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​ = 30 kNP2​ = 50 kNABRA​RB​ = ?3 m5 m2 m

Laisvai atremta sija turi šarnyrinę atramą A ir ritininę atramą B. Raskite vertikaliąją atramos reakciją RB.

L = 10 mP1 = 30 kN ties 3 mP2 = 50 kN ties 8 m
RB = kN
2.Sijų atramų reakcijosSunkus
w = 3 kN/mP = 35 kNABRA​ = ?RB​2 m1 m2 m

Laisvai atremta sija turi šarnyrinę atramą A ir ritininę atramą B. Raskite vertikaliąją atramos reakciją RA.

L = 5 mP = 35 kN ties 2 mw = 3 kN/m nuo 3 iki 5 m
RA = kN
3.Santvara: mazgų metodasVidutinis
ABCDEFGH40 kN40 kN10 kN25 kN4 × 3 m3 m

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

B: 40 kN ↓C: 40 kN ↓F: 10 kN ↓G: 25 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 FC
  13. 13elementas HC
4.Santvara: mazgų metodasSunkus
ABBCACACB15 kN20 kN8 m5 m2 m

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

tarpatramis = 8 maukštis = 2 mB yra 5 m nuo Avertikalioji apkrova = 15 kNhorizontalioji apkrova = 20 kN →
FAC = kN
5.Skersinė jėga ir lenkimo momentasVidutinis
M0​ = 25 kN·mAB1 m5 m

Laisvai atremtą siją veikia tik jėgų pora M0 = 25 kN·m pagal laikrodžio rodyklę, esanti x = 1 m atstumu nuo A. Raskite lenkimo momentą Mx iš karto dešiniau jėgų poros. Teigiamais laikykite momentus, tempiančius apatinius sluoksnius, ir aukštyn nukreiptą skersinę jėgą kairiajame paviršiuje.

L = 6 mM0 = 25 kN·m pagal laikrodžio rodyklę, ties 1 m
Mx = kN·m
6.Skersinė jėga ir lenkimo momentasSunkus
w = 3 kN/mP = 40 kNABpjūvis5 m1 m

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

L = 6 mP = 40 kN ties 5 mw = 3 kN/m nuo 0 iki 6 mx = 5 m
Mx = kN·m
7.Sijos įlinkisVidutinis
w = 12 kN/mδL = 1,5 m

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

w = 12 kN/mL = 1,5 mE = 11 GPa (konstrukcinė mediena)I = 120 × 10⁶ mm⁴
δ = mm
8.Sijos įlinkisSunkus
P = 50 kNAB3 m3 m

Papildomai atremta gembė įtvirtinta taške A ir laisvai atremta taške B. Tarpatramio viduryje ją veikia sutelktoji jėga P. EI pastovus. Raskite papildomos atramos reakciją RB.

L = 6 mP = 50 kN ties 3 m
RB = kN
9.Kolonų klupimasVidutinis
PL = 2,5 md = 80 mmskerspjūvis

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

L = 2,5 mE = 200 GPa (plienas)d = 80 mm
Pcr = kN
10.Kolonų klupimasSunkus
P = 75 kNL = 6 md = ?skerspjūvis

Pilnavidurė apvali L ilgio kolona iš medžiagos (plienas) yra įtvirtinta apačioje ir laisva viršuje. Ji turi atlaikyti 75 kN su 2 atsargos koeficientu klupimui. Raskite mažiausią skersmenį d.

P = 75 kNn = 2L = 6 mE = 200 GPa (plienas)
d = mm
11.Svorio centras ir inercijos momentasVidutinis
300160t = 16ȳ = ?matmenys mm

Lovinis skerspjūvis atvira puse į viršų: 300 mm pločio pagrindo plokštė su dviem vertikaliomis lentynomis, bendrasis aukštis 160 mm. Pagrindo ir lentynų storis vienodas – 16 mm. Raskite svorio centro aukštį ȳ virš apatinės kraštinės.

b = 300 mmh = 160 mmt = 16 mm
ȳ = mm
12.Svorio centras ir inercijos momentasSunkus
2002022016xM = 10 kN·mmatmenys mm

Tėjinis skerspjūvis naudojamas kaip sija su lentyna viršuje ir veikiamas teigiamo lenkimo momento 10 kN·m. Raskite lenkimo įtempio σviršus dydį viršutiniame krašte.

bf = 200 mmtf = 20 mmtw = 16 mmhw = 220 mmM = 10 kN·m
σviršus = MPa
13.Efektinis įtempis grunteVidutinis
smėlisγd​ = 16 kN/m³γsat​ = 19 kN/m³10 mgruntinio vandens lygisXz = 10 m

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

z = 10 mzw = 3 mγw = 9,81 kN/m³smėlis: γd = 16 kN/m³smėlis: γsat = 19 kN/m³
σ′ = kPa
14.Efektinis įtempis grunteSunkus
smėlisγd​ = 17 kN/m³γsat​ = 18,5 kN/m³5 mmolisγsat​ = 18,5 kN/m³6 mgruntinio vandens lygisXz = 8 m

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

z = 8 mzw = 3 mγw = 9,81 kN/m³smėlis: γd = 17 kN/m³smėlis: γsat = 18,5 kN/m³molis: γsat = 18,5 kN/m³
σ′ = kPa
15.Konsolidacinis nuosėdisVidutinis
Δσ = 210 kPasmėlismolisCc​ = 0,35, Cr​ = 0,03e0​ = 1,2σ′0​ = 80 kPaσ′p​ = 140 kPa6,5 mgruntinio vandens lygis

6,5 m storio perkonsoliduoto molio sluoksnio Cc = 0,35, Cr = 0,03 ir e₀ = 1,2. Jo viduryje efektyvusis vertikalusis įtempis yra 80 kPa , o prieškonsolidacinis slėgis yra 140 kPa. Naujas pastatas sluoksnio viduryje padidina vertikalųjį įtempį 210 kPa. Raskite pirminės konsolidacijos nuosėdį S mm.

H = 6,5 mCc = 0,35Cr = 0,03e0 = 1,2σ′0 = 80 kPaσ′p = 140 kPaΔσ = 210 kPa
S = mm
16.Konsolidacinis nuosėdisSunkus
smėlismolisH = 3,5 mcv​ = 5 m²/metai3,5 mnelaidi uolienagruntinio vandens lygis

3,5 m storio molio sluoksnio konsolidacijos koeficientas cv = 5 m²/metus. Jis slūgso ant nelaidžios uolienos, virš jo – smėlis, todėl vanduo išteka tik viršuje. 70% vidutinei konsolidacijai laiko faktorius Tv = 0,403. Per kiek metų t sluoksnis pasieks 70% konsolidaciją?

H = 3,5 mcv = 5 m²/metaiU = 70%Tv = 0,403vienpusis drenavimas
t = metai
17.Hidrostatinė jėgaVidutinis
sklendėd = 4 mH = 2,5 m

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

Vertikali stačiakampė 2 m pločio sklendė yra rezervuaro su skysčiu (glicerinas) sienoje, jos viršutinis kraštas 0,5 m žemiau paviršiaus. Raskite slėgio centro gylį ycp žemiau paviršiaus.

d = 0,5 mH = 3 mb = 2 mρ = 1260 kg/m³g = 9,81 m/s²
ycp = m
19.Trintis vamzdžiuose ir slėgio nuostoliaiVidutinis
Q = 6 L/sD = 50 mmL = 500 mf = 0,028

Vanduo 6 L/s debitu teka 500 m ilgio vamzdžiu, kurio vidinis skersmuo 50 mm. Imkite Darsi trinties koeficientą f = 0,028 ir g = 9,81 m/s². Raskite trinties slėgio aukščio nuostolius hf.

Q = 6 L/sL = 500 mD = 50 mmf = 0,028g = 9,81 m/s²
hf = m
20.Trintis vamzdžiuose ir slėgio nuostoliaiSunkus
K = 5laisvas ištekėjimasH = ?L = 300 m, D = 200 mm, f = 0,0154× alkūnė (K = 0,3)

300 m ilgio vamzdis, kurio vidinis skersmuo 200 mm (Darsi trinties koeficientas f = 0,015), išeina iš atviro rezervuaro ir laisva čiurkšle išteka į orą. Vietiniai nuostoliai: aštriabriaunis įtekėjimas (K = 0,5), 4 alkūnės (K = 0,3 kiekviena) ir sklendė (K = 5). Imkite g = 9,81 m/s². Kiek aukščiau H už vamzdžio galą turi būti rezervuaro paviršius, kad debitas būtų 80 L/s?

Q = 80 L/sL = 300 mD = 200 mmf = 0,015Kentrance = 0,5Kbend = 0,3 (×4)Kvalve = 5
H = m
21.Tekėjimas atvirais kanalais (Manningas)Vidutinis
b = 1 my = 1,7 mn = 0,03, S = 0,001

Stačiakampis velėna išklotas gruntas kanalas yra 1 m pločio. Vanduo teka tolygiai 1,7 m gylyje. Manningo n = 0,03, dugno nuolydis S = 0,001. Raskite debitą Q m³/s.

b = 1 my = 1,7 mn = 0,03S = 0,001
Q = m³/s
22.Tekėjimas atvirais kanalais (Manningas)Sunkus
b = 4 my = 1,7 mn = 0,022, Q = 13 m³/s

Stačiakampis švarus gruntas kanalas, kurio plotis 4 m, turi praleisti 13 m³/s tolygiu tekėjimu 1,7 m gylyje. Manningo n = 0,022. Raskite reikiamą dugno nuolydį S (m/m).

Q = 13 m³/sb = 4 my = 1,7 mn = 0,022
S = m/m
23.Siurbliai ir siurblių galiaVidutinis
PQ = 30 L/sH = 28 m

Siurblys tiekia 30 L/s vandens (ρ = 1000 kg/m³), įveikdamas 28 m slėgio aukštį. Siurblio naudingumo koeficientas 70%, o jį sukančio elektros variklio – 90%. Imkite g = 9,81 m/s². Raskite variklio naudojamą elektrinę galią Pel kW.

Q = 30 L/sH = 28 mηpump = 70%ηmotor = 90%g = 9,81 m/s²
Pel = kW
24.Siurbliai ir siurblių galiaSunkus
PQ = 120 L/sΔz = 5 mL = 150 m, D = 250 mm, f = 0,02, ΣK = 2,5

Siurblys perpumpuoja 120 L/s vandens (ρ = 1000 kg/m³) iš atviro žemutinio rezervuaro į viršutinį baką, kurio vandens paviršius 5 m aukščiau. Vamzdis yra 150 m ilgio, jo vidinis skersmuo 250 mm, o Darsi trinties koeficientas f = 0,02; vietinių nuostolių koeficientų suma ΣK = 2,5 (įskaitant įtekėjimą ir ištekėjimą). Imkite g = 9,81 m/s². Raskite slėgio aukštį H, kurį turi sukurti siurblys.

Q = 120 L/sΔz = 5 mL = 150 mD = 250 mmf = 0,02ΣK = 2,5
H = m
25.Pinigų vertė laikeVidutinis
metai0123…9PV = ?€12 000+2%+2%…r = 4%

Tikimasi, kad nekilnojamasis turtas kitais metais uždirbs €12 000 grynųjų nuomos pajamų. Tikimasi, kad nuomos pajamos amžinai augs 2% per metus. Reikalaujama grąža 4% per metus. Raskite šiandieninę turto vertę PV.

C1 = €12 000g = 2%r = 4%
PV = €
26.Pinigų vertė laikeSunkus
mėnesiai0123…48€25 000A?AAA

€25 000 paskola grąžinama lygiomis mėnesio įmokomis per 4 metus. Palūkanų norma – 5,4 % per metus, kapitalizuojama kas mėnesį. Raskite mėnesio įmoką A.

P = €25 0005,4% / 12N = 48
A = €
27.NPV ir IRRVidutinis
metai0123−45 00017 00022 00019 000

€45 000 investicija 1–3 metų pabaigoje duoda tokius pinigų srautus: €17 000, €22 000, €19 000. Kapitalo kaina – 7,000000000000001 %. Raskite grynąją dabartinę vertę NPV.

r = 7,000000000000001%CF0 = −45 000CF1 = 17 000CF2 = 22 000CF3 = 19 000
NPV = €
28.NPV ir IRRSunkus
metai01234−25 0008 5008 5008 5008 500

€25 000 investicija kiekvienų metų pabaigoje 4 metų grąžina €8 500. Raskite jos vidinę grąžos normą IRR procentais.

C0 = €25 000CF = €8 500n = 4
IRR = %
29.Normalusis skirstinysVidutinis
−3−2−10123znuspalvintas plotas dešinėje nuo z = 0,9767

Nuvilkite z, kad nuspalvintas plotas po standartine normaliąja kreive, dešinėje nuo z, būtų 0,9767. Raskite z dviejų ženklų po kablelio tikslumu.

A = 0,9767
z =
30.Normalusis skirstinysSunkus
0,05 mm0D − d?

Skylių skersmenys D yra normalieji, jų vidurkis 25,05 mm ir standartinis nuokrypis 0,015 mm. Velenų skersmenys d yra nepriklausomi normalieji, jų vidurkis 25 mm ir standartinis nuokrypis 0,015 mm. Atsitiktinai pasirinktas velenas tinka, kai D − d > 0. Raskite tikimybę P, kad jis tinka. Suapvalinkite z iki dviejų skaitmenų po kablelio.

skylė: μ = 25,05 mm, σ = 0,015 mmvelenas: μ = 25 mm, σ = 0,015 mm
P =

3Tirpalai

1.Sijų atramų reakcijos

Atsakymas: RB = 49 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.

P1​ = 30 kNP2​ = 50 kNABRA​RB​3 m5 m2 m

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·10 = 30·3 + 50·8
RB = 490/10 = 49 kN
ΣFy = 0: RA = 80 − 49 = 31 kN

Atsakymas

RB = 49 kN
2.Sijų atramų reakcijos

Atsakymas: RA = 22,2 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.

w = 3 kN/mP = 35 kNABRA​RB​2 m1 m2 m

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.

Išskirstytosios apkrovos atstojamoji: W = w·ℓ = 3·2 = 6 kN, veikianti taške x̄ = 4 m
ΣMA = 0: RB·5 = 35·2 + 3·2·4
RB = 94/5 = 18,8 kN
ΣFy = 0: RA = 41 − 18,8 = 22,2 kN

Atsakymas

RA = 22,2 kN
3.Santvara: mazgų metodas

Atsakymas: elementas DH

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 D

CD ir DE yra vienoje tiesėje, o mazgas neapkrautas. Subalansavus jėgas skersai tos linijos lieka tik DH.

ΣF⊥ = 0 → FDH = 0

Patikrinkite mazgų metodu

Išsprendus visus mazgus gaunamos šios elementų jėgos (T = tempimas, C = gniuždymas).

AB: 70 kN (T), BC: 70 kN (T), CD: 45 kN (T), DE: 45 kN (T), FG: 90 kN (C), GH: 90 kN (C), AF: 98,99 kN (C), HE: 63,64 kN (C), BF: 40 kN (T), CG: 25 kN (C), DH: 0, FC: 28,28 kN (T), HC: 63,64 kN (T)

Atsakymas

Nulinės jėgos elementas: DH
4.Santvara: mazgų metodas

Atsakymas: FAC = 21,56 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.

ABBCACACB15 kN20 kNAy​Cy​Ax​

Atramų reakcijos

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

ΣMA = 0: Cy·8 = 15·5 + 20·2 → Cy = 14,38 kN
ΣFy = 0: Ay = 15 − 14,38 = 0,625 kN
ΣFx = 0: Ax = −20 kN

Mazgas C

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

sin γ = 2/3,606 = 0,5547, cos γ = 3/3,606 = 0,8321
ΣFy = 0: Cy + FBC·sin γ = 0 → FBC = −14,38/0,5547 = −25,91 kN
ΣFx = 0: −FAC − FBC·cos γ = 0 → FAC = −(−25,91)·0,8321 = 21,56 kN

Atsakymas

FAC = 21,56 kN (tempimas)
5.Skersinė jėga ir lenkimo momentas

Atsakymas: Mx = 20,83 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. Pridėta jėgų pora lenkimo momentų diagramoje sukelia šuolį, lygų poros dydžiui.

Atramų reakcijos

Momentai taško A atžvilgiu, prieš laikrodžio rodyklę teigiami: RB·L − M0 = 0. Vertikalioji pusiausvyra: RA + RB = 0.

RB = M0/L = 25/6 = 4,167 kN (aukštyn)
RA = −RB = −4,167 kN (žemyn)

Pjūvis iš karto dešiniau jėgų poros

Kairiojoje dalyje dabar yra RA ir jėgų pora.

Mx = RA·a + M0 = −4,167·1 + 25 = 20,83 kN·m

Atsakymas

Mx = 20,83 kN·m
6.Skersinė jėga ir lenkimo momentas

Atsakymas: Mx = 40,83 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 = 3·6 = 18 kN, veikianti taške x̄ = 3 m
ΣMA = 0: RB·6 = 40·5 + 3·6·3
RB = 254/6 = 42,33 kN
ΣFy = 0: RA = 58 − 42,33 = 15,67 kN
w = 3 kN/mP = 40 kNABRA​ = 15,67RB​ = 42,33pjūvis5 m1 m

Perpjaukite ties x = 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 = 15,67·5 − 3·5·2,5 = 40,83 kN·m

Atsakymas

Mx = 40,83 kN·m
7.Sijos įlinkis

Atsakymas: δ = 5,753 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 = 12 N/mm, L = 1500 mm
EI = 1,32 × 10¹² N·mm²

Įlinkis

δ = wL⁴/(8EI) = 12·1500⁴/(8·1,32 × 10¹²) = 5,753 mm

Atsakymas

δ = 5,753 mm
8.Sijos įlinkis

Atsakymas: RB = 15,63 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 = P(L/2)²(3L − L/2)/(6EI) = 5PL³/(48EI)

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.

RB·L³/(3EI) = 5PL³/(48EI) → RB = 5P/16 = 5·50/16 = 15,63 kN

Atsakymas

RB = 15,63 kN
9.Kolonų klupimas

Atsakymas: Pcr = 635 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

Apvalus skerspjūvis turi tą patį I bet kurios ašies atžvilgiu.

I = πd⁴/64 = π·80⁴/64 = 2,011 × 10⁶ mm⁴

Skaičiuojamasis ilgis

KL = 1·2500 = 2500 mm

Kritinė jėga

Pcr = π²EI/(KL)² = π²·200000·2,011 × 10⁶/2500² = 635009 N = 635 kN

Atsakymas

Pcr = 635 kN
10.Kolonų klupimas

Atsakymas: d = 122,2 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 = 2·75000 = 150000 N
KL = 2·6000 = 12000 mm

Išreiškite skersmenį

d = (64·n·P·(KL)²/(π³E))^(1/4) = (64·150000·12000²/(π³·200000))^(1/4) = 122,2 mm

Atsakymas

d = 122,2 mm

Patikra: liaunis KL/r yra 392,8, todėl kolona liauna ir Oilerio formulė galioja.

11.Svorio centras ir inercijos momentas

Atsakymas: ȳ = 47,18 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 = 300·16 = 4800 mm², y1 = 8 mm
dvi lentynos: A2 = 2·16·144 = 4608 mm², y2 = 16 + 144/2 = 88 mm

Svorio centras

ȳ = (4800·8 + 4608·88)/9408 = 47,18 mm

Atsakymas

ȳ = 47,18 mm
12.Svorio centras ir inercijos momentas

Atsakymas: σviršus = 16,02 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.

Padalykite į du stačiakampius

Kiekvieną y matuokite nuo apatinio krašto.

lentyna: Af = 200·20 = 4000 mm², yf = 220 + 20/2 = 230 mm
sienelė: Aw = 16·220 = 3520 mm², yw = 220/2 = 110 mm

Svorio centras

ȳ = (Afyf + Awyw)/(Af + Aw) = (4000·230 + 3520·110)/7520 = 173,8 mm

Šteinerio teorema

lentyna: 200·20³/12 + 4000·(230 − 173,8)² = 1,275 × 10⁷ mm⁴
sienelė: 16·220³/12 + 3520·(110 − 173,8)² = 2,854 × 10⁷ mm⁴
Ix = 1,275 × 10⁷ + 2,854 × 10⁷ = 4,129 × 10⁷ mm⁴

Lenkimo įtempis

Viršutinis kraštas yra h − ȳ atstumu nuo ašies.

y = 240 − 173,8 = 66,17 mm
σ = M·y/I = 1 × 10⁷·66,17/4,129 × 10⁷ = 16,02 MPa

Atsakymas

σviršus = 16,02 MPa
13.Efektinis įtempis grunte

Atsakymas: σ′ = 112,3 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) = 16·3 + 19·7 = 181 kPa

Porų vandens slėgis

Vandens slėgis didėja su gyliu žemiau gruntinio vandens lygio.

u = γw·(z − zw) = 9,81·7 = 68,67 kPa

Efektinis įtempis

σ′ = σ − u = 181 − 68,67 = 112,3 kPa

Atsakymas

σ′ = 112,3 kPa
14.Efektinis įtempis grunte

Atsakymas: σ′ = 94,45 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·3 + γsat,sand·2 + γsat,clay·3
σ = 17·3 + 18,5·2 + 18,5·3 = 143,5 kPa

Porų vandens slėgis

Vandens slėgis didėja su gyliu žemiau gruntinio vandens lygio.

u = γw·(z − zw) = 9,81·5 = 49,05 kPa

Efektinis įtempis

σ′ = σ − u = 143,5 − 49,05 = 94,45 kPa

Atsakymas

σ′ = 94,45 kPa
15.Konsolidacinis nuosėdis

Atsakymas: S = 348,6 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 = 80 + 210 = 290 kPa > 140 kPa

Nuosėdis

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

S = 0,03·6,5/(1 + 1,2)·log₁₀(140/80) + 0,35·6,5/(1 + 1,2)·log₁₀(290/140)
S = 21,54 + 327,1 = 348,6 mm

Atsakymas

S = 348,6 mm
16.Konsolidacinis nuosėdis

Atsakymas: t = 0,9873 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 = 3,5 m

Laikas

t = Tv·Hdr²/cv = 0,403·3,5²/5 = 0,9873 metai

Atsakymas

t = 0,9873 metai
17.Hidrostatinė jėga

Atsakymas: F = 193,1 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 + 2,5/2 = 5,25 m
A = H·b = 2,5·1,5 = 3,75 m²
sklendėd = 4 mH = 2,5 mF

Atstojamoji jėga

F = ρ·g·yc·A = 1000·9,81·5,25·3,75 = 193,1 kN

Atsakymas

F = 193,1 kN
18.Hidrostatinė jėga

Atsakymas: ycp = 2,375 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 + 3/2 = 2 m
A = H·b = 3·2 = 6 m²
sklendėd = 0,5 mH = 3 mF

Atstojamoji jėga

F = ρ·g·yc·A = 1260·9,81·2·6 = 148,3 kN

Slėgio centras

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

Ic = b·H³/12 = 2·3³/12 = 4,5 m⁴
ycp = yc + Ic/(yc·A) = 2 + 4,5/(2·6) = 2,375 m

Atsakymas

ycp = 2,375 m
19.Trintis vamzdžiuose ir slėgio nuostoliai

Atsakymas: hf = 133,3 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 = 0,006/0,001963 = 3,056 m/s

Greitinis aukštis

V²/(2g) = 3,056²/(2·9,81) = 0,4759 m

Darsi–Veisbacho lygtis

hf = f·(L/D)·V²/(2g) = 0,028·(500/0,05)·3,056²/(2·9,81) = 133,3 m

Atsakymas

hf = 133,3 m
20.Trintis vamzdžiuose ir slėgio nuostoliai

Atsakymas: H = 9,981 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 = 0,08/0,03142 = 2,546 m/s
V²/(2g) = 0,3305 m

Nuostolių koeficientai

f·L/D = 0,015·300/0,2 = 22,5
ΣK = 0,5 + 4·0,3 + 5 = 6,7

Energijos lygtis

Ištekanti čiurkšlė vis dar turi greitinį aukštį; tai ne nuostolis, bet jį reikia suteikti.

H = (1 + 22,5 + 6,7)·0,3305 = 9,981 m

Atsakymas

H = 9,981 m
21.Tekėjimas atvirais kanalais (Manningas)

Atsakymas: Q = 0,9506 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 = 1·1,7 = 1,7 m²
P = b + 2y = 1 + 2·1,7 = 4,4 m
R = A/P = 0,3864 m

Greitis

V = (1/0,03)·0,38642/3·0,0011/2 = 0,5592 m/s

Debitas

Q = A·V = 1,7·0,5592 = 0,9506 m³/s

Atsakymas

Q = 0,9506 m³/s
22.Tekėjimas atvirais kanalais (Manningas)

Atsakymas: S = 0,00198 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 = 4·1,7 = 6,8 m²
P = b + 2y = 4 + 2·1,7 = 7,4 m
R = A/P = 0,9189 m

Išspręskite Manningo lygtį S atžvilgiu

S1/2 = n·Q/(A·R2/3) = 0,022·13/(6,8·0,9452) = 0,0445
S = 0,0445² = 0,00198

Atsakymas

S = 0,00198

Tai 1,98 m kritimas kiekviename kilometre.

23.Siurbliai ir siurblių galia

Atsakymas: Pel = 13,08 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 = 1000·9,81·0,03·28 = 8,24 kW

Veleno galia

Pshaft = 8,24/0,7 = 11,77 kW

Elektrinė galia

Pel = 11,77/0,9 = 13,08 kW

Atsakymas

Pel = 13,08 kW
24.Siurbliai ir siurblių galia

Atsakymas: H = 9,417 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.

Greitis

V = Q/A = 0,12/0,04909 = 2,445 m/s
V²/(2g) = 0,3046 m

Slėgio aukščio nuostoliai

hL = (f·L/D + ΣK)·V²/(2g) = (12 + 2,5)·0,3046 = 4,417 m

Siurblio slėgio aukštis

Abu paviršiai atviri ir praktiškai nejuda, todėl slėgio ir greičio nariai išnyksta.

H = Δz + hL = 5 + 4,417 = 9,417 m

Atsakymas

H = 9,417 m
25.Pinigų vertė laike

Atsakymas: PV = 600000 €

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.

Auganti amžinoji renta

PV = C1/(r − g) = 12 000/(0,04 − 0,02) = 12 000/0,02 = €600 000,00

Atsakymas

PV = €600 000,00
26.Pinigų vertė laike

Atsakymas: A = 580,3 €

Pinigų vertė laike: pinigai šiandien vertesni už tą pačią sumą vėliau, nes gali uždirbti palūkanų. Esant palūkanų normai i per laikotarpį, suma auga pagal FV = PV·(1 + i)n. Lygių įmokų seka (anuitetas) vertinama sudedant kiekvieną įmoką, iš to gaunamos anuiteto formulės.

Mėnesio norma ir įmokų skaičius

i = 0,054000000000000006/12 = 0,0045
N = 12·4 = 48

Įmoka

N lygių įmokų A dabartinė vertė yra A·(1 − (1 + i)⁻ᴺ)/i. Prilyginkite ją paskolai ir išreikškite A.

(1 + i)−N = 0,8061
A = 25 000·0,0045/(1 − 0,8061) = €580,27

Atsakymas

A = €580,27
27.NPV ir IRR

Atsakymas: NPV = 5613 €

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 + 0,07)1 = 17 000/1,07 = 15 887,85
CF2/(1 + 0,07)2 = 22 000/1,145 = 19 215,65
CF3/(1 + 0,07)3 = 19 000/1,225 = 15 509,66

Sudėkite

NPV = €5 613,16

Atsakymas

NPV = €5 613,16

NPV teigiama, todėl projektas uždirba daugiau nei reikalaujama grąža.

28.NPV ir IRR

Atsakymas: IRR = 13,54 %

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.

Reikiamas anuiteto koeficientas

(1 − (1 + i)−4)/i = 25 000/8 500 = 2,941

Raskite normą

Didėjant normai, anuiteto koeficientas mažėja; apribokite normą iš abiejų pusių ir siaurinkite intervalą.

i = 13%: 2,974
i = 14%: 2,914
IRR = 13,54%

Atsakymas

IRR = 13,54%
29.Normalusis skirstinys

Atsakymas: z = −1,99

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 − 0,9767 = 0,0233

Skaitykite z lentelę atvirkščiai

Lentelėje suraskite 0,0233 ir nuskaitykite z.

z = −1,99

Atsakymas

z = −1,99
30.Normalusis skirstinys

Atsakymas: P = 0,9909

Normaliųjų dydžių sumos ir skirtumai: jei X ir Y yra nepriklausomi ir normalieji, tai X + Y ir X − Y taip pat normalieji. Vidurkiai sudedami arba atimami: E(X ± Y) = μX ± μY. Dispersijos visada sudedamos, net ir skirtumui: Var(X ± Y) = σX² + σY², todėl σ = √(σX² + σY²). Standartiniai nuokrypiai tiesiogiai niekada nesudedami. n nepriklausomų vienodai pasiskirsčiusių elementų sumos vidurkis yra n·μ, o standartinis nuokrypis σ·√n. Tada standartizuokite kaip įprasta: z = (x − vidurkis)/σ ir raskite Φ(z).

Skirtumo skirstinys

μ = 25,05 − 25 = 0,05 mm, σ = 0,02121 mm

Standartizuokite

z = (0 − 0,05)/0,02121 = −2,36

Tikimybė

P = 1 − Φ(−2,36) = 0,9909

Atsakymas

P = 0,9909

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