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​ = 60 kNP2​ = 40 kNABRA​RB​ = ?2,5 m1,5 m2 m

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

L = 6 mP1 = 60 kN ties 2,5 mP2 = 40 kN ties 4 m
RB = kN
2.Sijų atramų reakcijosSunkus
w = 12 kN/mP = 35 kNABRA​ = ?RB​3 m3 m1 m1 m

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

L = 8 mP = 35 kN ties 3 mw = 12 kN/m nuo 6 iki 7 m
RA = kN
3.Santvara: mazgų metodasVidutinis
ABBCACACB10 kN6 m2 m2 m

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

tarpatramis = 6 maukštis = 2 mB yra 2 m nuo Avertikalioji apkrova = 10 kN
FBC = kN
4.Santvara: mazgų metodasSunkus
ABBCACACB10 kN10 kN6 m2 m3 m

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

tarpatramis = 6 maukštis = 3 mB yra 2 m nuo Avertikalioji apkrova = 10 kNhorizontalioji apkrova = 10 kN →
FAB = kN
5.Skersinė jėga ir lenkimo momentasVidutinis
P1​ = 15 kNP2​ = 35 kNABC1 m7 m1 m

Sija remiasi į šarnyrinę atramą A ir ritininę atramą B, o už B tęsiasi 1 m ilgio konsolė iki laisvojo galo C. Ją veikia sutelktoji jėga P1 tarp atramų ir sutelktoji jėga P2 taške C. Raskite lenkimo momentą Mx po apkrova P1. Teigiamais laikykite momentus, tempiančius apatinius sluoksnius, ir aukštyn nukreiptą skersinę jėgą kairiajame paviršiuje.

L = 9 mP1 = 15 kN ties 1 mP2 = 35 kN ties 9 matramos ties x = 0 ir x = 8 m
Mx = kN·m
6.Skersinė jėga ir lenkimo momentasSunkus
w = 6 kN/mP = 10 kNAB3,5 m1,5 m

Laisvai atremta sija visu tarpatramiu apkrauta tolygiai išskirstyta apkrova w ir sutelktąja jėga P. Raskite didžiausią sijos lenkimo momentą Mmax.

L = 5 mP = 10 kN ties 3,5 mw = 6 kN/m nuo 0 iki 5 m
Mmax = kN·m
7.Sijos įlinkisVidutinis
w = 8 kN/mδL = 2 m

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

w = 8 kN/mL = 2 mE = 11 GPa (konstrukcinė mediena)I = 160 × 10⁶ mm⁴
δ = mm
8.Sijos įlinkisSunkus
w = 4 kN/mδL = 8 m

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

w = 4 kN/mL = 8 mE = 70 GPa (aliuminis)
Ireq = × 10⁶ mm⁴
9.Kolonų klupimasVidutinis
PL = 3 m30 × 100 mmskerspjūvis

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

L = 3 mE = 70 GPa (aliuminis)b × h = 30 × 100 mm
Pcr = kN
10.Kolonų klupimasSunkus
P = 140 kNL = 6 md = ?skerspjūvis

Pilnavidurė apvali L ilgio kolona iš medžiagos (plienas) yra įtvirtinta apačioje ir šarnyriškai atremta viršuje. Ji turi atlaikyti 140 kN su 2 atsargos koeficientu klupimui. Raskite mažiausią skersmenį d.

P = 140 kNn = 2L = 6 mE = 200 GPa (plienas)
d = mm
11.Svorio centras ir inercijos momentasVidutinis
1602012014xmatmenys mm

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

bf = 160 mmtf = 20 mmtw = 14 mmhw = 120 mm
Ix = × 10⁶ mm⁴
12.Svorio centras ir inercijos momentasSunkus
150 mm300 mm105 mm60 × 20xIx​ = ?

150 mm × 300 mm plokštė turi stačiakampį iškirpimą, 60 mm pločio ir 20 mm aukščio, vertikalioje simetrijos ašyje, kurio centras yra 105 mm virš apačios. Raskite ploto inercijos momentą Ix horizontaliosios ašies, einančios per svorio centrą, atžvilgiu.

b = 150 mmh = 300 mmiškirpimas: 60 × 20 mmskylės centras: y = 105 mm
Ix = × 10⁶ mm⁴
13.Efektinis įtempis grunteVidutinis
smėlisγd​ = 15,5 kN/m³γsat​ = 20,5 kN/m³12 mgruntinio vandens lygisXz = 12 m

Pateiktam grunto pjūviui raskite bendrąjį vertikalųjį įtempį σ taške X.

z = 12 mzw = 4 mγw = 9,81 kN/m³smėlis: γd = 15,5 kN/m³smėlis: γsat = 20,5 kN/m³
σ = kPa
14.Efektinis įtempis grunteSunkus
smėlisγd​ = 16,5 kN/m³γsat​ = 18,5 kN/m³3 mmolisγsat​ = 19 kN/m³7 mgruntinio vandens lygisXz = 6,5 m

Pateiktam grunto pjūviui raskite bendrąjį vertikalųjį įtempį σ taške X.

z = 6,5 mzw = 2 mγw = 9,81 kN/m³smėlis: γd = 16,5 kN/m³smėlis: γsat = 18,5 kN/m³molis: γsat = 19 kN/m³
σ = kPa
15.Konsolidacinis nuosėdisVidutinis
Δσ = 180 kPasmėlismolisCc​ = 0,4, Cr​ = 0,02e0​ = 1,05σ′0​ = 110 kPaσ′p​ = 180 kPa8 mgruntinio vandens lygis

8 m storio perkonsoliduoto molio sluoksnio Cc = 0,4, Cr = 0,02 ir e₀ = 1,05. Jo viduryje efektyvusis vertikalusis įtempis yra 110 kPa , o prieškonsolidacinis slėgis yra 180 kPa. Naujas pastatas sluoksnio viduryje padidina vertikalųjį įtempį 180 kPa. Raskite pirminės konsolidacijos nuosėdį S mm.

H = 8 mCc = 0,4Cr = 0,02e0 = 1,05σ′0 = 110 kPaσ′p = 180 kPaΔσ = 180 kPa
S = mm
16.Konsolidacinis nuosėdisSunkus
smėlismolisH = 4,5 mcv​ = 1,5 m²/metai4,5 msmėlisgruntinio vandens lygis

4,5 m storio molio sluoksnio konsolidacijos koeficientas cv = 1,5 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?

H = 4,5 mcv = 1,5 m²/metaiU = 70%Tv = 0,403dvipusis drenavimas
t = metai
17.Hidrostatinė jėgaVidutinis
sklendėd = 1,5 mH = 1,5 m

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

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

Vertikali stačiakampė 1 m pločio sklendė yra rezervuaro su skysčiu (glicerinas) sienoje, jos viršutinis kraštas 3 m žemiau paviršiaus. Raskite slėgio centro gylį ycp žemiau paviršiaus.

d = 3 mH = 2 mb = 1 mρ = 1260 kg/m³g = 9,81 m/s²
ycp = m
19.Trintis vamzdžiuose ir slėgio nuostoliaiVidutinis
Q = 4 L/sD = 75 mmL = 300 mf = 0,03

Vanduo 4 L/s debitu teka 300 m ilgio vamzdžiu, kurio vidinis skersmuo 75 mm. Imkite Darsi trinties koeficientą f = 0,03 ir g = 9,81 m/s². Raskite trinties slėgio aukščio nuostolius hf.

Q = 4 L/sL = 300 mD = 75 mmf = 0,03g = 9,81 m/s²
hf = m
20.Trintis vamzdžiuose ir slėgio nuostoliaiSunkus
K = 5laisvas ištekėjimasH = ?L = 100 m, D = 250 mm, f = 0,0223× alkūnė (K = 0,3)

100 m ilgio vamzdis, kurio vidinis skersmuo 250 mm (Darsi trinties koeficientas f = 0,022), išeina iš atviro rezervuaro ir laisva čiurkšle išteka į orą. Vietiniai nuostoliai: aštriabriaunis įtekėjimas (K = 0,5), 3 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 = 100 mD = 250 mmf = 0,022Kentrance = 0,5Kbend = 0,3 (×3)Kvalve = 5
H = m
21.Tekėjimas atvirais kanalais (Manningas)Vidutinis
D = 900 mmn = 0,013, S = 0,002

Betoninis lietaus nuotekų kolektorius, kurio vidinis skersmuo 900 mm, teka pusiau pilnas. Manningo n = 0,013, nuolydis S = 0,002. Raskite debitą Q m³/s.

D = 900 mmn = 0,013S = 0,002
Q = m³/s
22.Tekėjimas atvirais kanalais (Manningas)Sunkus
b = 4,5 my = 1,2 m2 : 1n = 0,012, Q = 17 m³/s

Trapecinis lygintas betonas kanalas, kurio dugno plotis 4,5 m, o šlaitų nuolydis 2:1 (horizontalusis:vertikalusis), turi praleisti 17 m³/s tolygiu tekėjimu 1,2 m gylyje. Manningo n = 0,012. Raskite reikiamą dugno nuolydį S (m/m).

Q = 17 m³/sb = 4,5 my = 1,2 mz = 2n = 0,012
S = m/m
23.Siurbliai ir siurblių galiaVidutinis
PQ = 50 L/sH = 14 m

Bandymo metu siurblys tiekia 50 L/s vandens (ρ = 1000 kg/m³), įveikdamas 14 m slėgio aukštį, o jo velenas naudoja 9,5 kW. Imkite g = 9,81 m/s². Raskite siurblio naudingumo koeficientą η procentais.

Q = 50 L/sH = 14 mPshaft = 9,5 kWg = 9,81 m/s²
η = %
24.Siurbliai ir siurblių galiaSunkus
PQ = 20 L/sΔz = 19 mL = 100 m, D = 100 mm, f = 0,025, ΣK = 5

Siurblys perpumpuoja 20 L/s vandens (ρ = 1000 kg/m³) iš atviro žemutinio rezervuaro į viršutinį baką, kurio vandens paviršius 19 m aukščiau. Vamzdis yra 100 m ilgio, jo vidinis skersmuo 100 mm, o Darsi trinties koeficientas f = 0,025; vietinių nuostolių koeficientų suma ΣK = 5 (įskaitant įtekėjimą ir ištekėjimą). Imkite g = 9,81 m/s². Raskite slėgio aukštį H, kurį turi sukurti siurblys.

Q = 20 L/sΔz = 19 mL = 100 mD = 100 mmf = 0,025ΣK = 5
H = m
25.Pinigų vertė laikeVidutinis
metai0123…9PV = ?€6 000+2,5%+2,5%…r = 4,5%

Tikimasi, kad nekilnojamasis turtas kitais metais uždirbs €6 000 grynųjų nuomos pajamų. Tikimasi, kad nuomos pajamos amžinai augs 2,5% per metus. Reikalaujama grąža 4,5% per metus. Raskite šiandieninę turto vertę PV.

C1 = €6 000g = 2,5%r = 4,5%
PV = €
26.Pinigų vertė laikeSunkus
mėnesiai01…180…240€150 000AB = ?A2,4% / 12

€150 000 būsto paskola grąžinama lygiomis mėnesio įmokomis per 20 metų, esant 2,4% metinei normai, palūkanas kapitalizuojant kas mėnesį. Kiek dar liks skolos iš karto po 15-ųjų metų pabaigos įmokos? Raskite likusią skolą B.

P = €150 0002,4% / 12N = 240k = 180
B = €
27.NPV ir IRRVidutinis
metai0123456−60 00022 00022 00022 00022 00022 00022 000

Projektas šiandien kainuoja €60 000 ir kiekvienų metų pabaigoje 6 metų grąžina €22 000. Kapitalo kaina 12 %. Laikykite, kad pinigai per kiekvienus metus gaunami tolygiai. Raskite diskontuotąjį atsipirkimo laikotarpį DPB metais.

r = 12%CF0 = −60 000CF1 = 22 000CF2 = 22 000CF3 = 22 000CF4 = 22 000CF5 = 22 000CF6 = 22 000
DPB = metai
28.NPV ir IRRSunkus
metai01234567−40 0007 5007 5007 5007 5007 5007 5007 500

€40 000 investicija kiekvienų metų pabaigoje 7 metų grąžina €7 500. Raskite jos vidinę grąžos normą IRR procentais.

C0 = €40 000CF = €7 500n = 7
IRR = %
29.Normalusis skirstinysVidutinis
452532P = ?

Tarkime, kad baterijų veikimo trukmės pasiskirstę normaliai, vidurkis 500 h, standartinis nuokrypis 40 h. Kokia dalis reikšmių yra tarp 452 ir 532 h? P pateikite dešimtaine trupmena.

μ = 500σ = 40x1 = 452x2 = 532
P =
30.Normalusis skirstinysSunkus
μ = 65x = ?90%

Tarkime, kad egzamino rezultatai pasiskirstę normaliai, vidurkis 65 tšk., standartinis nuokrypis 10 tšk.. Raskite reikšmę x, už kurią mažesnės yra 90 % reikšmių (90-asis procentilis).

μ = 65σ = 10P = 90%
x = tšk.

3Tirpalai

1.Sijų atramų reakcijos

Atsakymas: RB = 51,67 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​ = 60 kNP2​ = 40 kNABRA​RB​2,5 m1,5 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·6 = 60·2,5 + 40·4
RB = 310/6 = 51,67 kN
ΣFy = 0: RA = 100 − 51,67 = 48,33 kN

Atsakymas

RB = 51,67 kN
2.Sijų atramų reakcijos

Atsakymas: RA = 24,13 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 = 12 kN/mP = 35 kNABRA​RB​3 m3 m1 m1 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 = 12·1 = 12 kN, veikianti taške x̄ = 6,5 m
ΣMA = 0: RB·8 = 35·3 + 12·1·6,5
RB = 183/8 = 22,88 kN
ΣFy = 0: RA = 47 − 22,88 = 24,13 kN

Atsakymas

RA = 24,13 kN
3.Santvara: mazgų metodas

Atsakymas: FBC = −7,454 kN

Mazgų metodas: kiekvienas santvaros mazgas yra pusiausvyroje, todėl kiekviename mazge ΣFx = 0 ir ΣFy = 0. Pradėkite nuo mazgo, kuriame ne daugiau kaip dvi nežinomos strypų jėgos. Neigiamas rezultatas reiškia, kad strypas gniuždomas.

ABBCACACB10 kNAy​Cy​

Atramų reakcijos

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

ΣMA = 0: Cy·6 = 10·2 → Cy = 3,333 kN
ΣFy = 0: Ay = 10 − 3,333 = 6,667 kN

Mazgas C

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

sin γ = 2/4,472 = 0,4472, cos γ = 4/4,472 = 0,8944
ΣFy = 0: Cy + FBC·sin γ = 0 → FBC = −3,333/0,4472 = −7,454 kN

Atsakymas

FBC = −7,454 kN (gniuždymas)
4.Santvara: mazgų metodas

Atsakymas: FAB = −2,003 kN

Mazgų metodas: kiekvienas santvaros mazgas yra pusiausvyroje, todėl kiekviename mazge ΣFx = 0 ir ΣFy = 0. Pradėkite nuo mazgo, kuriame ne daugiau kaip dvi nežinomos strypų jėgos. Neigiamas rezultatas reiškia, kad strypas gniuždomas.

ABBCACACB10 kN10 kNAy​Cy​Ax​

Atramų reakcijos

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

ΣMA = 0: Cy·6 = 10·2 + 10·3 → Cy = 8,333 kN
ΣFy = 0: Ay = 10 − 8,333 = 1,667 kN
ΣFx = 0: Ax = −10 kN

Mazgas A

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

sin α = 3/3,606 = 0,8321
ΣFy = 0: Ay + FAB·sin α = 0
FAB = −1,667/0,8321 = −2,003 kN

Atsakymas

FAB = −2,003 kN (gniuždymas)
5.Skersinė jėga ir lenkimo momentas

Atsakymas: Mx = 8,75 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. Konsolės apkrova taip pat sukuria momentą taško A atžvilgiu.

ΣMA = 0: RB·8 = 15·1 + 35·9
RB = 330/8 = 41,25 kN
ΣFy = 0: RA = 50 − 41,25 = 8,75 kN

Pjūvis po P1, paliekama kairioji dalis

Mx = RA·1 = 8,75·1 = 8,75 kN·m

Atsakymas

Mx = 8,75 kN·m
6.Skersinė jėga ir lenkimo momentas

Atsakymas: Mmax = 27 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.

Išskirstytosios apkrovos atstojamoji: W = w·ℓ = 6·5 = 30 kN, veikianti taške x̄ = 2,5 m
ΣMA = 0: RB·5 = 10·3,5 + 6·5·2,5
RB = 110/5 = 22 kN
ΣFy = 0: RA = 40 − 22 = 18 kN

Kur V = 0?

RA − w·x0 = 0 → x0 = 18/6 = 3 m

Didžiausias momentas

Mmax = RA·x0 − w·x0²/2 = 18·3 − 6·3²/2 = 27 kN·m

Atsakymas

Mmax = 27 kN·m

Tai yra taške x = 3 m nuo A.

7.Sijos įlinkis

Atsakymas: δ = 9,091 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 = 8 N/mm, L = 2000 mm
EI = 1,76 × 10¹² N·mm²

Įlinkis

δ = wL⁴/(8EI) = 8·2000⁴/(8·1,76 × 10¹²) = 9,091 mm

Atsakymas

δ = 9,091 mm
8.Sijos įlinkis

Atsakymas: Ireq = 137,1 × 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 = 8000/360 = 22,22 mm

Reikiamas inercijos momentas

I = 5wL⁴/(384·E·δallow) = 5·4·8000⁴/(384·70000·22,22) = 1,371 × 10⁸ mm⁴
Ireq = 137,1 × 10⁶ mm⁴

Atsakymas

Ireq = 137,1 × 10⁶ mm⁴
9.Kolonų klupimas

Atsakymas: Pcr = 17,27 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 = 100·30³/12 = 225000 mm⁴

Skaičiuojamasis ilgis

KL = 1·3000 = 3000 mm

Kritinė jėga

Pcr = π²EI/(KL)² = π²·70000·225000/3000² = 17272 N = 17,27 kN

Atsakymas

Pcr = 17,27 kN
10.Kolonų klupimas

Atsakymas: d = 84,5 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 = 2·140000 = 280000 N
KL = 0,7·6000 = 4200 mm

Išreiškite skersmenį

d = (64·n·P·(KL)²/(π³E))^(1/4) = (64·280000·4200²/(π³·200000))^(1/4) = 84,5 mm

Atsakymas

d = 84,5 mm

Patikra: liaunis KL/r yra 198,8, todėl kolona liauna ir Oilerio formulė galioja.

11.Svorio centras ir inercijos momentas

Atsakymas: Ix = 7,521 × 10⁶ mm⁴

Sudėtiniai skerspjūviai: padalykite skerspjūvį į stačiakampius. Svorio centras yra plotais svertinis vidurkis ȳ = ΣAᵢyᵢ/ΣAᵢ. Inercijos momentas centrinės ašies atžvilgiu sumuoja kiekvienos dalies nuosavą bh³/12 ir Šteinerio narį A·d², kur d – atstumas nuo dalies svorio centro iki bendro svorio centro. Lenkimo įtempis σ = M·y/I.

Padalykite į du stačiakampius

Kiekvieną y matuokite nuo apatinio krašto.

lentyna: Af = 160·20 = 3200 mm², yf = 120 + 20/2 = 130 mm
sienelė: Aw = 14·120 = 1680 mm², yw = 120/2 = 60 mm

Svorio centras

ȳ = (Afyf + Awyw)/(Af + Aw) = (3200·130 + 1680·60)/4880 = 105,9 mm

Šteinerio teorema

lentyna: 160·20³/12 + 3200·(130 − 105,9)² = 1,965 × 10⁶ mm⁴
sienelė: 14·120³/12 + 1680·(60 − 105,9)² = 5,556 × 10⁶ mm⁴
Ix = 1,965 × 10⁶ + 5,556 × 10⁶ = 7,521 × 10⁶ mm⁴ = 7,521 × 10⁶ mm⁴

Atsakymas

Ix = 7,521 × 10⁶ mm⁴
12.Svorio centras ir inercijos momentas

Atsakymas: Ix = 335 × 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 = (45000·150 − 1200·105)/(45000 − 1200) = 151,2 mm

Pilna plokštė ȳ atžvilgiu

150·300³/12 + 45000·−1,233² = 337,6 × 10⁶ mm⁴

Skylė ȳ atžvilgiu

60·20³/12 + 1200·−46,23² = 2,605 × 10⁶ mm⁴

Atimkite

Ix = 335 × 10⁶ mm⁴

Atsakymas

Ix = 335 × 10⁶ mm⁴
13.Efektinis įtempis grunte

Atsakymas: σ = 226 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) = 15,5·4 + 20,5·8 = 226 kPa

Atsakymas

σ = 226 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 = 16,5·2 + 18,5·1 + 19·3,5 = 118 kPa

Atsakymas

σ = 118 kPa
15.Konsolidacinis nuosėdis

Atsakymas: S = 340 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 = 110 + 180 = 290 kPa > 180 kPa

Nuosėdis

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

S = 0,02·8/(1 + 1,05)·log₁₀(180/110) + 0,4·8/(1 + 1,05)·log₁₀(290/180)
S = 16,69 + 323,3 = 340 mm

Atsakymas

S = 340 mm
16.Konsolidacinis nuosėdis

Atsakymas: t = 1,36 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 = 4,5/2 = 2,25 m

Laikas

t = Tv·Hdr²/cv = 0,403·2,25²/1,5 = 1,36 metai

Atsakymas

t = 1,36 metai
17.Hidrostatinė jėga

Atsakymas: F = 33,11 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 = 1,5 + 1,5/2 = 2,25 m
A = H·b = 1,5·1 = 1,5 m²
sklendėd = 1,5 mH = 1,5 mF

Atstojamoji jėga

F = ρ·g·yc·A = 1000·9,81·2,25·1,5 = 33,11 kN

Atsakymas

F = 33,11 kN
18.Hidrostatinė jėga

Atsakymas: ycp = 4,083 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 = 3 + 2/2 = 4 m
A = H·b = 2·1 = 2 m²
sklendėd = 3 mH = 2 mF

Atstojamoji jėga

F = ρ·g·yc·A = 1260·9,81·4·2 = 98,88 kN

Slėgio centras

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

Ic = b·H³/12 = 1·2³/12 = 0,6667 m⁴
ycp = yc + Ic/(yc·A) = 4 + 0,6667/(4·2) = 4,083 m

Atsakymas

ycp = 4,083 m
19.Trintis vamzdžiuose ir slėgio nuostoliai

Atsakymas: hf = 5,014 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 = 0,004/0,004418 = 0,9054 m/s

Greitinis aukštis

V²/(2g) = 0,9054²/(2·9,81) = 0,04178 m

Darsi–Veisbacho lygtis

hf = f·(L/D)·V²/(2g) = 0,03·(300/0,075)·0,9054²/(2·9,81) = 5,014 m

Atsakymas

hf = 5,014 m
20.Trintis vamzdžiuose ir slėgio nuostoliai

Atsakymas: H = 2,193 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 = 0,08/0,04909 = 1,63 m/s
V²/(2g) = 0,1354 m

Nuostolių koeficientai

f·L/D = 0,022·100/0,25 = 8,8
ΣK = 0,5 + 3·0,3 + 5 = 6,4

Energijos lygtis

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

H = (1 + 8,8 + 6,4)·0,1354 = 2,193 m

Atsakymas

H = 2,193 m
21.Tekėjimas atvirais kanalais (Manningas)

Atsakymas: Q = 0,4048 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 = 0,3181 m², R = D/4 = 0,225 m

Greitis

V = (1/0,013)·0,2252/3·0,0021/2 = 1,273 m/s

Debitas

Q = A·V = 0,3181·1,273 = 0,4048 m³/s

Atsakymas

Q = 0,4048 m³/s
22.Tekėjimas atvirais kanalais (Manningas)

Atsakymas: S = 0,0007669 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 = (4,5 + 2·1,2)·1,2 = 8,28 m²
P = b + 2y·√(1 + z²) = 4,5 + 2·1,2·√(1 + 2²) = 9,867 m
R = A/P = 0,8392 m

Išspręskite Manningo lygtį S atžvilgiu

S1/2 = n·Q/(A·R2/3) = 0,012·17/(8,28·0,8897) = 0,02769
S = 0,02769² = 0,0007669

Atsakymas

S = 0,0007669

Tai 0,7669 m kritimas kiekviename kilometre.

23.Siurbliai ir siurblių galia

Atsakymas: η = 72,28 %

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 = 1000·9,81·0,05·14 = 6,867 kW

Naudingumo koeficientas

η = Ph/Pshaft = 6,867/9,5 = 72,28%

Atsakymas

η = 72,28%
24.Siurbliai ir siurblių galia

Atsakymas: H = 28,92 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 = 0,02/0,007854 = 2,546 m/s
V²/(2g) = 0,3305 m

Slėgio aukščio nuostoliai

hL = (f·L/D + ΣK)·V²/(2g) = (25 + 5)·0,3305 = 9,915 m

Siurblio slėgio aukštis

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

H = Δz + hL = 19 + 9,915 = 28,92 m

Atsakymas

H = 28,92 m
25.Pinigų vertė laike

Atsakymas: PV = 300000 €

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) = 6 000/(0,045 − 0,025) = 6 000/0,02 = €300 000,00

Atsakymas

PV = €300 000,00
26.Pinigų vertė laike

Atsakymas: B = 44487 €

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 = 0,002, N = 240
A = 150 000·0,002/(1 − (1 + 0,002)−240) = €787,57

Likusių įmokų dabartinė vertė

Visa likusi skola turi būti lygiai padengta likusiomis įmokomis.

N − k = 240 − 180 = 60
B = 787,6·(1 − (1 + 0,002)−60)/0,002 = €44 487,02

Atsakymas

B = €44 487,02
27.NPV ir IRR

Atsakymas: DPB = 3,512 metai

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

Diskontuoti ir sukauptieji pinigų srautai

metai 1: 22 000/1,12 = 19 642,86 → Σ = 19 642,86
metai 2: 22 000/1,254 = 17 538,27 → Σ = 37 181,12
metai 3: 22 000/1,405 = 15 659,17 → Σ = 52 840,29
metai 4: 22 000/1,574 = 13 981,40 → Σ = 66 821,69

Paskutiniųjų metų dalis

DPB = 3 + 7 159,71/13 981,40 = 3,512

Atsakymas

DPB = 3,512 metai

Diskontuotasis atsipirkimo laikotarpis visada ilgesnis už paprastąjį (2,727 metų).

28.NPV ir IRR

Atsakymas: IRR = 7,3 %

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)−7)/i = 40 000/7 500 = 5,333

Raskite normą

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

i = 7%: 5,389
i = 8%: 5,206
IRR = 7,3%

Atsakymas

IRR = 7,3%
29.Normalusis skirstinys

Atsakymas: P = 0,6731

Normalusis skirstinys: reikšmę x paverskite z įverčiu z = (x − μ)/σ, kuris parodo, per kiek standartinių nuokrypių reikšmė nutolusi nuo vidurkio. z lentelė (arba Φ(z)) duoda plotą į kairę nuo z, t. y. P(X < x). Plotas į dešinę lygus 1 − Φ(z), o plotas tarp dviejų reikšmių – jų plotų skirtumui.

z įverčiai

z₁ = (452 − 500)/40 = −1,2
z₂ = (532 − 500)/40 = 0,8

Plotas tarp

P = Φ(0,8) − Φ(−1,2) = 0,7881 − 0,1151 = 0,6731

Atsakymas

P = 0,6731
30.Normalusis skirstinys

Atsakymas: x = 77,82 tšk.

Normalusis skirstinys: reikšmę x paverskite z įverčiu z = (x − μ)/σ, kuris parodo, per kiek standartinių nuokrypių reikšmė nutolusi nuo vidurkio. z lentelė (arba Φ(z)) duoda plotą į kairę nuo z, t. y. P(X < x). Plotas į dešinę lygus 1 − Φ(z), o plotas tarp dviejų reikšmių – jų plotų skirtumui.

Procentilio z

Φ(z) = 0,9 → z = 1,282

Atgal į x

x = 65 + 1,282·10 = 77,82 tšk.

Atsakymas

x = 77,82 tšk.

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