1 m

Laisvai atremta sija turi šarnyrinę atramą A ir ritininę atramą B. Ją veikia sutelktoji jėga P, esanti 5 m atstumu nuo A, ir jėgų pora M (pagal laikrodžio rodyklę), esanti 0,5 m atstumu nuo A. Raskite vertikaliąją reakciją RB, teigiama kryptimi laikydami kryptį aukštyn.

L = 6 mP = 40 kN ties 5 mM = 10 kN·m (pagal laikrodžio rodyklę) ties 0,5 m
RB = kN
2.Sijų atramų reakcijosSunkus
w = 6 kN/mP = 25 kNADCMA​ = ?2,5 m0,5 m3 m

Sudėtinė sija taške A įtvirtinta sienoje, turi vidinį šarnyrą C (2,5 m nuo A) ir remiasi į ritininę atramą D (6 m nuo A). Ją veikia sutelktoji jėga P, esanti 3 m atstumu nuo A, tolygiai išskirstyta apkrova w visoje dalyje CD. Raskite reakcijos momento sienoje didumą MA.

AC = 2,5 mAD = 6 mP = 25 kN ties 3 mw = 6 kN/m nuo 2,5 iki 6 m
MA = kN·m
3.Santvara: mazgų metodasVidutinis
ABBCACACB20 kN4 m1 m4 m

Mazgų metodu raskite jėgą FAB strype AB. Tempimą nurodykite teigiamu, gniuždymą – neigiamu.

tarpatramis = 4 maukštis = 4 mB yra 1 m nuo Avertikalioji apkrova = 20 kN
FAB = kN
4.Santvara: mazgų metodasSunkus
ABBCACACB55 kN5 kN6 m4 m2 m

Mazgų metodu raskite jėgą FBC strype BC. Tempimą nurodykite teigiamu, gniuždymą – neigiamu.

tarpatramis = 6 maukštis = 2 mB yra 4 m nuo Avertikalioji apkrova = 55 kNhorizontalioji apkrova = 5 kN →
FBC = kN
5.Skersinė jėga ir lenkimo momentasVidutinis
w = 3 kN/mABpjūvis1 m9 m

Raskite skersinę jėgą Vx pjūvyje x = 1 m nuo atramos A. Teigiamais laikykite momentus, tempiančius apatinius sluoksnius, ir aukštyn nukreiptą skersinę jėgą kairiajame paviršiuje.

L = 10 mw = 3 kN/m nuo 0 iki 10 mx = 1 m
Vx = kN
6.Skersinė jėga ir lenkimo momentasSunkus
w = 2 kN/mABC4 m2 m

Sija remiasi į šarnyrinę atramą A ir ritininę atramą B, o už B tęsiasi 2 m ilgio konsolė iki laisvojo galo C. Visą ilgį A–C veikia tolygiai išskirstyta apkrova w. Raskite didžiausią teigiamą lenkimo momentą Mmax tarp atramų.

L = 6 mw = 2 kN/m nuo 0 iki 6 matramos ties x = 0 ir x = 4 m
Mmax = kN·m
7.Sijos įlinkisVidutinis
w = 6 kN/mδL = 3 m

Gembė visu ilgiu apkrauta tolygiai išskirstyta apkrova w. Raskite laisvojo galo įlinkį δ.

w = 6 kN/mL = 3 mE = 70 GPa (aliuminis)I = 84 × 10⁶ mm⁴
δ = mm
8.Sijos įlinkisSunkus
w = 15 kN/mδL = 4 m

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

w = 15 kN/mL = 4 mE = 70 GPa (aliuminis)
Ireq = × 10⁶ mm⁴
9.Kolonų klupimasVidutinis
PL = 6 m40 × 100 mmskerspjūvis

L ilgio kolona iš medžiagos (aliuminis) yra įtvirtinta abiejuose galuose. Pagal Oilerio formulę raskite jos kritinę klupimo jėgą Pcr.

L = 6 mE = 70 GPa (aliuminis)b × h = 40 × 100 mm
Pcr = kN
10.Kolonų klupimasSunkus
P = 80 kNL = 3 md = ?skerspjūvis

Pilnavidurė apvali L ilgio kolona iš medžiagos (plienas) yra įtvirtinta apačioje ir šarnyriškai atremta viršuje. Ji turi atlaikyti 80 kN su 2 atsargos koeficientu klupimui. Raskite mažiausią skersmenį d.

P = 80 kNn = 2L = 3 mE = 200 GPa (plienas)
d = mm
11.Svorio centras ir inercijos momentasVidutinis
100 mm240 mm96 mmØ30xIx​ = ?

100 mm × 240 mm plokštė turi apvalią 30 mm skersmens skylę vertikalioje simetrijos ašyje, kurios centras yra 96 mm virš apačios. Raskite ploto inercijos momentą Ix horizontaliosios ašies, einančios per svorio centrą, atžvilgiu.

b = 100 mmh = 240 mmd = 30 mmskylės centras: y = 96 mm
Ix = × 10⁶ mm⁴
12.Svorio centras ir inercijos momentasSunkus
1103402012xM = 100 kN·mmatmenys mm

Simetriško dvitėjo skerspjūvio lentynos yra 110 mm pločio ir 20 mm storio, bendrasis aukštis 340 mm, o sienelės storis 12 mm. Jį veikia 100 kN·m lenkimo momentas ašies x atžvilgiu. Raskite didžiausio lenkimo įtempio didumą σmax skerspjūvyje.

B = 110 mmH = 340 mmtf = 20 mmtw = 12 mmM = 100 kN·m
σmax = MPa
13.Efektinis įtempis grunteVidutinis
smėlisγd​ = 15 kN/m³γsat​ = 19,5 kN/m³9 mgruntinio vandens lygisXz = 5 m

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

z = 5 mzw = 3 mγw = 9,81 kN/m³smėlis: γd = 15 kN/m³smėlis: γsat = 19,5 kN/m³
σ′ = kPa
14.Efektinis įtempis grunteSunkus
smėlisγd​ = 17 kN/m³γsat​ = 20,5 kN/m³5 mmolisγsat​ = 18,5 kN/m³8 mgruntinio vandens lygisXz = 9 m

Pateiktam grunto pjūviui raskite porų vandens slėgį u taške X.

z = 9 mzw = 4 mγw = 9,81 kN/m³smėlis: γd = 17 kN/m³smėlis: γsat = 20,5 kN/m³molis: γsat = 18,5 kN/m³
u = kPa
15.Konsolidacinis nuosėdisVidutinis
Δσ = 100 kPasmėlismolisCc​ = 0,4, Cr​ = 0,05e0​ = 0,6σ′0​ = 75 kPaσ′p​ = 105 kPa2 mgruntinio vandens lygis

2 m storio perkonsoliduoto molio sluoksnio Cc = 0,4, Cr = 0,05 ir e₀ = 0,6. Jo viduryje efektyvusis vertikalusis įtempis yra 75 kPa , o prieškonsolidacinis slėgis yra 105 kPa. Naujas pastatas sluoksnio viduryje padidina vertikalųjį įtempį 100 kPa. Raskite pirminės konsolidacijos nuosėdį S mm.

H = 2 mCc = 0,4Cr = 0,05e0 = 0,6σ′0 = 75 kPaσ′p = 105 kPaΔσ = 100 kPa
S = mm
16.Konsolidacinis nuosėdisSunkus
smėlismolisH = 6 mcv​ = 2 m²/metai6 mnelaidi uolienagruntinio vandens lygis

6 m storio molio sluoksnio konsolidacijos koeficientas cv = 2 m²/metus. Jis slūgso ant nelaidžios uolienos, virš jo – smėlis, todėl vanduo išteka tik viršuje. 90% vidutinei konsolidacijai laiko faktorius Tv = 0,848. Per kiek metų t sluoksnis pasieks 90% konsolidaciją?

H = 6 mcv = 2 m²/metaiU = 90%Tv = 0,848vienpusis drenavimas
t = metai
17.Hidrostatinė jėgaVidutinis
sklendėd = 2 mH = 3 m

Vertikali stačiakampė 1,5 m pločio sklendė yra rezervuaro su skysčiu (vanduo) sienoje, jos viršutinis kraštas 2 m žemiau paviršiaus. Raskite atstojamąją hidrostatinę jėgą F, veikiančią sklendę.

d = 2 mH = 3 mb = 1,5 mρ = 1000 kg/m³g = 9,81 m/s²
F = kN
18.Hidrostatinė jėgaSunkus
sklendėd = 0,5 mH = 2 m

Vertikali stačiakampė 1,5 m pločio sklendė yra rezervuaro su skysčiu (alyva) sienoje, jos viršutinis kraštas 0,5 m žemiau paviršiaus. Raskite slėgio centro gylį ycp žemiau paviršiaus.

d = 0,5 mH = 2 mb = 1,5 mρ = 880 kg/m³g = 9,81 m/s²
ycp = m
19.Trintis vamzdžiuose ir slėgio nuostoliaiVidutinis
Q = 3 L/sD = 75 mmL = 400 mf = 0,025

Vanduo 3 L/s debitu teka 400 m ilgio vamzdžiu, kurio vidinis skersmuo 75 mm. Imkite Darsi trinties koeficientą f = 0,025 ir g = 9,81 m/s². Raskite trinties slėgio aukščio nuostolius hf.

Q = 3 L/sL = 400 mD = 75 mmf = 0,025g = 9,81 m/s²
hf = m
20.Trintis vamzdžiuose ir slėgio nuostoliaiSunkus
K = 10Δz = ?L = 150 m, D = 300 mm, f = 0,0152× alkūnė (K = 0,3)

Du atviri rezervuarai sujungti 150 m ilgio vamzdžiu, kurio vidinis skersmuo 300 mm, o Darsi trinties koeficientas f = 0,015. Vietiniai nuostoliai: aštriabriaunis įtekėjimas (K = 0,5), 2 alkūnės (K = 0,3 kiekviena), sklendė (K = 10) ir ištekėjimas į žemutinį rezervuarą (K = 1,0). Imkite g = 9,81 m/s². Koks vandens lygių skirtumas Δz tarp rezervuarų užtikrina 120 L/s debitą?

Q = 120 L/sL = 150 mD = 300 mmf = 0,015Kentrance = 0,5Kbend = 0,3 (×2)Kvalve = 10Kexit = 1,0
Δz = m
21.Tekėjimas atvirais kanalais (Manningas)Vidutinis
D = 750 mmn = 0,013, S = 0,005

Betoninis lietaus nuotekų kolektorius, kurio vidinis skersmuo 750 mm, teka vos pilnas (kaip atviras kanalas, ne slėginis). Manningo n = 0,013, nuolydis S = 0,005. Raskite debitą Q m³/s.

D = 750 mmn = 0,013S = 0,005
Q = m³/s
22.Tekėjimas atvirais kanalais (Manningas)Sunkus
D = 375 mmn = 0,013, V = 1 m/s

Betoninis nuotekų kolektorius, kurio vidinis skersmuo 375 mm (Manningo n = 0,013), tekėdamas vos pilnas turi pasiekti 1 m/s savaiminio išsivalymo greitį. Raskite mažiausią nuolydį S (m/m).

D = 375 mmn = 0,013V = 1 m/s
S = m/m
23.Siurbliai ir siurblių galiaVidutinis
PQ = 15 L/sH = 30 m

Siurblys tiekia 15 L/s vandens (ρ = 1000 kg/m³), įveikdamas 30 m slėgio aukštį. Siurblio naudingumo koeficientas 78%, o jį sukančio elektros variklio – 90%. Imkite g = 9,81 m/s². Raskite variklio naudojamą elektrinę galią Pel kW.

Q = 15 L/sH = 30 mηpump = 78%ηmotor = 90%g = 9,81 m/s²
Pel = kW
24.Siurbliai ir siurblių galiaSunkus
PQ = 50 L/sΔz = 13 mL = 400 m, D = 150 mm, f = 0,015, ΣK = 6

Siurblys perpumpuoja 50 L/s vandens (ρ = 1000 kg/m³) iš atviro žemutinio rezervuaro į viršutinį baką, kurio vandens paviršius 13 m aukščiau. Vamzdis yra 400 m ilgio, jo vidinis skersmuo 150 mm, o Darsi trinties koeficientas f = 0,015; vietinių nuostolių koeficientų suma ΣK = 6 (įskaitant įtekėjimą ir ištekėjimą). Imkite g = 9,81 m/s². Siurblio naudingumo koeficientas 72%. Raskite veleno galią Pshaft kW.

Q = 50 L/sΔz = 13 mL = 400 mD = 150 mmf = 0,015ΣK = 6η = 72%
Pshaft = kW
25.Pinigų vertė laikeVidutinis
laikotarpiai0123…36511 + EAR = ?22% / 365

Kredito kortelės nominalioji palūkanų norma 22% per metus, palūkanas kapitalizuojant kasdien. Raskite efektyviąją metinę normą EAR procentais.

r = 22%m = 365
EAR = %
26.Pinigų vertė laikeSunkus
mėnesiai01…204…360€300 000AB = ?A4,8% / 12

€300 000 būsto paskola grąžinama lygiomis mėnesio įmokomis per 30 metų, esant 4,8% metinei normai, palūkanas kapitalizuojant kas mėnesį. Kiek dar liks skolos iš karto po 17-ųjų metų pabaigos įmokos? Raskite likusią skolą B.

P = €300 0004,8% / 12N = 360k = 204
B = €
27.NPV ir IRRVidutinis
metai0123−45 00016 00010 00019 000

€45 000 investicija 1–3 metų pabaigoje duoda tokius pinigų srautus: €16 000, €10 000, €19 000. Kapitalo kaina – 10 %. Raskite grynąją dabartinę vertę NPV.

r = 10%CF0 = −45 000CF1 = 16 000CF2 = 10 000CF3 = 19 000
NPV = €
28.NPV ir IRRSunkus
metai012−50 00034 00021 000

Projektas kainuoja €50 000 ir 1–2 metų pabaigoje duoda €34 000, €21 000. Raskite jo vidinę grąžos normą IRR procentais.

CF0 = −50 000CF1 = 34 000CF2 = 21 000
IRR = %
29.Normalusis skirstinysVidutinis
480 g488,3 gT = X₁ + … + X₁₂?

varžtai masės yra nepriklausomos ir normaliosios, jų vidurkis 40 g, standartinis nuokrypis 1,2 g. Raskite tikimybę P, kad 12 iš jų bendra masė yra mažesnė nei 488,3 g. Suapvalinkite z iki dviejų skaitmenų po kablelio.

μ = 40 gσ = 1,2 gn = 12< 488.3 g
P =
30.Normalusis skirstinysSunkus
157164171178185192199cmviršus 10%

suaugusių vyrų ūgiai pasiskirstę normaliai, vidurkis 178 cm, standartinis nuokrypis 7 cm. Nuvilkite ribą taip, kad nuspalvinti viršutiniai 10 % būtų dešinėje nuo jos. Raskite ribą x.

μ = 178 cmσ = 7 cm10%
x = cm

3Tirpalai

1.Sijų atramų reakcijos

Atsakymas: RB = 35 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·6 − 40·5 − 10 = 0
RB = 210/6 = 35 kN

Vertikalioji pusiausvyra

RA = 40 − 35 = 5 kN

Atsakymas

RB = 35 kN

Neigiama reakcija nukreipta žemyn.

2.Sijų atramų reakcijos

Atsakymas: MA = 79,82 kN·m

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. Vidinis šarnyras negali perduoti lenkimo momento, todėl gaunama viena papildoma lygtis: bet kurios pusės jėgų momentas šarnyro atžvilgiu lygus nuliui.

Dalis CD

Šarnyre momento nėra, todėl vien dalies CD momentai taško C atžvilgiu turi būti pusiausviri.

W = 6·3,5 = 21 kN ties 1,75 m nuo C
ΣMC = 0: RD·3,5 = 25·0,5 + 21·1,75
RD = 14,07 kN
VC = 46 − 14,07 = 31,93 kN

Dalis AC

Šarnyro jėga VC dalį AC veikia žemyn (lygi ir priešinga jos poveikiui daliai CD).

RA = 31,93 = 31,93 kN
MA = 31,93·2,5 = 79,82 kN·m

Atsakymas

MA = 79,82 kN·m
3.Santvara: mazgų metodas

Atsakymas: FAB = −15,46 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.

ABBCACACB20 kNAy​Cy​

Atramų reakcijos

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

ΣMA = 0: Cy·4 = 20·1 → Cy = 5 kN
ΣFy = 0: Ay = 20 − 5 = 15 kN

Mazgas A

Tarkite, kad kiekvienas strypas tempiamas (traukia nuo mazgo). Tik AB turi vertikaliąją dedamąją mazge A.

sin α = 4/4,123 = 0,9701
ΣFy = 0: Ay + FAB·sin α = 0
FAB = −15/0,9701 = −15,46 kN

Atsakymas

FAB = −15,46 kN (gniuždymas)
4.Santvara: mazgų metodas

Atsakymas: FBC = −54,21 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.

ABBCACACB55 kN5 kNAy​Cy​Ax​

Atramų reakcijos

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

ΣMA = 0: Cy·6 = 55·4 + 5·2 → Cy = 38,33 kN
ΣFy = 0: Ay = 55 − 38,33 = 16,67 kN
ΣFx = 0: Ax = −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 = 2/2,828 = 0,7071, cos γ = 2/2,828 = 0,7071
ΣFy = 0: Cy + FBC·sin γ = 0 → FBC = −38,33/0,7071 = −54,21 kN

Atsakymas

FBC = −54,21 kN (gniuždymas)
5.Skersinė jėga ir lenkimo momentas

Atsakymas: Vx = 12 kN

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 = 3·10 = 30 kN, veikianti taške x̄ = 5 m
ΣMA = 0: RB·10 = 3·10·5
RB = 150/10 = 15 kN
ΣFy = 0: RA = 30 − 15 = 15 kN
w = 3 kN/mABRA​ = 15RB​ = 15pjūvis1 m9 m

Perpjaukite ties x = 1 m ir palikite kairiąją dalį

Įskaitomos tik jėgos kairiau pjūvio. Išskirstytosios apkrovos dalis veikia kaip viena jėga tos dalies viduryje.

V = RA − (visos žemyn nukreiptos apkrovos kairiau pjūvio)
Vx = 15 − 3·1 = 12 kN

Atsakymas

Vx = 12 kN
6.Skersinė jėga ir lenkimo momentas

Atsakymas: Mmax = 2,25 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. Didžiausias momentas: kadangi dM/dx = V, lenkimo momentas didžiausias ten, kur skersinė jėga eina per nulį – sutelktosios jėgos vietoje arba išskirstytosios apkrovos ruože.

Atramų reakcijos

Visos sijos pusiausvyra, įskaitant konsolės apkrovą.

Išskirstytosios apkrovos atstojamoji: W = w·ℓ = 2·6 = 12 kN, veikianti taške x̄ = 3 m
ΣMA = 0: RB·4 = 2·6·3
RB = 36/4 = 9 kN
ΣFy = 0: RA = 12 − 9 = 3 kN

Nulinė skersinė jėga

RA − w·x0 = 0 → x0 = 3/2 = 1,5 m

Didžiausias teigiamas momentas

Mmax = RA·x0 − w·x0²/2 = RA²/(2w) = 3²/(2·2) = 2,25 kN·m

Atsakymas

Mmax = 2,25 kN·m
7.Sijos įlinkis

Atsakymas: δ = 10,33 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 = 6 N/mm, L = 3000 mm
EI = 5,88 × 10¹² N·mm²

Įlinkis

δ = wL⁴/(8EI) = 6·3000⁴/(8·5,88 × 10¹²) = 10,33 mm

Atsakymas

δ = 10,33 mm
8.Sijos įlinkis

Atsakymas: Ireq = 64,29 × 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 = 4000/360 = 11,11 mm

Reikiamas inercijos momentas

I = 5wL⁴/(384·E·δallow) = 5·15·4000⁴/(384·70000·11,11) = 6,429 × 10⁷ mm⁴
Ireq = 64,29 × 10⁶ mm⁴

Atsakymas

Ireq = 64,29 × 10⁶ mm⁴
9.Kolonų klupimas

Atsakymas: Pcr = 40,94 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 = 100·40³/12 = 533333 mm⁴

Skaičiuojamasis ilgis

KL = 0,5·6000 = 3000 mm

Kritinė jėga

Pcr = π²EI/(KL)² = π²·70000·533333/3000² = 40941 N = 40,94 kN

Atsakymas

Pcr = 40,94 kN
10.Kolonų klupimas

Atsakymas: d = 51,95 mm

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.

Reikiama kritinė jėga

Pcr = n·P = 2·80000 = 160000 N
KL = 0,7·3000 = 2100 mm

Išreiškite skersmenį

d = (64·n·P·(KL)²/(π³E))^(1/4) = (64·160000·2100²/(π³·200000))^(1/4) = 51,95 mm

Atsakymas

d = 51,95 mm

Patikra: liaunis KL/r yra 161,7, todėl kolona liauna ir Oilerio formulė galioja.

11.Svorio centras ir inercijos momentas

Atsakymas: Ix = 114,7 × 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 = (24000·120 − 706,9·96)/(24000 − 706,9) = 120,7 mm

Pilna plokštė ȳ atžvilgiu

100·240³/12 + 24000·−0,7283² = 115,2 × 10⁶ mm⁴

Skylė ȳ atžvilgiu

π·30⁴/64 + 706,9·−24,73² = 0,472 × 10⁶ mm⁴

Atimkite

Ix = 114,7 × 10⁶ mm⁴

Atsakymas

Ix = 114,7 × 10⁶ mm⁴
12.Svorio centras ir inercijos momentas

Atsakymas: σmax = 121,6 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 = 340 − 2·20 = 300 mm
Ix = (B·H³ − (B − tw)·hw³)/12 = (110·340³ − 98·300³)/12
Ix = 1,398 × 10⁸ mm⁴

Lenkimo įtempis

y = 170 mm
σ = M·y/I = 1 × 10⁸·170/1,398 × 10⁸ = 121,6 MPa

Atsakymas

σmax = 121,6 MPa
13.Efektinis įtempis grunte

Atsakymas: σ′ = 64,38 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·zw + γsat·(z − zw) = 15·3 + 19,5·2 = 84 kPa

Porų vandens slėgis

Vandens slėgis didėja su gyliu žemiau gruntinio vandens lygio.

u = γw·(z − zw) = 9,81·2 = 19,62 kPa

Efektinis įtempis

σ′ = σ − u = 84 − 19,62 = 64,38 kPa

Atsakymas

σ′ = 64,38 kPa
14.Efektinis įtempis grunte

Atsakymas: u = 49,05 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) = 9,81·5 = 49,05 kPa

Atsakymas

u = 49,05 kPa
15.Konsolidacinis nuosėdis

Atsakymas: S = 120,1 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 = 75 + 100 = 175 kPa > 105 kPa

Nuosėdis

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

S = 0,05·2/(1 + 0,6)·log₁₀(105/75) + 0,4·2/(1 + 0,6)·log₁₀(175/105)
S = 9,133 + 110,9 = 120,1 mm

Atsakymas

S = 120,1 mm
16.Konsolidacinis nuosėdis

Atsakymas: t = 15,26 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 m

Laikas

t = Tv·Hdr²/cv = 0,848·6²/2 = 15,26 metai

Atsakymas

t = 15,26 metai
17.Hidrostatinė jėga

Atsakymas: F = 154,5 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 + 3/2 = 3,5 m
A = H·b = 3·1,5 = 4,5 m²
sklendėd = 2 mH = 3 mF

Atstojamoji jėga

F = ρ·g·yc·A = 1000·9,81·3,5·4,5 = 154,5 kN

Atsakymas

F = 154,5 kN
18.Hidrostatinė jėga

Atsakymas: ycp = 1,722 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 = 0,5 + 2/2 = 1,5 m
A = H·b = 2·1,5 = 3 m²
sklendėd = 0,5 mH = 2 mF

Atstojamoji jėga

F = ρ·g·yc·A = 880·9,81·1,5·3 = 38,85 kN

Slėgio centras

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

Ic = b·H³/12 = 1,5·2³/12 = 1 m⁴
ycp = yc + Ic/(yc·A) = 1,5 + 1/(1,5·3) = 1,722 m

Atsakymas

ycp = 1,722 m
19.Trintis vamzdžiuose ir slėgio nuostoliai

Atsakymas: hf = 3,134 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·0,075²/4 = 0,004418 m²
V = Q/A = 0,003/0,004418 = 0,6791 m/s

Greitinis aukštis

V²/(2g) = 0,6791²/(2·9,81) = 0,0235 m

Darsi–Veisbacho lygtis

hf = f·(L/D)·V²/(2g) = 0,025·(400/0,075)·0,6791²/(2·9,81) = 3,134 m

Atsakymas

hf = 3,134 m
20.Trintis vamzdžiuose ir slėgio nuostoliai

Atsakymas: Δz = 2,879 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 = 0,12/0,07069 = 1,698 m/s
V²/(2g) = 0,1469 m

Nuostolių koeficientai

f·L/D = 0,015·150/0,3 = 7,5
ΣK = 0,5 + 2·0,3 + 10 + 1,0 = 12,1

Bendri slėgio aukščio nuostoliai

hf = 7,5·0,1469 = 1,102 m
hm = 12,1·0,1469 = 1,777 m
Δz = hf + hm = 2,879 m

Atsakymas

Δz = 2,879 m
21.Tekėjimas atvirais kanalais (Manningas)

Atsakymas: Q = 0,7872 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 = 0,4418 m², R = D/4 = 0,1875 m

Greitis

V = (1/0,013)·0,18752/3·0,0051/2 = 1,782 m/s

Debitas

Q = A·V = 0,4418·1,782 = 0,7872 m³/s

Atsakymas

Q = 0,7872 m³/s
22.Tekėjimas atvirais kanalais (Manningas)

Atsakymas: S = 0,003968 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.

Hidraulinis spindulys

R = D/4 = 0,375/4 = 0,09375 m

Išspręskite Manningo lygtį S atžvilgiu

S = (n·V/R2/3)² = (0,013·1/0,2064)² = 0,003968

Atsakymas

S = 0,003968

Tai 3,968 m kritimas kiekviename kilometre.

23.Siurbliai ir siurblių galia

Atsakymas: Pel = 6,288 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 = 1000·9,81·0,015·30 = 4,415 kW

Veleno galia

Pshaft = 4,415/0,78 = 5,66 kW

Elektrinė galia

Pel = 5,66/0,9 = 6,288 kW

Atsakymas

Pel = 6,288 kW
24.Siurbliai ir siurblių galia

Atsakymas: Pshaft = 21,64 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) = (40 + 6)·0,408 = 18,77 m

Siurblio slėgio aukštis

H = Δz + hL = 13 + 18,77 = 31,77 m

Veleno galia

Pshaft = ρ·g·Q·H/η = 1000·9,81·0,05·31,77/0,72 = 21,64 kW

Atsakymas

Pshaft = 21,64 kW
25.Pinigų vertė laike

Atsakymas: EAR = 24,6 %

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.

Laikotarpio norma

r/m = 0,22/365 = 0,0006027

Kapitalizuokite per vienus metus

EAR = (1 + 0,0006027)365 − 1 = 1,246 − 1 = 24,6%

Atsakymas

EAR = 24,6%

Kai palūkanos kapitalizuojamos dažniau nei kartą per metus, EAR visada didesnė už nominaliąją normą.

26.Pinigų vertė laike

Atsakymas: B = 182401 €

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 = 360
A = 300 000·0,004/(1 − (1 + 0,004)−360) = €1 574,00

Likusių įmokų dabartinė vertė

Visa likusi skola turi būti lygiai padengta likusiomis įmokomis.

N − k = 360 − 204 = 156
B = 1574·(1 − (1 + 0,004)−156)/0,004 = €182 400,85

Atsakymas

B = €182 400,85
27.NPV ir IRR

Atsakymas: NPV = −7915 €

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.

Kiekvieno pinigų srauto dabartinė vertė

CF0 = −45 000
CF1/(1 + 0,1)1 = 16 000/1,1 = 14 545,45
CF2/(1 + 0,1)2 = 10 000/1,21 = 8 264,46
CF3/(1 + 0,1)3 = 19 000/1,331 = 14 274,98

Sudėkite

NPV = €−7 915,10

Atsakymas

NPV = €−7 915,10

NPV neigiama, todėl projektas uždirba mažiau nei reikalaujama grąža.

28.NPV ir IRR

Atsakymas: IRR = 7,185 %

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(5%) = 1 428,57
NPV(10%) = −1 735,54

Siaurinkite

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

IRR ≈ 5 + 5·1 428,57/(1 428,57 − (−1 735,54)) = 7,257%
tiksliai: NPV(7,185%) = 0 → IRR = 7,185%

Atsakymas

IRR = 7,185%
29.Normalusis skirstinys

Atsakymas: P = 0,9772

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).

Sumos skirstinys

μT = 480 g, σT = 1,2·√12 = 4,157 g

Standartizuokite

z = (488,3 − 480)/4,157 = 2

Tikimybė

P = Φ(2) = 0,9772

Atsakymas

P = 0,9772
30.Normalusis skirstinys

Atsakymas: x = 187 cm

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

Φ(z) = 0,9

z iš lentelės

z ≈ 1,28

Atgal į pradinius vienetus

x = 178 + 1,28·7 = 187 cm

Atsakymas

x = 187 cm

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