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 RA.
L = 5 mP1 = 55 kN ties 2,5 mP2 = 10 kN ties 3 m
RA = kN
2.Sijų atramų reakcijosSunkus
Laisvai atremta sija turi šarnyrinę atramą A ir ritininę atramą B. 2 m atstumu nuo A veikia apkrova P, pasvirusi 45° kampu į horizontalę, o 6 m atstumu nuo A – vertikalioji apkrova Q. Raskite suminės reakcijos jėgos šarnyre A didumą RA.
L = 8 mP = 15 kN ties 2 m, θ = 45°Q = 60 kN ties 6 m
RA = kN
3.Santvara: mazgų metodasVidutinis
Tiksliai vienas šios santvaros elementas neneša jėgos esant šioms apkrovoms. Kuris yra nulinės jėgos elementas? Spustelėkite jį diagramoje.
C: 30 kN ↓D: 35 kN ↓G: 25 kN ↓
1elementas AB
2elementas BC
3elementas CD
4elementas DE
5elementas FG
6elementas GH
7elementas AF
8elementas HE
9elementas BF
10elementas CG
11elementas DH
12elementas FC
13elementas HC
4.Santvara: mazgų metodasSunkus
Tiksliai vienas šios santvaros elementas neneša jėgos esant šioms apkrovoms. Kuris yra nulinės jėgos elementas? Spustelėkite jį diagramoje.
B: 25 kN ↓C: 15 kN ↓D: 15 kN ↓H: 20 kN ←
1elementas AB
2elementas BC
3elementas CD
4elementas DE
5elementas FG
6elementas GH
7elementas AF
8elementas HE
9elementas BF
10elementas CG
11elementas DH
12elementas FC
13elementas HC
5.Skersinė jėga ir lenkimo momentasVidutinis
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 = 6 mw = 2 kN/m nuo 0 iki 6 mx = 3 m
Mx = kN·m
6.Skersinė jėga ir lenkimo momentasSunkus
Sija remiasi į šarnyrinę atramą A ir ritininę atramą B, o už B tęsiasi 2,5 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 = 8,5 mw = 2 kN/m nuo 0 iki 8,5 matramos ties x = 0 ir x = 6 m
Mmax = kN·m
7.Sijos įlinkisVidutinis
L ilgio gembė įtvirtinta taške A ir apkrauta sutelktąja jėga P, esančia a = 2 m atstumu nuo A. Raskite įlinkį δB laisvajame gale B.
P = 15 kNa = 2 mL = 2,5 mE = 70 GPa (aliuminis)I = 36 × 10⁶ mm⁴
δB = mm
8.Sijos įlinkisSunkus
Papildomai atremta gembė įtvirtinta taške A ir laisvai atremta taške B. Ją visu ilgiu veikia tolygiai išskirstyta apkrova w. EI pastovus. Raskite papildomos atramos reakciją RB.
L = 6 mw = 5 kN/m
RB = kN
9.Kolonų klupimasVidutinis
L ilgio kolona iš medžiagos (aliuminis) yra šarnyriškai atremta abiejuose galuose. Pagal Oilerio formulę raskite jos kritinę klupimo jėgą Pcr.
L = 5 mE = 70 GPa (aliuminis)b × h = 50 × 80 mm
Pcr = kN
10.Kolonų klupimasSunkus
L ilgio kolona iš medžiagos (aliuminis) yra šarnyriškai atremta abiejuose galuose. Raskite jos liaunį ir kritinį klupimo įtempį σcr pagal Oilerio formulę.
L = 2,5 mE = 70 GPa (aliuminis)d = 80 mm
σcr = MPa
11.Svorio centras ir inercijos momentasVidutinis
Lovinis skerspjūvis atvira puse į viršų: 200 mm pločio pagrindo plokštė su dviem vertikaliomis lentynomis, bendrasis aukštis 190 mm. Pagrindo ir lentynų storis vienodas – 20 mm. Raskite svorio centro aukštį ȳ virš apatinės kraštinės.
b = 200 mmh = 190 mmt = 20 mm
ȳ = mm
12.Svorio centras ir inercijos momentasSunkus
Simetriško dvitėjo skerspjūvio lentynos yra 170 mm pločio ir 12 mm storio, bendrasis aukštis 420 mm, o sienelės storis 6 mm. Jį veikia 120 kN·m lenkimo momentas ašies x atžvilgiu. Raskite didžiausio lenkimo įtempio didumą σmax skerspjūvyje.
3 m storio perkonsoliduoto molio sluoksnio Cc = 0,35, Cr = 0,05 ir e₀ = 0,9. Jo viduryje efektyvusis vertikalusis įtempis yra 50 kPa , o perkonsolidavimo laipsnis OCR = 1,5. Naujas pastatas sluoksnio viduryje padidina vertikalųjį įtempį 170 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. 70% vidutinei konsolidacijai laiko faktorius Tv = 0,403. Per kiek metų t sluoksnis pasieks 70% konsolidaciją?
Vertikali stačiakampė 2 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 1 m žemiau paviršiaus. Raskite slėgio centro gylį ycp žemiau paviršiaus.
d = 1 mH = 3 mb = 1 mρ = 1025 kg/m³g = 9,81 m/s²
ycp = m
19.Trintis vamzdžiuose ir slėgio nuostoliaiVidutinis
Vanduo 4 L/s debitu teka 800 m ilgio vamzdžiu, kurio vidinis skersmuo 50 mm. Imkite Darsi trinties koeficientą f = 0,018 ir g = 9,81 m/s². Raskite trinties slėgio aukščio nuostolius hf.
Q = 4 L/sL = 800 mD = 50 mmf = 0,018g = 9,81 m/s²
hf = m
20.Trintis vamzdžiuose ir slėgio nuostoliaiSunkus
Du atviri rezervuarai sujungti 200 m ilgio vamzdžiu, kurio vidinis skersmuo 150 mm, o Darsi trinties koeficientas f = 0,02. 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 50 L/s debitą?
Stačiakampis lygintas betonas kanalas yra 3 m pločio. Vanduo teka tolygiai 0,9 m gylyje. Manningo n = 0,012, dugno nuolydis S = 0,0005. Raskite debitą Q m³/s.
b = 3 my = 0,9 mn = 0,012S = 0,0005
Q = m³/s
22.Tekėjimas atvirais kanalais (Manningas)Sunkus
Trapecinis plytų mūras kanalas, kurio dugno plotis 2,5 m, o šlaitų nuolydis 2:1 (horizontalusis:vertikalusis), turi praleisti 14 m³/s tolygiu tekėjimu 1,5 m gylyje. Manningo n = 0,015. Raskite reikiamą dugno nuolydį S (m/m).
Q = 14 m³/sb = 2,5 my = 1,5 mz = 2n = 0,015
S = m/m
23.Siurbliai ir siurblių galiaVidutinis
Bandymo metu siurblys tiekia 50 L/s vandens (ρ = 1000 kg/m³), įveikdamas 54 m slėgio aukštį, o jo velenas naudoja 40,7 kW. Imkite g = 9,81 m/s². Raskite siurblio naudingumo koeficientą η procentais.
Q = 50 L/sH = 54 mPshaft = 40,7 kWg = 9,81 m/s²
η = %
24.Siurbliai ir siurblių galiaSunkus
Siurblys perpumpuoja 100 L/s vandens (ρ = 1000 kg/m³) iš atviro žemutinio rezervuaro į viršutinį baką, kurio vandens paviršius 15 m aukščiau. Vamzdis yra 100 m ilgio, jo vidinis skersmuo 250 mm, o Darsi trinties koeficientas f = 0,022; vietinių nuostolių koeficientų suma ΣK = 6 (įskaitant įtekėjimą ir ištekėjimą). Imkite g = 9,81 m/s². Viršutinis bakas uždaras, o oro virš vandens manometrinis slėgis yra 350 kPa. Raskite slėgio aukštį H, kurį turi sukurti siurblys.
Investuojate €10 000 esant 4% metinei normai su tolydžiuoju kapitalizavimu. Raskite vertę FV po 14 metų.
PV = €10 000r = 4%t = 14
FV = €
26.Pinigų vertė laikeSunkus
€250 000 būsto paskola grąžinama lygiomis mėnesio įmokomis per 30 metų, esant 3% metinei normai, palūkanas kapitalizuojant kas mėnesį. Kiek dar liks skolos iš karto po 9-ųjų metų pabaigos įmokos? Raskite likusią skolą B.
P = €250 0003% / 12N = 360k = 108
B = €
27.NPV ir IRRVidutinis
Mašina šiandien kainuoja €30 000. Kiekvienų metų pabaigoje 4 metų ji generuoja €8 500, o po to gali būti parduota už €3 000. Kapitalo kaina 12%. Raskite grynąją dabartinę vertę NPV.
C0 = €30 000CF = €8 500S = €3 000n = 4r = 12%
NPV = €
28.NPV ir IRRSunkus
Projektas kainuoja €20 000 ir 1–4 metų pabaigoje grąžina po €10 500, €6 500, €12 000, €7 500. Pinigų srautus galima reinvestuoti 12 % kapitalo kaina. Raskite modifikuotąją vidinę grąžos normą MIRR procentais.
Nuvilkite z, kad nuspalvintas plotas po standartine normaliąja kreive, dešinėje nuo z, būtų 0,0158. Raskite z dviejų ženklų po kablelio tikslumu.
A = 0,0158
z =
30.Normalusis skirstinysSunkus
maišų masės pasiskirstę normaliai, vidurkis 250 g, standartinis nuokrypis 5 g. Nuvilkite ribą taip, kad nuspalvinti viršutiniai 10 % būtų dešinėje nuo jos. Raskite ribą x.
μ = 250 gσ = 5 g10%
x = g
3Tirpalai
1.Sijų atramų reakcijos
Atsakymas: RA = 31,5 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 = 55·2,5 + 10·3
RB = 167,5/5 = 33,5 kN
ΣFy = 0: RA = 65 − 33,5 = 31,5 kN
Atsakymas
RA = 31,5 kN
2.Sijų atramų reakcijos
Atsakymas: RA = 25,29 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.
P dedamosios
Pv = 15·sin 45° = 10,61 kN
Ph = 15·cos 45° = 10,61 kN
Reakcijos
ΣMA = 0: RB·8 = 10,61·2 + 60·6 → RB = 47,65 kN
Ay = 10,61 + 60 − 47,65 = 22,95 kN
Ax = Ph = 10,61 kN
Atstojamoji ties A
RA = √(10,61² + 22,95²) = 25,29 kN
Atsakymas
RA = 25,29 kN
3.Santvara: mazgų metodas
Atsakymas: elementas BF
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 B
AB ir BC yra vienoje tiesėje, o mazgas neapkrautas. Subalansavus jėgas skersai tos linijos lieka tik BF.
ΣF⊥ = 0 → FBF = 0
Patikrinkite mazgų metodu
Išsprendus visus mazgus gaunamos šios elementų jėgos (T = tempimas, C = gniuždymas).
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 G
FG ir GH 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).
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 = 2·6 = 12 kN, veikianti taške x̄ = 3 m
ΣMA = 0: RB·6 = 2·6·3
RB = 36/6 = 6 kN
ΣFy = 0: RA = 12 − 6 = 6 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 = 6·3 − 2·3·1,5 = 9 kN·m
Atsakymas
Mx = 9 kN·m
6.Skersinė jėga ir lenkimo momentas
Atsakymas: Mmax = 6,146 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 = 2·8,5 = 17 kN, veikianti taške x̄ = 4,25 m
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 = 15000 N, a = 2000 mm, L = 2500 mm
EI = 2,52 × 10¹² N·mm²
Laisvojo galo įlinkis
Įlinkis po apkrova plius posūkio kampas po apkrova, padaugintas iš likusio ilgio.
δP = Pa³/(3EI) = 15,87 mm
θP = Pa²/(2EI) = 0,0119 rad
δB = δP + θP·(L − a) = Pa²(3L − a)/(6EI) = 21,83 mm
Atsakymas
δB = 21,83 mm
8.Sijos įlinkis
Atsakymas: RB = 11,25 kN
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). Statiškai neišsprendžiamoje sijoje pašalinkite perteklinę atramą ir pareikalaukite, kad įlinkis toje vietoje būtų lygus nuliui (suderinamumas).
Pašalinkite papildomą atramą
Be papildomos atramos sija yra gembė. Jos laisvasis galas įlinktų nuo apkrovos.
δload = wL⁴/(8EI)
Suderinamumas ties papildoma atrama
Vien papildomos atramos jėga RB pakelia laisvąjį galą dydžiu RBL³/(3EI). Atrama išlaiko B nulinį įlinkį, todėl abu dydžiai turi vienas kitą panaikinti. EI susiprastina.
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 = 1·2500 = 2500 mm
KL/r = 2500/20 = 125
Kritinis įtempis
σcr = π²E/(KL/r)² = π²·70000/125² = 44,22 MPa
Atsakymas
σcr = 44,22 MPa
11.Svorio centras ir inercijos momentas
Atsakymas: ȳ = 69,81 mm
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 stačiakampius
Pagrindą imkite viso pločio, o dvi lentynas virš jo (aukštis h − t), kad niekas nebūtų įskaičiuota du kartus.
bazė: A1 = 200·20 = 4000 mm², y1 = 10 mm
dvi lentynos: A2 = 2·20·170 = 6800 mm², y2 = 20 + 170/2 = 105 mm
Svorio centras
ȳ = (4000·10 + 6800·105)/10800 = 69,81 mm
Atsakymas
ȳ = 69,81 mm
12.Svorio centras ir inercijos momentas
Atsakymas: σmax = 125,4 MPa
Sudėtiniai skerspjūviai: padalykite skerspjūvį į stačiakampius. Svorio centras yra plotais svertinis vidurkis ȳ = ΣAᵢyᵢ/ΣAᵢ. Inercijos momentas centrinės ašies atžvilgiu sumuoja kiekvienos dalies nuosavą bh³/12 ir Šteinerio narį A·d², kur d – atstumas nuo dalies svorio centro iki bendro svorio centro. Lenkimo įtempis σ = M·y/I.
Išorinis stačiakampis atėmus dvi šonines išpjovas
Abi išpjovos kartu yra (B − tw) pločio ir hw = H − 2tf aukščio, o jų ašis ta pati – x.
Efektinis įtempis (Terzaghi): grunto skeletas perima σ′ = σ − u. Bendrasis įtempis σ yra visko, kas yra virš taško, svoris Σγ·h, virš gruntinio vandens lygio naudojant sauso, o žemiau – vandens prisotinto grunto savitąjį svorį. Žemiau gruntinio vandens lygio porų vandens slėgis hidrostatinis: u = γw·(gylis žemiau gruntinio vandens lygio).
Porų vandens slėgis
Vandens slėgis didėja su gyliu žemiau gruntinio vandens lygio.
u = γw·(z − zw) = 9,81·1 = 9,81 kPa
Atsakymas
u = 9,81 kPa
14.Efektinis įtempis grunte
Atsakymas: σ = 118 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·3,5
σ = 15,5·2 + 20,5·1 + 19·3,5 = 118 kPa
Atsakymas
σ = 118 kPa
15.Konsolidacinis nuosėdis
Atsakymas: S = 272,2 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 = 1,5·50 = 75 kPa
Palyginkite su prieškonsolidaciniu slėgiu
σ′f = 50 + 170 = 220 kPa > 75 kPa
Nuosėdis
Pakartotinis spaudimas iki σ′p, pirminis spaudimas už jo.
S = 0,05·3/(1 + 0,9)·log₁₀(75/50) + 0,35·3/(1 + 0,9)·log₁₀(220/75)
S = 13,9 + 258,3 = 272,2 mm
Atsakymas
S = 272,2 mm
16.Konsolidacinis nuosėdis
Atsakymas: t = 0,6297 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 = 0,403·2,5²/4 = 0,6297 metai
Atsakymas
t = 0,6297 metai
17.Hidrostatinė jėga
Atsakymas: F = 58,86 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 + 1/2 = 3 m
A = H·b = 1·2 = 2 m²
Atstojamoji jėga
F = ρ·g·yc·A = 1000·9,81·3·2 = 58,86 kN
Atsakymas
F = 58,86 kN
18.Hidrostatinė jėga
Atsakymas: ycp = 2,8 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 = 1 + 3/2 = 2,5 m
A = H·b = 3·1 = 3 m²
Atstojamoji jėga
F = ρ·g·yc·A = 1025·9,81·2,5·3 = 75,41 kN
Slėgio centras
Slėgis didėja su gyliu, todėl atstojamoji veikia žemiau svorio centro.
Ic = b·H³/12 = 1·3³/12 = 2,25 m⁴
ycp = yc + Ic/(yc·A) = 2,5 + 2,25/(2,5·3) = 2,8 m
Atsakymas
ycp = 2,8 m
19.Trintis vamzdžiuose ir slėgio nuostoliai
Atsakymas: hf = 60,92 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·0,05²/4 = 0,001963 m²
V = Q/A = 0,004/0,001963 = 2,037 m/s
Greitinis aukštis
V²/(2g) = 2,037²/(2·9,81) = 0,2115 m
Darsi–Veisbacho lygtis
hf = f·(L/D)·V²/(2g) = 0,018·(800/0,05)·2,037²/(2·9,81) = 60,92 m
Atsakymas
hf = 60,92 m
20.Trintis vamzdžiuose ir slėgio nuostoliai
Atsakymas: Δz = 15,82 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 = 0,05/0,01767 = 2,829 m/s
V²/(2g) = 0,408 m
Nuostolių koeficientai
f·L/D = 0,02·200/0,15 = 26,67
ΣK = 0,5 + 2·0,3 + 10 + 1,0 = 12,1
Bendri slėgio aukščio nuostoliai
hf = 26,67·0,408 = 10,88 m
hm = 12,1·0,408 = 4,937 m
Δz = hf + hm = 15,82 m
Atsakymas
Δz = 15,82 m
21.Tekėjimas atvirais kanalais (Manningas)
Atsakymas: Q = 3,428 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 = 3·0,9 = 2,7 m²
P = b + 2y = 3 + 2·0,9 = 4,8 m
R = A/P = 0,5625 m
Greitis
V = (1/0,012)·0,56252/3·0,00051/2 = 1,27 m/s
Debitas
Q = A·V = 2,7·1,27 = 3,428 m³/s
Atsakymas
Q = 3,428 m³/s
22.Tekėjimas atvirais kanalais (Manningas)
Atsakymas: S = 0,0007502 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 = (2,5 + 2·1,5)·1,5 = 8,25 m²
P = b + 2y·√(1 + z²) = 2,5 + 2·1,5·√(1 + 2²) = 9,208 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 = 1000·9,81·0,05·54 = 26,49 kW
Naudingumo koeficientas
η = Ph/Pshaft = 26,49/40,7 = 65,08%
Atsakymas
η = 65,08%
24.Siurbliai ir siurblių galia
Atsakymas: H = 53,81 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 praktiškai nejuda, todėl greitinio aukščio nario nėra.
H = Δz + p/(ρ·g) + hL = 15 + 35,68 + 3,131 = 53,81 m
Atsakymas
H = 53,81 m
25.Pinigų vertė laike
Atsakymas: FV = 17507 €
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.
Laipsnio rodiklis
r·t = 0,04·14 = 0,56
e0,56 = 1,751
Būsimoji vertė
FV = 10 000·1,751 = €17 506,73
Atsakymas
FV = €17 506,73
26.Pinigų vertė laike
Atsakymas: B = 196885 €
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.
Visa likusi skola turi būti lygiai padengta likusiomis įmokomis.
N − k = 360 − 108 = 252
B = 1054·(1 − (1 + 0,0025)−252)/0,0025 = €196 884,58
Atsakymas
B = €196 884,58
27.NPV ir IRR
Atsakymas: NPV = −2276 €
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
8 500·3,037 = 25 817,47
Likvidacinės vertės dabartinė vertė
3 000/1,574 = 1 906,55
NPV
NPV = −30 000 + 25 817,47 + 1 906,55 = −€2 275,98
Atsakymas
NPV = −€2 275,98
28.NPV ir IRR
Atsakymas: MIRR = 21,68 %
Modifikuotoji IRR: kiekvieną įplauką reinvestavimo norma (paprastai kapitalo kaina) kapitalizuokite iki projekto pabaigos ir gaukite galinę vertę TV. MIRR yra norma, kuri pradinę investiciją paverčia TV: MIRR = (TV/C₀)^(1/n) − 1.
Įplaukų galinė vertė
10 500·1,123 = 14 751,74
6 500·1,122 = 8 153,60
12 000·1,121 = 13 440,00
7 500·1,120 = 7 500,00
TV = 43 845,34
MIRR
MIRR = (43 845,34/20 000)1/4 − 1 = 21,68%
Atsakymas
MIRR = 21,68%
29.Normalusis skirstinys
Atsakymas: z = 2,15
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 − 0,0158 = 0,9842
Skaitykite z lentelę atvirkščiai
Lentelėje suraskite 0,9842 ir nuskaitykite z.
z = 2,15
Atsakymas
z = 2,15
30.Normalusis skirstinys
Atsakymas: x = 256,4 g
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 = 250 + 1,28·5 = 256,4 g
Atsakymas
x = 256,4 g
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.