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​ = 15 kNP2​ = 45 kNABRA​ = ?RB​1 m2 m2 m

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

L = 5 mP1 = 15 kN ties 1 mP2 = 45 kN ties 3 m
RA = kN
2.Sijų atramų reakcijosSunkus
w = 8 kN/mP = 50 kNABRA​RB​ = ?1,5 m2,5 m1 m

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

L = 5 mP = 50 kN ties 1,5 mw = 8 kN/m nuo 0 iki 4 m
RB = kN
3.Santvara: mazgų metodasVidutinis
ABBCACACB25 kN5 m3 m4 m

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

tarpatramis = 5 maukštis = 4 mB yra 3 m nuo Avertikalioji apkrova = 25 kN
FAC = kN
4.Santvara: mazgų metodasSunkus
ABBCACACB50 kN30 kN8 m2 m3 m

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

tarpatramis = 8 maukštis = 3 mB yra 2 m nuo Avertikalioji apkrova = 50 kNhorizontalioji apkrova = 30 kN ←
FBC = kN
5.Skersinė jėga ir lenkimo momentasVidutinis
w = 4 kN/mABpjūvis4 m2 m

Raskite lenkimo momentą Mx pjūvyje x = 4 m nuo atramos A. Teigiamais laikykite momentus, tempiančius apatinius sluoksnius, ir aukštyn nukreiptą skersinę jėgą kairiajame paviršiuje.

L = 6 mw = 4 kN/m nuo 0 iki 6 mx = 4 m
Mx = kN·m
6.Skersinė jėga ir lenkimo momentasSunkus
w = 8 kN/mABC4 m1,5 m

Sija remiasi į šarnyrinę atramą A ir ritininę atramą B, o už B tęsiasi 1,5 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 = 5,5 mw = 8 kN/m nuo 0 iki 5,5 matramos ties x = 0 ir x = 4 m
Mmax = kN·m
7.Sijos įlinkisVidutinis
w = 4 kN/mδL = 5 m

Laisvai atremta sija visu tarpatramiu apkrauta tolygiai išskirstyta apkrova w. Raskite didžiausią įlinkį δmax tarpatramio viduryje.

w = 4 kN/mL = 5 mE = 70 GPa (aliuminis)I = 120 × 10⁶ mm⁴
δmax = mm
8.Sijos įlinkisSunkus
w = 15 kN/mAB4 m

Papildomai atremta gembė įtvirtinta taške A ir laisvai atremta taške B. Ją visu ilgiu veikia tolygiai išskirstyta apkrova w. EI pastovus. Raskite lenkimo momento įtvirtinime didumą MA.

L = 4 mw = 15 kN/m
MA = kN·m
9.Kolonų klupimasVidutinis
PL = 2,5 md = 25 mmskerspjūvis

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

L = 2,5 mE = 70 GPa (aliuminis)d = 25 mm
Pcr = kN
10.Kolonų klupimasSunkus
PL = 2 md = 60 mmskerspjūvis

L ilgio kolona iš medžiagos (plienas) yra įtvirtinta apačioje ir šarnyriškai atremta viršuje. Raskite jos liaunį ir kritinį klupimo įtempį σcr pagal Oilerio formulę.

L = 2 mE = 200 GPa (plienas)d = 60 mm
σcr = MPa
11.Svorio centras ir inercijos momentasVidutinis
22060t = 10xmatmenys mm

Lovinis skerspjūvis atvira puse į viršų: 220 mm pločio pagrindo plokštė su dviem vertikaliomis lentynomis, bendrasis aukštis 60 mm. Pagrindo ir lentynų storis vienodas – 10 mm. Raskite jo inercijos momentą Ix horizontaliosios ašies x, einančios per svorio centrą, atžvilgiu.

b = 220 mmh = 60 mmt = 10 mm
Ix = × 10⁶ mm⁴
12.Svorio centras ir inercijos momentasSunkus
1801510010xM = 30 kN·mmatmenys mm

Tėjinis skerspjūvis naudojamas kaip sija su lentyna viršuje ir veikiamas teigiamo lenkimo momento 30 kN·m. Raskite lenkimo įtempio σviršus dydį viršutiniame krašte.

bf = 180 mmtf = 15 mmtw = 10 mmhw = 100 mmM = 30 kN·m
σviršus = MPa
13.Efektinis įtempis grunteVidutinis
smėlisγd​ = 15,5 kN/m³γsat​ = 19,5 kN/m³8 mgruntinio vandens lygisXz = 3 m

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

z = 3 mzw = 2 mγw = 9,81 kN/m³smėlis: γd = 15,5 kN/m³smėlis: γsat = 19,5 kN/m³
σ′ = kPa
14.Efektinis įtempis grunteSunkus
smėlisγd​ = 16,5 kN/m³γsat​ = 19 kN/m³6 mmolisγsat​ = 18,5 kN/m³4 mgruntinio vandens lygisXz = 8 m

Pateiktam grunto pjūviui raskite bendrąjį vertikalųjį įtempį σ taške X.

z = 8 mzw = 3 mγw = 9,81 kN/m³smėlis: γd = 16,5 kN/m³smėlis: γsat = 19 kN/m³molis: γsat = 18,5 kN/m³
σ = kPa
15.Konsolidacinis nuosėdisVidutinis
Δσ = 160 kPasmėlismolisCc​ = 0,3, Cr​ = 0,03e0​ = 0,6σ′0​ = 40 kPaOCR = 2,52 mgruntinio vandens lygis

2 m storio perkonsoliduoto molio sluoksnio Cc = 0,3, Cr = 0,03 ir e₀ = 0,6. Jo viduryje efektyvusis vertikalusis įtempis yra 40 kPa , o perkonsolidavimo laipsnis OCR = 2,5. Naujas pastatas sluoksnio viduryje padidina vertikalųjį įtempį 160 kPa. Raskite pirminės konsolidacijos nuosėdį S mm.

H = 2 mCc = 0,3Cr = 0,03e0 = 0,6σ′0 = 40 kPaOCR = 2,5Δσ = 160 kPa
S = mm
16.Konsolidacinis nuosėdisSunkus
smėlismolisH = 10 m10 msmėlisgruntinio vandens lygis

Laboratoriniame odometriniame bandyme 20 mm storio molio bandinys, drenuojamas viršuje ir apačioje, 50% konsolidaciją pasiekia per 4 min. Natūroje tas pats molis sudaro 10 m storio sluoksnį. Jis yra tarp dviejų smėlio sluoksnių, todėl vanduo išteka viršuje ir apačioje. Per kiek dienų t natūrinis sluoksnis pasieks 50% konsolidaciją?

hlab = 20 mmtlab = 4 minH = 10 mnatūroje: dvipusis drenavimas
t = dienos
17.Hidrostatinė jėgaVidutinis
sklendėd = 2,5 mH = 3 m

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

d = 2,5 mH = 3 mb = 1,5 mρ = 1000 kg/m³g = 9,81 m/s²
F = kN
18.Hidrostatinė jėgaSunkus
sklendėd = 4 mH = 1 m

Vertikali stačiakampė 2 m pločio sklendė yra rezervuaro su skysčiu (jūros vanduo) sienoje, jos viršutinis kraštas 4 m žemiau paviršiaus. Raskite slėgio centro gylį ycp žemiau paviršiaus.

d = 4 mH = 1 mb = 2 mρ = 1025 kg/m³g = 9,81 m/s²
ycp = m
19.Trintis vamzdžiuose ir slėgio nuostoliaiVidutinis
V = 1,3 m/sD = 50 mmL = 200 mf = 0,02

Vanduo (ρ = 1000 kg/m³) teka 1,3 m/s greičiu horizontaliu 200 m ilgio vamzdžiu, kurio vidinis skersmuo 50 mm. Imkite Darsi trinties koeficientą f = 0,02 ir g = 9,81 m/s². Raskite slėgio kritimą Δp vamzdyje, kPa.

V = 1,3 m/sL = 200 mD = 50 mmf = 0,02ρ = 1000 kg/m³
Δp = kPa
20.Trintis vamzdžiuose ir slėgio nuostoliaiSunkus
K = 5Δz = ?L = 100 m, D = 100 mm, f = 0,0252× alkūnė (K = 0,3)

Du atviri rezervuarai sujungti 100 m ilgio vamzdžiu, kurio vidinis skersmuo 100 mm, o Darsi trinties koeficientas f = 0,025. Vietiniai nuostoliai: aštriabriaunis įtekėjimas (K = 0,5), 2 alkūnės (K = 0,3 kiekviena), sklendė (K = 5) ir ištekėjimas į žemutinį rezervuarą (K = 1,0). Imkite g = 9,81 m/s². Koks vandens lygių skirtumas Δz tarp rezervuarų užtikrina 25 L/s debitą?

Q = 25 L/sL = 100 mD = 100 mmf = 0,025Kentrance = 0,5Kbend = 0,3 (×2)Kvalve = 5Kexit = 1,0
Δz = m
21.Tekėjimas atvirais kanalais (Manningas)Vidutinis
b = 2 my = 1,9 m1,5 : 1n = 0,012, S = 0,0005

Trapecinio lygintas betonas kanalo dugno plotis 2 m, o šlaitų nuolydis 1,5:1 (horizontalusis:vertikalusis). Vanduo teka tolygiai 1,9 m gylyje. Manningo n = 0,012, dugno nuolydis S = 0,0005. Raskite debitą Q m³/s.

b = 2 my = 1,9 mz = 1,5n = 0,012S = 0,0005
Q = m³/s
22.Tekėjimas atvirais kanalais (Manningas)Sunkus
D = 450 mmn = 0,013, V = 1,2 m/s

Betoninis nuotekų kolektorius, kurio vidinis skersmuo 450 mm (Manningo n = 0,013), tekėdamas vos pilnas turi pasiekti 1,2 m/s savaiminio išsivalymo greitį. Raskite mažiausią nuolydį S (m/m).

D = 450 mmn = 0,013V = 1,2 m/s
S = m/m
23.Siurbliai ir siurblių galiaVidutinis
PQ = 30 L/sH = 24 m

Siurblys tiekia 30 L/s vandens (ρ = 1000 kg/m³), įveikdamas 24 m slėgio aukštį. Siurblio naudingumo koeficientas 60%, o jį sukančio elektros variklio – 92%. Imkite g = 9,81 m/s². Raskite variklio naudojamą elektrinę galią Pel kW.

Q = 30 L/sH = 24 mηpump = 60%ηmotor = 92%g = 9,81 m/s²
Pel = kW
24.Siurbliai ir siurblių galiaSunkus
PQ = 120 L/sΔz = 6 mL = 500 m, D = 250 mm, f = 0,02, ΣK = 6

Siurblys perpumpuoja 120 L/s vandens (ρ = 1000 kg/m³) iš atviro žemutinio rezervuaro į viršutinį baką, kurio vandens paviršius 6 m aukščiau. Vamzdis yra 500 m ilgio, jo vidinis skersmuo 250 mm, o Darsi trinties koeficientas f = 0,02; vietinių nuostolių koeficientų suma ΣK = 6 (įskaitant įtekėjimą ir ištekėjimą). Imkite g = 9,81 m/s². Siurblio naudingumo koeficientas 78%. Raskite veleno galią Pshaft kW.

Q = 120 L/sΔz = 6 mL = 500 mD = 250 mmf = 0,02ΣK = 6η = 78%
Pshaft = kW
25.Pinigų vertė laikeVidutinis
metai0123…12€2 000FV = ?

Investuojate €2 000 esant 4% metinei normai su tolydžiuoju kapitalizavimu. Raskite vertę FV po 12 metų.

PV = €2 000r = 4%t = 12
FV = €
26.Pinigų vertė laikeSunkus
mėnesiai0123…360€150 000AAAA3% / 12, I = ?

€150 000 paskola grąžinama lygiomis mėnesio įmokomis per 30 metų, esant 3% metinei normai, palūkanas kapitalizuojant kas mėnesį. Kiek palūkanų I iš viso sumokama per visą paskolos laikotarpį?

P = €150 0003% / 12N = 360
I = €
27.NPV ir IRRVidutinis
metai0123…10€80 000€4 000€4 000€4 000€4 000r = 10%, EAC = ?

Mašina šiandien kainuoja €80 000, tarnauja 10 metų, o jos eksploatacija kasmet kainuoja €4 000 (mokama kiekvienų metų pabaigoje). Kapitalo kaina 10%. Raskite jos ekvivalentines metines sąnaudas EAC.

C0 = €80 000M = €4 000n = 10r = 10%
EAC = €
28.NPV ir IRRSunkus
metai012−20 00013 00011 000

Projektas kainuoja €20 000 ir 1–2 metų pabaigoje duoda €13 000, €11 000. Raskite jo vidinę grąžos normą IRR procentais.

CF0 = −20 000CF1 = 13 000CF2 = 11 000
IRR = %
29.Normalusis skirstinysVidutinis
−3−2−10123znuspalvintas plotas dešinėje nuo z = 0,9821

Nuvilkite z, kad nuspalvintas plotas po standartine normaliąja kreive, dešinėje nuo z, būtų 0,9821. Raskite z dviejų ženklų po kablelio tikslumu.

A = 0,9821
z =
30.Normalusis skirstinysSunkus
380420460500540580620hviršus 40%

baterijų veikimo trukmės pasiskirstę normaliai, vidurkis 500 h, standartinis nuokrypis 40 h. Nuvilkite ribą taip, kad nuspalvinti viršutiniai 40 % būtų dešinėje nuo jos. Raskite ribą x.

μ = 500 hσ = 40 h40%
x = h

3Tirpalai

1.Sijų atramų reakcijos

Atsakymas: RA = 30 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​ = 15 kNP2​ = 45 kNABRA​RB​1 m2 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·5 = 15·1 + 45·3
RB = 150/5 = 30 kN
ΣFy = 0: RA = 60 − 30 = 30 kN

Atsakymas

RA = 30 kN
2.Sijų atramų reakcijos

Atsakymas: RB = 27,8 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 = 8 kN/mP = 50 kNABRA​RB​1,5 m2,5 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 = 8·4 = 32 kN, veikianti taške x̄ = 2 m
ΣMA = 0: RB·5 = 50·1,5 + 8·4·2
RB = 139/5 = 27,8 kN
ΣFy = 0: RA = 82 − 27,8 = 54,2 kN

Atsakymas

RB = 27,8 kN
3.Santvara: mazgų metodas

Atsakymas: FAC = 7,5 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.

ABBCACACB25 kNAy​Cy​

Atramų reakcijos

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

ΣMA = 0: Cy·5 = 25·3 → Cy = 15 kN
ΣFy = 0: Ay = 25 − 15 = 10 kN

Mazgas C

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

sin γ = 4/4,472 = 0,8944, cos γ = 2/4,472 = 0,4472
ΣFy = 0: Cy + FBC·sin γ = 0 → FBC = −15/0,8944 = −16,77 kN
ΣFx = 0: −FAC − FBC·cos γ = 0 → FAC = −(−16,77)·0,4472 = 7,5 kN

Atsakymas

FAC = 7,5 kN (tempimas)
4.Santvara: mazgų metodas

Atsakymas: FBC = −2,795 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.

ABBCACACB50 kN30 kNAy​Cy​Ax​

Atramų reakcijos

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

ΣMA = 0: Cy·8 = 50·2 − 30·3 → Cy = 1,25 kN
ΣFy = 0: Ay = 50 − 1,25 = 48,75 kN
ΣFx = 0: Ax = 30 kN

Mazgas C

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

sin γ = 3/6,708 = 0,4472, cos γ = 6/6,708 = 0,8944
ΣFy = 0: Cy + FBC·sin γ = 0 → FBC = −1,25/0,4472 = −2,795 kN

Atsakymas

FBC = −2,795 kN (gniuždymas)
5.Skersinė jėga ir lenkimo momentas

Atsakymas: Mx = 16 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 = 4·6 = 24 kN, veikianti taške x̄ = 3 m
ΣMA = 0: RB·6 = 4·6·3
RB = 72/6 = 12 kN
ΣFy = 0: RA = 24 − 12 = 12 kN
w = 4 kN/mABRA​ = 12RB​ = 12pjūvis4 m2 m

Perpjaukite ties x = 4 m ir palikite kairiąją dalį

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

M = RA·x − (kiekviena apkrova kairiau pjūvio × jos atstumas iki pjūvio)
Mx = 12·4 − 4·4·2 = 16 kN·m

Atsakymas

Mx = 16 kN·m
6.Skersinė jėga ir lenkimo momentas

Atsakymas: Mmax = 11,82 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 = 8·5,5 = 44 kN, veikianti taške x̄ = 2,75 m
ΣMA = 0: RB·4 = 8·5,5·2,75
RB = 121/4 = 30,25 kN
ΣFy = 0: RA = 44 − 30,25 = 13,75 kN

Nulinė skersinė jėga

RA − w·x0 = 0 → x0 = 13,75/8 = 1,719 m

Didžiausias teigiamas momentas

Mmax = RA·x0 − w·x0²/2 = RA²/(2w) = 13,75²/(2·8) = 11,82 kN·m

Atsakymas

Mmax = 11,82 kN·m
7.Sijos įlinkis

Atsakymas: δmax = 3,875 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 = 4 N/mm, L = 5000 mm
EI = 8,4 × 10¹² N·mm²

Įlinkis

δmax = 5wL⁴/(384EI) = 5·4·5000⁴/(384·8,4 × 10¹²) = 3,875 mm

Atsakymas

δmax = 3,875 mm
8.Sijos įlinkis

Atsakymas: MA = 30 kN·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). 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.

RB·L³/(3EI) = wL⁴/(8EI) → RB = 3wL/8 = 3·15·4/8 = 22,5 kN

Momentas įtvirtinime

Apkrovų ir papildomos atramos jėgos momentai taško A atžvilgiu.

MA = wL²/2 − RB·L = 120 − 90 = 30 kN·m

Atsakymas

MA = 30 kN·m
9.Kolonų klupimas

Atsakymas: Pcr = 4,326 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·25⁴/64 = 19175 mm⁴

Skaičiuojamasis ilgis

KL = 0,7·2500 = 1750 mm

Kritinė jėga

Pcr = π²EI/(KL)² = π²·70000·19175/1750² = 4326 N = 4,326 kN

Atsakymas

Pcr = 4,326 kN
10.Kolonų klupimas

Atsakymas: σcr = 226,6 MPa

Oilerio klupimas: liauna kolona netenka pastovumo, kai Pcr = π²EI/(KL)², kur KL – skaičiuojamasis ilgis: K = 1 šarnyras–šarnyras, 2 įtvirtinimas–laisvas galas, 0,7 įtvirtinimas–šarnyras ir 0,5 įtvirtinimas–įtvirtinimas. Kolona klumpa ašies su mažiausiu I atžvilgiu. Formulė galioja liaunoms kolonoms, kurių kritinis įtempis mažesnis už takumo ribą.

Mažiausias inercijos momentas

Apvalus skerspjūvis turi tą patį I bet kurios ašies atžvilgiu.

I = πd⁴/64 = π·60⁴/64 = 636173 mm⁴

Inercijos spindulys ir liaunis

A = 2827 mm²
r = √(I/A) = √(636173/2827) = 15 mm
KL = 0,7·2000 = 1400 mm
KL/r = 1400/15 = 93,33

Kritinis įtempis

σcr = π²E/(KL/r)² = π²·200000/93,33² = 226,6 MPa

Atsakymas

σcr = 226,6 MPa
11.Svorio centras ir inercijos momentas

Atsakymas: Ix = 0,8454 × 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 stačiakampius

Pagrindą imkite viso pločio, o dvi lentynas virš jo (aukštis h − t), kad niekas nebūtų įskaičiuota du kartus.

bazė: A1 = 220·10 = 2200 mm², y1 = 5 mm
dvi lentynos: A2 = 2·10·50 = 1000 mm², y2 = 10 + 50/2 = 35 mm

Svorio centras

ȳ = (2200·5 + 1000·35)/3200 = 14,38 mm

Šteinerio teorema

bazė: 220·10³/12 + 2200·(5 − 14,38)² = 211693 mm⁴
dvi lentynos: 2·10·50³/12 + 1000·(35 − 14,38)² = 633724 mm⁴
Ix = 211693 + 633724
Ix = 845417 mm⁴ = 0,8454 × 10⁶ mm⁴

Atsakymas

Ix = 0,8454 × 10⁶ mm⁴
12.Svorio centras ir inercijos momentas

Atsakymas: σviršus = 209,7 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 = 180·15 = 2700 mm², yf = 100 + 15/2 = 107,5 mm
sienelė: Aw = 10·100 = 1000 mm², yw = 100/2 = 50 mm

Svorio centras

ȳ = (Afyf + Awyw)/(Af + Aw) = (2700·107,5 + 1000·50)/3700 = 91,96 mm

Šteinerio teorema

lentyna: 180·15³/12 + 2700·(107,5 − 91,96)² = 702698 mm⁴
sienelė: 10·100³/12 + 1000·(50 − 91,96)² = 2,594 × 10⁶ mm⁴
Ix = 702698 + 2,594 × 10⁶ = 3,297 × 10⁶ mm⁴

Lenkimo įtempis

Viršutinis kraštas yra h − ȳ atstumu nuo ašies.

y = 115 − 91,96 = 23,04 mm
σ = M·y/I = 3 × 10⁷·23,04/3,297 × 10⁶ = 209,7 MPa

Atsakymas

σviršus = 209,7 MPa
13.Efektinis įtempis grunte

Atsakymas: σ′ = 40,69 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) = 15,5·2 + 19,5·1 = 50,5 kPa

Porų vandens slėgis

Vandens slėgis didėja su gyliu žemiau gruntinio vandens lygio.

u = γw·(z − zw) = 9,81·1 = 9,81 kPa

Efektinis įtempis

σ′ = σ − u = 50,5 − 9,81 = 40,69 kPa

Atsakymas

σ′ = 40,69 kPa
14.Efektinis įtempis grunte

Atsakymas: σ = 143,5 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·3 + γsat,clay·2
σ = 16,5·3 + 19·3 + 18,5·2 = 143,5 kPa

Atsakymas

σ = 143,5 kPa
15.Konsolidacinis nuosėdis

Atsakymas: S = 127,8 mm

Pirminė konsolidacija H storio molio sluoksnio, naudojant efektyvųjį įtempį sluoksnio viduryje: σ′f = σ′0 + Δσ. Normaliai konsoliduotas molis: S = Cc·H/(1 + e0)·log₁₀(σ′f/σ′0). Perkonsoliduotas molis iki prieškonsolidacinio slėgio σ′p pakartotinai spaudžiamas pagal Cr, o Cc tiese seka tik už jo. Laikas: t = Tv·Hdr²/cv, kur drenavimo kelias Hdr yra H/2, kai vanduo gali ištekėti viršuje ir apačioje, ir H, kai drenuojama tik viena pusė.

Prieškonsolidacinis slėgis

σ′p = OCR·σ′0 = 2,5·40 = 100 kPa

Palyginkite su prieškonsolidaciniu slėgiu

σ′f = 40 + 160 = 200 kPa > 100 kPa

Nuosėdis

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

S = 0,03·2/(1 + 0,6)·log₁₀(100/40) + 0,3·2/(1 + 0,6)·log₁₀(200/100)
S = 14,92 + 112,9 = 127,8 mm

Atsakymas

S = 127,8 mm
16.Konsolidacinis nuosėdis

Atsakymas: t = 694,4 dienos

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 keliai

Hdr,lab = 20/2 = 10 mm = 0,01 m
Hdr,field = 10/2 = 5 m

Perskaičiuokite laiką

t = Tv·Hdr²/cv, kai T_v ir cv laboratorijoje ir natūroje vienodi.

tfield = 4·(5/0,01)² = 1 × 10⁶ min
tfield = 1 × 10⁶/1440 = 694,4 dienos

Atsakymas

t = 694,4 dienos
17.Hidrostatinė jėga

Atsakymas: F = 176,6 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 + 3/2 = 4 m
A = H·b = 3·1,5 = 4,5 m²
sklendėd = 2,5 mH = 3 mF

Atstojamoji jėga

F = ρ·g·yc·A = 1000·9,81·4·4,5 = 176,6 kN

Atsakymas

F = 176,6 kN
18.Hidrostatinė jėga

Atsakymas: ycp = 4,519 m

Hidrostatinė jėga plokščiam paviršiui: F = ρ·g·yc·A. Ji veikia slėgio centre, ycp = yc + Ic/(ycA), kuris visada yra žemiau svorio centro.

Svorio centro gylis ir plotas

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

Atstojamoji jėga

F = ρ·g·yc·A = 1025·9,81·4,5·2 = 90,5 kN

Slėgio centras

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

Ic = b·H³/12 = 2·1³/12 = 0,1667 m⁴
ycp = yc + Ic/(yc·A) = 4,5 + 0,1667/(4,5·2) = 4,519 m

Atsakymas

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

Atsakymas: Δp = 67,6 kPa

Tekėjimas vamzdžiais: Reinoldso skaičius Re = V·D/ν = ρ·V·D/μ leidžia atskirti laminarinį tekėjimą (Re mažesnis nei apie 2000) nuo turbulentinio (didesnis nei apie 4000). Trintis išilgai vamzdžio sukelia Darsi–Veisbacho slėgio aukščio nuostolius hf = f·(L/D)·V²/(2g). Jungiamosios detalės, sklendės, įtekėjimas ir ištekėjimas prideda vietinius nuostolius hm = ΣK·V²/(2g). Tarp dviejų atvirų rezervuarų paviršių energijos lygtis duoda Δz = hf + hm, įskaitant ištekėjimo nuostolį K = 1.

Slėgio aukščio nuostoliai

hf = f·(L/D)·V²/(2g) = 0,02·(200/0,05)·1,3²/(2·9,81) = 6,891 m

Slėgio kritimas

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

Δp = ρ·g·hf = 1000·9,81·6,891 = 67600 Pa = 67,6 kPa

Atsakymas

Δp = 67,6 kPa
20.Trintis vamzdžiuose ir slėgio nuostoliai

Atsakymas: Δz = 16,58 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 = 0,025/0,007854 = 3,183 m/s
V²/(2g) = 0,5164 m

Nuostolių koeficientai

f·L/D = 0,025·100/0,1 = 25
ΣK = 0,5 + 2·0,3 + 5 + 1,0 = 7,1

Bendri slėgio aukščio nuostoliai

hf = 25·0,5164 = 12,91 m
hm = 7,1·0,5164 = 3,667 m
Δz = hf + hm = 16,58 m

Atsakymas

Δz = 16,58 m
21.Tekėjimas atvirais kanalais (Manningas)

Atsakymas: Q = 17,64 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 + z·y)·y = (2 + 1,5·1,9)·1,9 = 9,215 m²
P = b + 2y·√(1 + z²) = 2 + 2·1,9·√(1 + 1,5²) = 8,851 m
R = A/P = 1,041 m

Greitis

V = (1/0,012)·1,0412/3·0,00051/2 = 1,914 m/s

Debitas

Q = A·V = 9,215·1,914 = 17,64 m³/s

Atsakymas

Q = 17,64 m³/s
22.Tekėjimas atvirais kanalais (Manningas)

Atsakymas: S = 0,004481 m/m

Manningo lygtis (SI): tolygiam tekėjimui atvirame kanale V = (1/n)·R2/3·S1/2 ir Q = A·V, kur n – šiurkštumo koeficientas, S – dugno nuolydis (m/m), o R = A/P – hidraulinis spindulys: pratekėjimo plotas, padalytas iš drėkinamojo perimetro. P įskaitoma tik su vandeniu besiliečianti riba, o ne laisvasis paviršius. Stačiakampis: A = b·y, P = b + 2y. Trapecija su šlaitų nuolydžiu z:1 (horizontalusis:vertikalusis): A = (b + z·y)·y, P = b + 2y·√(1 + z²). Pilno arba pusiau pilno apvalaus vamzdžio R = D/4.

Hidraulinis spindulys

R = D/4 = 0,45/4 = 0,1125 m

Išspręskite Manningo lygtį S atžvilgiu

S = (n·V/R2/3)² = (0,013·1,2/0,233)² = 0,004481

Atsakymas

S = 0,004481

Tai 4,481 m kritimas kiekviename kilometre.

23.Siurbliai ir siurblių galia

Atsakymas: Pel = 12,8 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 = 1000·9,81·0,03·24 = 7,063 kW

Veleno galia

Pshaft = 7,063/0,6 = 11,77 kW

Elektrinė galia

Pel = 11,77/0,92 = 12,8 kW

Atsakymas

Pel = 12,8 kW
24.Siurbliai ir siurblių galia

Atsakymas: Pshaft = 30,2 kW

Siurblio galia: vandeniui perduodama galia yra hidraulinė galia Ph = ρ·g·Q·H = Q·Δp. Velenas turi perduoti daugiau, nes siurblyje dalis galios prarandama: Pshaft = Ph/ηpump, o variklis ima Pel = Pshaft/ηmotor. Siurblio slėgio aukštis H gaunamas iš energijos lygties: geometrinis pakėlimo aukštis + pjezometrinis aukštis + visi trinties ir vietiniai nuostoliai.

Greitis

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

Slėgio aukščio nuostoliai

hL = (f·L/D + ΣK)·V²/(2g) = (40 + 6)·0,3046 = 14,01 m

Siurblio slėgio aukštis

H = Δz + hL = 6 + 14,01 = 20,01 m

Veleno galia

Pshaft = ρ·g·Q·H/η = 1000·9,81·0,12·20,01/0,78 = 30,2 kW

Atsakymas

Pshaft = 30,2 kW
25.Pinigų vertė laike

Atsakymas: FV = 3232 €

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 = 0,04·12 = 0,48
e0,48 = 1,616

Būsimoji vertė

FV = 2 000·1,616 = €3 232,15

Atsakymas

FV = €3 232,15
26.Pinigų vertė laike

Atsakymas: I = 77666 €

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 = 0,0025, N = 360
A = 150 000·0,0025/(1 − (1 + 0,0025)−360) = €632,41

Iš viso palūkanų

I = N·A − P = 360·632,4 − 150 000 = €77 666,18

Atsakymas

I = €77 666,18
27.NPV ir IRR

Atsakymas: EAC = 17020 €

Ekvivalentinės metinės sąnaudos: visų sąnaudų dabartinę vertę paskirstykite per tarnavimo laiką vienodomis metinėmis sumomis (anuitetu): EAC = PV·r/(1 − (1 + r)⁻ⁿ). Taip galima palyginti skirtingo tarnavimo laiko mašinas.

Anuiteto koeficientas

(1 − 1,1−10)/0,1 = 6,145

Metinė pirkimo kainos dalis

80 000/6,145 = 13 019,63

EAC

EAC = 13 019,63 + 4 000 = €17 019,63

Atsakymas

EAC = €17 019,63
28.NPV ir IRR

Atsakymas: IRR = 13,47 %

Grynoji dabartinė vertė: kiekvieną pinigų srautą diskontuokite iki šiandien taikydami reikalaujamą grąžos normą r ir sudėkite: NPV = Σ CFₜ/(1 + r)ᵗ. Projektas, kurio NPV > 0, uždirba daugiau nei r ir kuria vertę. Vidinė grąžos norma (IRR) – norma, kuriai esant NPV = 0.

Apribokite IRR iš abiejų pusių

Didėjant normai NPV mažėja, todėl IRR yra tarp normos su teigiama ir normos su neigiama NPV.

NPV(10%) = 909,09
NPV(15%) = −378,07

Siaurinkite

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

IRR ≈ 10 + 5·909,09/(909,09 − (−378,07)) = 13,53%
tiksliai: NPV(13,47%) = 0 → IRR = 13,47%

Atsakymas

IRR = 13,47%
29.Normalusis skirstinys

Atsakymas: z = −2,1

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 − 0,9821 = 0,0179

Skaitykite z lentelę atvirkščiai

Lentelėje suraskite 0,0179 ir nuskaitykite z.

z = −2,10

Atsakymas

z = −2,10
30.Normalusis skirstinys

Atsakymas: x = 510 h

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) = 0,6

z iš lentelės

z ≈ 0,25

Atgal į pradinius vienetus

x = 500 + 0,25·40 = 510 h

Atsakymas

x = 510 h

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