Oefenen voor het FE Civil-examen: samenvattingspakket

Formuleoverzichten, de belangrijkste methodestappen voor elk onderwerp en 30 oefenopgaven, met volledige oplossingen achterin.

Nieuwe opgavenTerug naar het vak

Kies in het printvenster “Opslaan als pdf” om een kopie op je apparaat te bewaren.

1Formules en methoden

Oplegreacties van balken

Evenwicht
ΣFx = 0, ΣFy = 0, ΣM = 0
Gelijkmatig verdeelde belasting
resultante w·L in het midden van de belasting
Moment
M = F·d

Methode

  1. Teken een vrijlichaamsschema en vervang elke oplegging door haar reactiekrachten.
  2. Vervang elke verdeelde belasting door één kracht in haar zwaartepunt.
  3. Neem momenten om één oplegging om de reactiekracht in de andere te vinden.
  4. Gebruik ΣFy = 0 om de overige reactiekracht te vinden, en controleer met een tweede momentenvergelijking.

Vakwerk: knopenmethode

Knopenmethode
ΣFx = 0, ΣFy = 0 at each joint
Snedemethode
ΣM = 0 about a cut point
Staafkracht
positief = trek, negatief = druk

Methode

  1. Bepaal de oplegreacties van het hele vakwerk.
  2. Knopenmethode: begin bij een knoop met hooguit twee onbekende staafkrachten en gebruik ΣFx = 0 en ΣFy = 0.
  3. Snedemethode: snijd door de staaf die je nodig hebt en neem momenten om een punt waar de andere onbekende staven samenkomen.
  4. Neem trek aan; een negatief antwoord betekent druk.

Dwarskracht en buigend moment

Dwarskracht en moment
V = ΣF aan één kant, M = ΣF·d aan één kant
Buigspanning
σ = M·y/I
Rechthoek
I = bh³/12
Weerstandsmoment
W = I/ymax
Ligger op twee steunpunten, gelijkmatige belasting
Mmax = wL²/8

Methode

  1. Bepaal de oplegreacties uit het evenwicht van de hele balk.
  2. Snijd de balk door in de doorsnede die je nodig hebt en houd één kant over.
  3. Dwarskracht: de som van de verticale krachten op die kant. Buigend moment: de som van hun momenten om de snede.
  4. Zoek voor het maximale moment de plek waar de dwarskracht nul is.

Doorbuiging van de balk

Puntlast in het midden
δ = PL³/(48EI)
Gelijkmatige belasting, ligger op twee steunpunten
δ = 5wL⁴/(384EI)
Uitkraging, eindlast
δ = PL³/(3EI)
Uitkraging, gelijkmatige belasting
δ = wL⁴/(8EI)
Superpositie
δ = δ1 + δ2

Knik van kolommen

Eulerse kniklast
Pcr = π²EI/(KL)²
Kniklengtefactor
K = 1 scharnierend–scharnierend, 0,5 ingeklemd–ingeklemd, 0,7 ingeklemd–scharnierend, 2 ingeklemd–vrij
Kritieke spanning
σcr = Pcr/A
Slankheid
λ = KL/r, r = √(I/A)

Zwaartepunt en traagheidsmoment

Zwaartepunt
ȳ = ΣAiyi/ΣAi
Rechthoek
I = bh³/12
Stelling van Steiner
I = Ic + A·d²
Samengestelde doorsnede
I = Σ(Ic,i + Aidi²)

Effectieve spanning in grond

Totale spanning
σ = Σγi·hi
Waterspanning
u = γw·(z − zw)
Effectieve spanning
σ′ = σ − u
Water
γw = 9,81 kN/m³

Consolidatiezetting

Normaal geconsolideerd
S = Cc·H/(1 + e0)·log₁₀(σ′f/σ′0)
Eindspanning
σ′f = σ′0 + Δσ (at mid-depth of the layer)
Overgeconsolideerd, σ′f ≤ σ′p
S = Cr·H/(1 + e0)·log₁₀(σ′f/σ′0)
Overgeconsolideerd, σ′f > σ′p
S = H/(1 + e0)·[Cr·log₁₀(σ′p/σ′0) + Cc·log₁₀(σ′f/σ′p)]
Overconsolidatiegraad
OCR = σ′p/σ′0
Consolidatietijd
t = Tv·Hdr²/cv
Drainageweg
Hdr = H/2 (tweezijdige drainage), H (eenzijdige drainage)
Tijdfactoren
U 50% → 0,197, 60% → 0,287, 70% → 0,403, 80% → 0,567, 90% → 0,848

Hydrostatische kracht

Druk op diepte
p = ρgh
Kracht op een verticale wand
F = ρg·hc·A
Drukpunt
yp = yc + Ic/(ycA)
Rechthoek
Ic = bH³/12

Leidingwrijving en drukhoogteverlies

Getal van Reynolds
Re = V·D/ν = ρ·V·D/μ
Stromingsregime
laminair onder Re ≈ 2000, turbulent boven Re ≈ 4000
Gemiddelde snelheid
V = Q/A, A = π·D²/4
Darcy–Weisbach
hf = f·(L/D)·V²/(2g)
Plaatselijke verliezen
hm = ΣK·V²/(2g)
Gangbare K-waarden
intrede 0,5, uittrede 1,0, bocht van 90° ≈ 0,3
Drukval
Δp = ρ·g·hf
Twee open reservoirs
Δz = (f·L/D + ΣK)·V²/(2g)
Vrije uitstroming
H = (1 + f·L/D + ΣK)·V²/(2g)

Stroming in open waterlopen (Manning)

Formule van Manning
V = (1/n)·R2/3·S1/2
Debiet
Q = A·V
Hydraulische straal
R = A/P (P = wetted perimeter, free surface excluded)
Rechthoek
A = b·y, P = b + 2y
Trapezium (taludhelling z:1)
A = (b + z·y)·y, P = b + 2y·√(1 + z²)
Ronde buis, vol of half vol
R = D/4
Benodigd verhang
S = (n·Q/(A·R2/3))²

Pompen en pompvermogen

Hydraulisch vermogen
Ph = ρ·g·Q·H = Q·Δp
Asvermogen
Pshaft = Ph/ηpump
Elektrisch vermogen
Pel = Pshaft/ηmotor
Opvoerhoogte van de pomp
H = Δz + Δp/(ρ·g) + hL
Systeemverliezen
hL = (f·L/D + ΣK)·V²/(2g)

Tijdswaarde van geld

Eindwaarde
FV = PV·(1 + i)n
Contante waarde
PV = FV/(1 + i)n
Meerdere perioden per jaar
i = r/m, N = m·n
Annuïteit, contante waarde
PV = PMT·[1 − (1 + i)−n]/i
Annuïteit, eindwaarde
FV = PMT·[(1 + i)n − 1]/i

Methode

  1. Teken een tijdlijn met elke kasstroom en het moment waarop die valt.
  2. Laat de rente aansluiten bij de periode: een maandrente voor maandelijkse betalingen.
  3. Gebruik FV = PV·(1 + i)ⁿ voor losse bedragen en de annuïteitenformules voor gelijke betalingen.
  4. Controleer het teken en de orde van grootte van het antwoord.

NCW & IRR

Netto contante waarde
NPV = −C0 + Σ CFt/(1 + r)t
Gelijke kasstromen
NPV = −C0 + CF·[1 − (1 + r)−n]/r
Interne rentevoet
de r waarbij NPV = 0
Beslissing
accepteren als NPV > 0 (of IRR > vereist rendement)

Methode

  1. Zet alle kasstromen met hun jaar op een rij; de investering in jaar 0 is negatief.
  2. Disconteer elke kasstroom: CFt/(1 + r)t.
  3. Tel ze op om de NCW te krijgen. Positief betekent dat het project meer oplevert dan r.
  4. Zoek voor de IRR de rente waarbij de NCW nul wordt, door proberen of interpoleren.

Normale verdeling

z-score
z = (x − μ)/σ
Onder x
P(X < x) = Φ(z)
Boven x
P(X > x) = 1 − Φ(z)
Tussen
Φ(z2) − Φ(z1)
Percentiel
x = μ + z·σ

Methode

  1. Reken de waarde om naar een z-score: z = (x − μ)/σ.
  2. Zoek Φ(z) op, het oppervlak links van z.
  3. Gebruik voor het oppervlak rechts 1 − Φ(z); trek voor een interval de twee linkeroppervlakken van elkaar af.
  4. Werk voor een percentiel terug: zoek z bij het oppervlak, dan x = μ + z·σ.

2Oefenopgaven

1.Oplegreacties van balkenGemiddeld
w0​ = 15 kN/mP = 80 kNABRB​ = ?2 m4 m

De vrij opgelegde balk (scharnier in A, rol in B) draagt een lineair verlopende belasting die afloopt van 15 kN/m in A tot nul in B. Op 2 m van A werkt ook een puntlast P. Vind de verticale oplegreactie RB.

L = 6 mw0 = 15 kN/mP = 80 kN op 2 m
RB = kN
2.Oplegreacties van balkenMoeilijk
P = 65 kNADCMA​ = ?4 m3 m3 m

Een samengestelde balk is in A in de muur ingeklemd, heeft een inwendig scharnier in C (4 m van A) en rust op een rol in D (10 m van A). Hij draagt een puntlast P op 7 m van A. Vind de grootte van het inklemmingsmoment MA bij de muur.

AC = 4 mAD = 10 mP = 65 kN op 7 m
MA = kN·m
3.Vakwerk: knopenmethodeGemiddeld
ABBCACACB55 kN8 m6 m2 m

Gebruik de knopenmethode om de kracht FAB in staaf AB te vinden. Geef trek als positief en druk als negatief.

overspanning = 8 mhoogte = 2 mB ligt 6 m van Averticale belasting = 55 kN
FAB = kN
4.Vakwerk: knopenmethodeMoeilijk
ABBCACACB60 kN25 kN5 m4 m3 m

Gebruik de knopenmethode om de kracht FAC in staaf AC te vinden. Geef trek als positief en druk als negatief.

overspanning = 5 mhoogte = 3 mB ligt 4 m van Averticale belasting = 60 kNhorizontale belasting = 25 kN ←
FAC = kN
5.Dwarskracht en buigend momentGemiddeld
10 kN55 kNABCDEFG1 m1 m1 m1 m1 m1 m

De markeringen A tot en met G verdelen de balk in zes gelijke delen. Bij welke markering is het buigend moment het grootst in absolute waarde, positief of negatief? Klik erop in het diagram.

10 kN @ 1 m55 kN @ 5 m
  1. 1A (x = 0 m)
  2. 2B (x = 1 m)
  3. 3C (x = 2 m)
  4. 4D (x = 3 m)
  5. 5E (x = 4 m)
  6. 6F (x = 5 m)
  7. 7G (x = 6 m)
6.Dwarskracht en buigend momentMoeilijk
10 kN50 kN50 kNABCDEFG2 m2 m2 m2 m2 m2 m

De markeringen A tot en met G verdelen de balk in zes gelijke delen. Bij welke markering is het buigend moment het grootst in absolute waarde, positief of negatief? Klik erop in het diagram.

10 kN @ 0 m50 kN @ 12 m50 kN @ 4 m
  1. 1A (x = 0 m)
  2. 2B (x = 2 m)
  3. 3C (x = 4 m)
  4. 4D (x = 6 m)
  5. 5E (x = 8 m)
  6. 6F (x = 10 m)
  7. 7G (x = 12 m)
7.Doorbuiging van de balkGemiddeld
w = 4 kN/mP = 6 kNABδ3 m

Een uitkragende ligger draagt een gelijkmatig verdeelde belasting w over de hele lengte en een puntlast P aan het vrije uiteinde. Vind met superpositie de doorbuiging δ aan het vrije uiteinde.

P = 6 kNw = 4 kN/mL = 3 mE = 70 GPa (aluminium)I = 120 × 10⁶ mm⁴
δ = mm
8.Doorbuiging van de balkMoeilijk
P = 24 kNABδ3,5 m1,5 m

Een vrij opgelegde balk draagt een puntlast P op b = 1,5 m vanaf oplegging B. Vind de maximale doorbuiging δmax van de balk.

P = 24 kNb = 1,5 mL = 5 mE = 200 GPa (staal)I = 57 × 10⁶ mm⁴
δmax = mm
9.Knik van kolommenGemiddeld
PL = 2,5 m30 × 100 mmdoorsnede

Een kolom met lengte L van aluminium is aan beide uiteinden scharnierend. Vind met de formule van Euler de kritieke knikbelasting Pcr.

L = 2,5 mE = 70 GPa (aluminium)b × h = 30 × 100 mm
Pcr = kN
10.Knik van kolommenMoeilijk
P = 50 kNL = 5 md = ?doorsnede

Een massieve ronde kolom met lengte L van staal is onderaan ingeklemd en bovenaan vrij. Hij moet 50 kN dragen met een veiligheidsfactor van 2,5 tegen knik. Vind de kleinste diameter d.

P = 50 kNn = 2,5L = 5 mE = 200 GPa (staal)
d = mm
11.Zwaartepunt en traagheidsmomentGemiddeld
1404201414xafmetingen in mm

Een symmetrisch I-profiel heeft flenzen van 140 mm breed en 14 mm dik, een totale hoogte van 420 mm en een lijf van 14 mm dik. Vind het elastische weerstandsmoment Sx voor buiging om de horizontale zwaartepuntsas x.

B = 140 mmH = 420 mmtf = 14 mmtw = 14 mm
Sx = × 10³ mm³
12.Zwaartepunt en traagheidsmomentMoeilijk
100 mm200 mm120 mm40 × 40xIx​ = ?

Een plaat van 100 mm × 200 mm heeft een rechthoekige uitsparing van 40 mm breed en 40 mm hoog, gecentreerd op de verticale hartlijn met zijn middelpunt 120 mm boven de onderkant. Bepaal het kwadratisch oppervlaktemoment Ix om de horizontale as door het zwaartepunt.

b = 100 mmh = 200 mmuitsparing: 40 × 40 mmmiddelpunt van het gat: y = 120 mm
Ix = × 10⁶ mm⁴
13.Effectieve spanning in grondGemiddeld
zandγd​ = 16,5 kN/m³γsat​ = 20 kN/m³7 mgrondwaterstandXz = 7 m

Vind voor het getoonde grondprofiel de verticale effectieve spanning σ′ in punt X.

z = 7 mzw = 3 mγw = 9,81 kN/m³zand: γd = 16,5 kN/m³zand: γsat = 20 kN/m³
σ′ = kPa
14.Effectieve spanning in grondMoeilijk
zandγd​ = 17 kN/m³γsat​ = 19 kN/m³3 mkleiγsat​ = 17 kN/m³6 mgrondwaterstandXz = 6 m

Vind voor het getoonde grondprofiel de verticale effectieve spanning σ′ in punt X.

z = 6 mzw = 1 mγw = 9,81 kN/m³zand: γd = 17 kN/m³zand: γsat = 19 kN/m³klei: γsat = 17 kN/m³
σ′ = kPa
15.ConsolidatiezettingGemiddeld
Δσ = 40 kPazandkleiCc​ = 0,4, Cr​ = 0,06e0​ = 1σ′0​ = 50 kPaσ′p​ = 110 kPa6,5 mgrondwaterstand

Een overgeconsolideerde kleilaag van 6,5 m dik heeft Cc = 0,4, Cr = 0,06 en e₀ = 1. Halverwege de laag is de effectieve verticale spanning 50 kPa en de voorbelastingsspanning is 110 kPa. Een nieuw gebouw voegt halverwege de laag 40 kPa verticale spanning toe. Vind de primaire consolidatiezetting S in mm.

H = 6,5 mCc = 0,4Cr = 0,06e0 = 1σ′0 = 50 kPaσ′p = 110 kPaΔσ = 40 kPa
S = mm
16.ConsolidatiezettingMoeilijk
zandkleiH = 5 mcv​ = 4 m²/jaar5 mzandgrondwaterstand

Een kleilaag van 5 m dik heeft een consolidatiecoëfficiënt cv = 4 m²/jaar. Ze ligt tussen twee zandlagen, dus water draineert aan de boven- en onderkant weg. Voor 80% gemiddelde consolidatie is de tijdfactor Tv = 0,567. Hoeveel jaar t heeft de laag nodig om 80% consolidatie te bereiken?

H = 5 mcv = 4 m²/jaarU = 80%Tv = 0,567tweezijdige drainage
t = jaar
17.Hydrostatische krachtGemiddeld
schuifd = 4 mH = 1,5 m

Een verticale rechthoekige schuif van 3 m breed zit in de wand van een tank met water, met de bovenrand 4 m onder het oppervlak. Vind de resulterende hydrostatische kracht F op de schuif.

d = 4 mH = 1,5 mb = 3 mρ = 1000 kg/m³g = 9,81 m/s²
F = kN
18.Hydrostatische krachtMoeilijk
schuifd = 0,5 mH = 3 m

Een verticale rechthoekige schuif van 1 m breed zit in de wand van een tank met zeewater, met de bovenrand 0,5 m onder het oppervlak. Vind de resulterende hydrostatische kracht F op de schuif.

d = 0,5 mH = 3 mb = 1 mρ = 1025 kg/m³g = 9,81 m/s²
F = kN
19.Leidingwrijving en drukhoogteverliesGemiddeld
V = 1,2 m/sD = 100 mmL = 300 mf = 0,018

Water (ρ = 1000 kg/m³) stroomt met 1,2 m/s door een horizontale leiding van 300 m lang met een binnendiameter van 100 mm. Gebruik de Darcy-wrijvingsfactor f = 0,018 en g = 9,81 m/s². Vind de drukval Δp over de leiding in kPa.

V = 1,2 m/sL = 300 mD = 100 mmf = 0,018ρ = 1000 kg/m³
Δp = kPa
20.Leidingwrijving en drukhoogteverliesMoeilijk
K = 5Δz = ?L = 150 m, D = 200 mm, f = 0,0153× bocht (K = 0,3)

Twee open reservoirs zijn verbonden door een leiding van 150 m lang met een binnendiameter van 200 mm en een Darcy-wrijvingsfactor f = 0,015. De plaatselijke verliezen zijn een scherpe intrede (K = 0,5), 3 bochten (K = 0,3 per stuk), een afsluiter (K = 5) en de uittrede in het lagere reservoir (K = 1,0). Gebruik g = 9,81 m/s². Welk niveauverschil Δz tussen de reservoirs geeft een debiet van 75 L/s?

Q = 75 L/sL = 150 mD = 200 mmf = 0,015Kentrance = 0,5Kbend = 0,3 (×3)Kvalve = 5Kexit = 1,0
Δz = m
21.Stroming in open waterlopen (Manning)Gemiddeld
b = 3 my = 0,6 m1 : 1n = 0,025, S = 0,001

Een trapeziumvormig kanaal van grind heeft een bodembreedte van 3 m en taluds van 1:1 (horizontaal:verticaal). Water stroomt eenparig 0,6 m diep. Manning-n = 0,025 en het bodemverhang is S = 0,001. Vind het debiet Q in m³/s.

b = 3 my = 0,6 mz = 1n = 0,025S = 0,001
Q = m³/s
22.Stroming in open waterlopen (Manning)Moeilijk
b = 2,5 my = 1,1 mn = 0,015, Q = 9,1 m³/s

Een rechthoekig kanaal van metselwerk, 2,5 m breed, moet 9,1 m³/s afvoeren bij eenparige stroming met een diepte van 1,1 m. Manning-n = 0,015. Vind het benodigde bodemverhang S (in m/m).

Q = 9,1 m³/sb = 2,5 my = 1,1 mn = 0,015
S = m/m
23.Pompen en pompvermogenGemiddeld
PQ = 10 L/sH = 66 m

Bij een test levert een pomp 10 L/s water (ρ = 1000 kg/m³) tegen een opvoerhoogte van 66 m, terwijl de as 9,2 kW opneemt. Gebruik g = 9,81 m/s². Vind het pomprendement η in procent.

Q = 10 L/sH = 66 mPshaft = 9,2 kWg = 9,81 m/s²
η = %
24.Pompen en pompvermogenMoeilijk
PQ = 80 L/sΔz = 5 mL = 150 m, D = 200 mm, f = 0,025, ΣK = 6

Een pomp verplaatst 80 L/s water (ρ = 1000 kg/m³) van een open lager reservoir naar een hoger gelegen tank waarvan het wateroppervlak 5 m hoger ligt. De leiding is 150 m lang met een binnendiameter van 200 mm en een Darcy-wrijvingsfactor f = 0,025; de coëfficiënten voor plaatselijke verliezen tellen op tot ΣK = 6 (intrede en uittrede inbegrepen). Gebruik g = 9,81 m/s². Het pomprendement is 85%. Vind het asvermogen Pshaft in kW.

Q = 80 L/sΔz = 5 mL = 150 mD = 200 mmf = 0,025ΣK = 6η = 85%
Pshaft = kW
25.Tijdswaarde van geldGemiddeld
periodes0123…36511 + EAR = ?15% / 365

Een creditcard rekent een nominale rente van 15 % per jaar, dagelijks samengesteld. Bereken de effectieve jaarrente EAR in procent.

r = 15%m = 365
EAR = %
26.Tijdswaarde van geldMoeilijk
maanden0123…N = ?€20 000€325€325€325€3254,2% / 12

Je leent €20 000 tegen 4,2 % per jaar, maandelijks samengesteld, en betaalt aan het eind van elke maand €325 terug. Hoeveel maanden duurt het tot de lening is afgelost (de laatste betaling mag kleiner zijn)? Geef het aantal betalingen N.

P = €20 000A = €3254,2% / 12
N = betalingen
27.NCW & IRRGemiddeld
jaar0123456−20 0009 0007 0007 5008 0007 0008 500

Een project kost vandaag €20 000 en levert aan het eind van jaar 1 tot en met 6 €9 000, €7 000, €7 500, €8 000, €7 000, €8 500 op. De vermogenskosten zijn 6 %. Neem aan dat de kasstromen gelijkmatig over elk jaar binnenkomen. Bereken de verdisconteerde terugverdientijd DPB in jaren.

r = 6%CF0 = −20 000CF1 = 9 000CF2 = 7 000CF3 = 7 500CF4 = 8 000CF5 = 7 000CF6 = 8 500
DPB = jaar
28.NCW & IRRMoeilijk
jaar012−50 00037 50025 500

Een project kost €50 000 en levert aan het eind van jaar 1 tot en met 2 €37 500, €25 500 op. Bereken de interne rentabiliteit IRR in procenten.

CF0 = −50 000CF1 = 37 500CF2 = 25 500
IRR = %
29.Normale verdelingGemiddeld
192 kg190,4 kgT = X₁ + … + X₁₆?

De massa's van dozen zijn onafhankelijk en normaal verdeeld met gemiddelde 12 kg en standaardafwijking 0,8 kg. Bepaal de kans P dat de totale massa van 16 ervan groter is dan 190,4 kg. Rond z af op twee decimalen.

μ = 12 kgσ = 0,8 kgn = 16> 190,4 kg
P =
30.Normale verdelingMoeilijk
0,05 mm0D − d?

Gatdiameters D zijn normaal verdeeld met gemiddelde 25,05 mm en standaardafwijking 0,01 mm. Asdiameters d zijn onafhankelijk en normaal verdeeld met gemiddelde 25 mm en standaardafwijking 0,02 mm. Een willekeurig gekozen as past als D − d > 0. Bepaal de kans P dat hij past. Rond z af op twee decimalen.

gat: μ = 25,05 mm, σ = 0,01 mmas: μ = 25 mm, σ = 0,02 mm
P =

3Oplossingen

1.Oplegreacties van balken

Antwoord: RB = 41,67 kN

Statisch evenwicht: een lichaam in rust heeft ΣFx = 0, ΣFy = 0 en ΣM = 0 om elk punt. Vervang elke verdeelde belasting door haar resultante (de oppervlakte) die aangrijpt in het zwaartepunt van het belastingsdiagram, en neem momenten om een oplegging om de reactie van die oplegging uit de vergelijking te halen.

Resultante van de driehoeksbelasting

W = ½·15·6 = 45 kN
x̄ = L/3 = 2 m

Evenwicht

Momenten om A, tegen de klok in positief. Daarna het verticale krachtenevenwicht.

ΣMA = 0: RB·6 = 45·2 + 80·2
RB = 41,67 kN
RA = 125 − 41,67 = 83,33 kN

Antwoord

RB = 41,67 kN
2.Oplegreacties van balken

Antwoord: MA = 130 kN·m

Statisch evenwicht: een lichaam in rust heeft ΣFx = 0, ΣFy = 0 en ΣM = 0 om elk punt. Vervang elke verdeelde belasting door haar resultante (de oppervlakte) die aangrijpt in het zwaartepunt van het belastingsdiagram, en neem momenten om een oplegging om de reactie van die oplegging uit de vergelijking te halen. Een inwendig scharnier kan geen buigend moment dragen, wat één extra vergelijking geeft: het moment om het scharnier van de krachten aan één kant is nul.

Deel CD

Het scharnier heeft geen moment, dus de momenten om C op alleen CD moeten in evenwicht zijn.

ΣMC = 0: RD·6 = 65·3
RD = 32,5 kN
VC = 65 − 32,5 = 32,5 kN

Deel AC

De scharnierkracht VC werkt omlaag op AC (even groot en tegengesteld aan haar werking op CD).

RA = 32,5 = 32,5 kN
MA = 32,5·4 = 130 kN·m

Antwoord

MA = 130 kN·m
3.Vakwerk: knopenmethode

Antwoord: FAB = −43,48 kN

Knopenmethode: elke knoop van een vakwerk is in evenwicht, dus ΣFx = 0 en ΣFy = 0 in elke knoop. Begin bij een knoop met hoogstens twee onbekende staafkrachten. Een negatief resultaat betekent dat de staaf op druk staat.

ABBCACACB55 kNAy​Cy​

Oplegreacties

Evenwicht van het hele vakwerk. Momenten om A, tegen de klok in positief.

ΣMA = 0: Cy·8 = 55·6 → Cy = 41,25 kN
ΣFy = 0: Ay = 55 − 41,25 = 13,75 kN

Knoop A

Neem aan dat elke staaf op trek staat (trekt van de knoop af). Alleen AB heeft een verticale component in A.

sin α = 2/6,325 = 0,3162
ΣFy = 0: Ay + FAB·sin α = 0
FAB = −13,75/0,3162 = −43,48 kN

Antwoord

FAB = −43,48 kN (druk)
4.Vakwerk: knopenmethode

Antwoord: FAC = 11 kN

Knopenmethode: elke knoop van een vakwerk is in evenwicht, dus ΣFx = 0 en ΣFy = 0 in elke knoop. Begin bij een knoop met hoogstens twee onbekende staafkrachten. Een negatief resultaat betekent dat de staaf op druk staat.

ABBCACACB60 kN25 kNAy​Cy​Ax​

Oplegreacties

Evenwicht van het hele vakwerk. Momenten om A, tegen de klok in positief.

ΣMA = 0: Cy·5 = 60·4 − 25·3 → Cy = 33 kN
ΣFy = 0: Ay = 60 − 33 = 27 kN
ΣFx = 0: Ax = 25 kN

Knoop C

De rol geeft alleen een verticale reactie, dus knoop C heeft maar twee onbekende staafkrachten. Neem aan dat beide op trek staan.

sin γ = 3/3,162 = 0,9487, cos γ = 1/3,162 = 0,3162
ΣFy = 0: Cy + FBC·sin γ = 0 → FBC = −33/0,9487 = −34,79 kN
ΣFx = 0: −FAC − FBC·cos γ = 0 → FAC = −(−34,79)·0,3162 = 11 kN

Antwoord

FAC = 11 kN (trek)
5.Dwarskracht en buigend moment

Antwoord: F (x = 5 m)

Grootste buigend moment: M verandert van helling overal waar de dwarskracht verandert, dus de pieken liggen waar de dwarskracht door nul gaat: onder een puntlast, binnen een verdeelde last, of boven een oplegging van een uitkragende balk. Bij een ingeklemde oplegging van een console is het moment het grootst bij de wand. Vergelijk de grootte van M op die plaatsen, positief (doorbuigend) of negatief (opbuigend).

Oplegreacties

Neem momenten om één oplegging en gebruik dan het verticale krachtenevenwicht.

R1 = 17,5 kN, R2 = 47,5 kN

Buigend moment bij elke markering

Tel de momenten van alle krachten aan één kant van de snede op. Een doorbuigend moment is positief, een opbuigend moment negatief.

MA = 0, MB = 17,5, MC = 25, MD = 32,5, ME = 40, MF = 47,5 kN·m, MG = 0

Antwoord

Markering F: MF = 47,5 kN·m
6.Dwarskracht en buigend moment

Antwoord: F (x = 10 m)

Grootste buigend moment: M verandert van helling overal waar de dwarskracht verandert, dus de pieken liggen waar de dwarskracht door nul gaat: onder een puntlast, binnen een verdeelde last, of boven een oplegging van een uitkragende balk. Bij een ingeklemde oplegging van een console is het moment het grootst bij de wand. Vergelijk de grootte van M op die plaatsen, positief (doorbuigend) of negatief (opbuigend).

Oplegreacties

Neem momenten om één oplegging en gebruik dan het verticale krachtenevenwicht.

R1 = 37,5 kN, R2 = 72,5 kN

Buigend moment bij elke markering

Tel de momenten van alle krachten aan één kant van de snede op. Een doorbuigend moment is positief, een opbuigend moment negatief.

MA = 0, MB = −20, MC = 35, MD = −10, ME = −55, MF = −100 kN·m, MG = 0

Antwoord

Markering F: MF = −100 kN·m
7.Doorbuiging van de balk

Antwoord: δ = 11,25 mm

Doorbuiging van balken: doorbuigingen volgen uit het twee keer integreren van de kromming M/(EI). Standaardgevallen staan in tabellen, bijvoorbeeld PL³/(3EI) voor een uitkragende ligger met een eindlast en 5wL⁴/(384EI) voor een vrij opgelegde balk onder een volledige gelijkmatige belasting. Doorbuigingen door afzonderlijke belastingen tellen op (superpositie).

Consistente eenheden

Werk in N en mm: P in N, w in N/mm (kN/m = N/mm), L in mm, E in N/mm² (GPa × 1000), I in mm⁴.

P = 6000 N, w = 4 N/mm, L = 3000 mm
EI = 8,4 × 10¹² N·mm²

Elke belasting afzonderlijk

δP = PL³/(3EI) = 6000·3000³/(3·8,4 × 10¹²) = 6,429 mm
δw = wL⁴/(8EI) = 4·3000⁴/(8·8,4 × 10¹²) = 4,821 mm

Tel ze op

δ = 6,429 + 4,821 = 11,25 mm

Antwoord

δ = 11,25 mm
8.Doorbuiging van de balk

Antwoord: δmax = 4,396 mm

Doorbuiging van balken: doorbuigingen volgen uit het twee keer integreren van de kromming M/(EI). Standaardgevallen staan in tabellen, bijvoorbeeld PL³/(3EI) voor een uitkragende ligger met een eindlast en 5wL⁴/(384EI) voor een vrij opgelegde balk onder een volledige gelijkmatige belasting. Doorbuigingen door afzonderlijke belastingen tellen op (superpositie).

Consistente eenheden

Werk in N en mm: P in N, w in N/mm (kN/m = N/mm), L in mm, E in N/mm² (GPa × 1000), I in mm⁴.

P = 24000 N, b = 1500 mm, L = 5000 mm
EI = 1,14 × 10¹³ N·mm²

Plaats van het maximum

De hoekverdraaiing in het langere deel gelijk aan nul stellen geeft de plaats.

x = √((L² − b²)/3) = √((5000² − 1500²)/3) = 2754 mm

Maximale doorbuiging

δmax = Pb(L² − b²)3/2/(9√3·EIL) = 4,396 mm

Antwoord

δmax = 4,396 mm
9.Knik van kolommen

Antwoord: Pcr = 24,87 kN

Knik volgens Euler: een slanke kolom wordt instabiel bij Pcr = π²EI/(KL)², waarbij KL de kniklengte is: K = 1 voor scharnier–scharnier, 2 voor ingeklemd–vrij, 0,7 voor ingeklemd–scharnier en 0,5 voor ingeklemd–ingeklemd. De kolom knikt om de as met de kleinste I. De formule geldt voor slanke kolommen, waarvan de kritieke spanning onder de vloeigrens blijft.

Kleinste traagheidsmoment

Een rechthoek knikt om zijn zwakke as, met de kleinste afmeting tot de derde macht.

Imin = h·b³/12 = 100·30³/12 = 225000 mm⁴

Kniklengte

KL = 1·2500 = 2500 mm

Kritieke belasting

Pcr = π²EI/(KL)² = π²·70000·225000/2500² = 24871 N = 24,87 kN

Antwoord

Pcr = 24,87 kN
10.Knik van kolommen

Antwoord: d = 106,6 mm

Knik volgens Euler: een slanke kolom wordt instabiel bij Pcr = π²EI/(KL)², waarbij KL de kniklengte is: K = 1 voor scharnier–scharnier, 2 voor ingeklemd–vrij, 0,7 voor ingeklemd–scharnier en 0,5 voor ingeklemd–ingeklemd. De kolom knikt om de as met de kleinste I. De formule geldt voor slanke kolommen, waarvan de kritieke spanning onder de vloeigrens blijft.

Benodigde kritieke belasting

Pcr = n·P = 2,5·50000 = 125000 N
KL = 2·5000 = 10000 mm

Los op naar de diameter

d = (64·n·P·(KL)²/(π³E))^(1/4) = (64·125000·10000²/(π³·200000))^(1/4) = 106,6 mm

Antwoord

d = 106,6 mm

Controle: de slankheid KL/r is 375,3, dus de kolom is slank en Euler geldt.

11.Zwaartepunt en traagheidsmoment

Antwoord: Sx = 1104 × 10³ mm³

Traagheidsmoment: voor een rechthoek is I = bh³/12 om de eigen zwaartepuntsas en bh³/3 om de basis (stelling van Steiner I = Ic + A·d²). Een gat verwerk je door de I ervan af te trekken, zolang beide delen dezelfde as hebben. Het elastische weerstandsmoment is S = I/c, waarbij c de afstand tot de uiterste vezel is.

Buitenrechthoek min de twee uitsparingen aan de zijkanten

Beide uitsparingen samen zijn (B − tw) breed en hw = H − 2tf hoog, en hebben de as x gemeen.

hw = 420 − 2·14 = 392 mm
Ix = (B·H³ − (B − tw)·hw³)/12 = (140·420³ − 126·392³)/12
Ix = 2,319 × 10⁸ mm⁴

Weerstandsmoment

c = H/2 = 210 mm
Sx = I/c = 2,319 × 10⁸/210
Sx = 1,104 × 10⁶ mm³ = 1104 × 10³ mm³

Antwoord

Sx = 1104 × 10³ mm³
12.Zwaartepunt en traagheidsmoment

Antwoord: Ix = 65,76 × 10⁶ mm⁴

Doorsneden met gaten: behandel een gat als een negatief oppervlak. Het zwaartepunt is ȳ = (A₁y₁ − A₂y₂)/(A₁ − A₂), met A₁, y₁ voor de volle plaat en A₂, y₂ voor het gat. Gebruik voor het kwadratisch oppervlaktemoment om de zwaartelijn de stelling van Steiner voor elk deel en trek het gat af: I = (Ic1 + A₁d₁²) − (Ic2 + A₂d₂²), waarbij d de afstand is van het eigen zwaartepunt van elk deel tot de as door ȳ. Een rechthoek heeft Ic = bh³/12 en een cirkel Ic = πd⁴/64.

Zwaartepunt

ȳ = (20000·100 − 1600·120)/(20000 − 1600) = 98,26 mm

Volle plaat om ȳ

100·200³/12 + 20000·1,739² = 66,73 × 10⁶ mm⁴

Gat om ȳ

40·40³/12 + 1600·21,74² = 0,9695 × 10⁶ mm⁴

Trek af

Ix = 65,76 × 10⁶ mm⁴

Antwoord

Ix = 65,76 × 10⁶ mm⁴
13.Effectieve spanning in grond

Antwoord: σ′ = 90,26 kPa

Effectieve spanning (Terzaghi): het korrelskelet draagt σ′ = σ − u. De totale spanning σ is het gewicht van alles boven het punt, Σγ·h, met het droge volumegewicht boven de grondwaterstand en het verzadigde eronder. Onder de grondwaterstand is de waterspanning hydrostatisch: u = γw·(diepte onder de grondwaterstand).

Totale spanning

Tel het gewicht op van elke grondlaag boven X. Boven de grondwaterstand gebruik je het droge volumegewicht, eronder het verzadigde.

σ = γd·zw + γsat·(z − zw) = 16,5·3 + 20·4 = 129,5 kPa

Waterspanning

De waterdruk neemt toe met de diepte onder de grondwaterstand.

u = γw·(z − zw) = 9,81·4 = 39,24 kPa

Effectieve spanning

σ′ = σ − u = 129,5 − 39,24 = 90,26 kPa

Antwoord

σ′ = 90,26 kPa
14.Effectieve spanning in grond

Antwoord: σ′ = 56,95 kPa

Effectieve spanning (Terzaghi): het korrelskelet draagt σ′ = σ − u. De totale spanning σ is het gewicht van alles boven het punt, Σγ·h, met het droge volumegewicht boven de grondwaterstand en het verzadigde eronder. Onder de grondwaterstand is de waterspanning hydrostatisch: u = γw·(diepte onder de grondwaterstand).

Totale spanning

Tel het gewicht op van elke grondlaag boven X. Boven de grondwaterstand gebruik je het droge volumegewicht, eronder het verzadigde.

σ = γd·1 + γsat,sand·2 + γsat,clay·3
σ = 17·1 + 19·2 + 17·3 = 106 kPa

Waterspanning

De waterdruk neemt toe met de diepte onder de grondwaterstand.

u = γw·(z − zw) = 9,81·5 = 49,05 kPa

Effectieve spanning

σ′ = σ − u = 106 − 49,05 = 56,95 kPa

Antwoord

σ′ = 56,95 kPa
15.Consolidatiezetting

Antwoord: S = 49,78 mm

Primaire consolidatie van een kleilaag met dikte H, met de effectieve spanning in het midden van de laag: σ′f = σ′0 + Δσ. Normaal geconsolideerde klei: S = Cc·H/(1 + e0)·log₁₀(σ′f/σ′0). Overgeconsolideerde klei wordt langs Cr opnieuw samengedrukt tot de voorbelastingsspanning σ′p en volgt pas daarboven Cc. Tijd: t = Tv·Hdr²/cv, waarbij de drainageweg Hdr gelijk is aan H/2 als water boven en onder kan wegstromen, en aan H als maar één kant draineert.

Vergelijk met de voorbelastingsspanning

σ′f = 50 + 40 = 90 kPa ≤ 110 kPa

Zetting

De klei blijft op haar herbelastingslijn.

S = Cr·H/(1 + e0)·log₁₀(σ′f/σ′0) = 0,06·6,5/(1 + 1)·log₁₀(90/50) = 49,78 mm

Antwoord

S = 49,78 mm
16.Consolidatiezetting

Antwoord: t = 0,8859 jaar

Primaire consolidatie van een kleilaag met dikte H, met de effectieve spanning in het midden van de laag: σ′f = σ′0 + Δσ. Normaal geconsolideerde klei: S = Cc·H/(1 + e0)·log₁₀(σ′f/σ′0). Overgeconsolideerde klei wordt langs Cr opnieuw samengedrukt tot de voorbelastingsspanning σ′p en volgt pas daarboven Cc. Tijd: t = Tv·Hdr²/cv, waarbij de drainageweg Hdr gelijk is aan H/2 als water boven en onder kan wegstromen, en aan H als maar één kant draineert.

Drainageweg

Hdr = H/2 = 5/2 = 2,5 m

Tijd

t = Tv·Hdr²/cv = 0,567·2,5²/4 = 0,8859 jaar

Antwoord

t = 0,8859 jaar
17.Hydrostatische kracht

Antwoord: F = 209,7 kN

Hydrostatische kracht op een vlak oppervlak: F = ρ·g·yc·A. De kracht grijpt aan in het drukpunt, ycp = yc + Ic/(ycA), dat altijd onder het zwaartepunt ligt.

Diepte van het zwaartepunt en oppervlakte

yc = d + H/2 = 4 + 1,5/2 = 4,75 m
A = H·b = 1,5·3 = 4,5 m²
schuifd = 4 mH = 1,5 mF

Resulterende kracht

F = ρ·g·yc·A = 1000·9,81·4,75·4,5 = 209,7 kN

Antwoord

F = 209,7 kN
18.Hydrostatische kracht

Antwoord: F = 60,33 kN

Hydrostatische kracht op een vlak oppervlak: F = ρ·g·yc·A. De kracht grijpt aan in het drukpunt, ycp = yc + Ic/(ycA), dat altijd onder het zwaartepunt ligt.

Diepte van het zwaartepunt en oppervlakte

yc = d + H/2 = 0,5 + 3/2 = 2 m
A = H·b = 3·1 = 3 m²
schuifd = 0,5 mH = 3 mF

Resulterende kracht

F = ρ·g·yc·A = 1025·9,81·2·3 = 60,33 kN

Antwoord

F = 60,33 kN
19.Leidingwrijving en drukhoogteverlies

Antwoord: Δp = 38,88 kPa

Leidingstroming: het getal van Reynolds Re = V·D/ν = ρ·V·D/μ onderscheidt laminaire stroming (Re onder ongeveer 2000) van turbulente stroming (boven ongeveer 4000). Wrijving langs een leiding kost het drukhoogteverlies volgens Darcy–Weisbach hf = f·(L/D)·V²/(2g). Hulpstukken, afsluiters, de intrede en de uittrede geven plaatselijke verliezen hm = ΣK·V²/(2g). Tussen twee open reservoiroppervlakken geeft de energievergelijking Δz = hf + hm, inclusief het uittredeverlies K = 1.

Drukhoogteverlies

hf = f·(L/D)·V²/(2g) = 0,018·(300/0,1)·1,2²/(2·9,81) = 3,963 m

Drukval

De leiding is horizontaal en de snelheid verandert niet, dus de energievergelijking wordt Δp = ρ·g·hf.

Δp = ρ·g·hf = 1000·9,81·3,963 = 38880 Pa = 38,88 kPa

Antwoord

Δp = 38,88 kPa
20.Leidingwrijving en drukhoogteverlies

Antwoord: Δz = 5,418 m

Leidingstroming: het getal van Reynolds Re = V·D/ν = ρ·V·D/μ onderscheidt laminaire stroming (Re onder ongeveer 2000) van turbulente stroming (boven ongeveer 4000). Wrijving langs een leiding kost het drukhoogteverlies volgens Darcy–Weisbach hf = f·(L/D)·V²/(2g). Hulpstukken, afsluiters, de intrede en de uittrede geven plaatselijke verliezen hm = ΣK·V²/(2g). Tussen twee open reservoiroppervlakken geeft de energievergelijking Δz = hf + hm, inclusief het uittredeverlies K = 1.

Snelheid

V = Q/A = 0,075/0,03142 = 2,387 m/s
V²/(2g) = 0,2905 m

Verliescoëfficiënten

f·L/D = 0,015·150/0,2 = 11,25
ΣK = 0,5 + 3·0,3 + 5 + 1,0 = 7,4

Totaal drukhoogteverlies

hf = 11,25·0,2905 = 3,268 m
hm = 7,4·0,2905 = 2,15 m
Δz = hf + hm = 5,418 m

Antwoord

Δz = 5,418 m
21.Stroming in open waterlopen (Manning)

Antwoord: Q = 1,628 m³/s

Formule van Manning (SI): voor eenparige stroming in een open waterloop geldt V = (1/n)·R2/3·S1/2 en Q = A·V, met n de ruwheidscoëfficiënt, S het bodemverhang (m/m) en R = A/P de hydraulische straal: doorstroomoppervlak gedeeld door natte omtrek. Alleen de wand die contact maakt met het water telt mee in P, niet het vrije oppervlak. Rechthoek: A = b·y, P = b + 2y. Trapezium met taluds z:1 (horizontaal:verticaal): A = (b + z·y)·y, P = b + 2y·√(1 + z²). Een ronde buis die vol of half vol stroomt heeft R = D/4.

Geometrie

A = (b + z·y)·y = (3 + 1·0,6)·0,6 = 2,16 m²
P = b + 2y·√(1 + z²) = 3 + 2·0,6·√(1 + 1²) = 4,697 m
R = A/P = 0,4599 m

Snelheid

V = (1/0,025)·0,45992/3·0,0011/2 = 0,7536 m/s

Debiet

Q = A·V = 2,16·0,7536 = 1,628 m³/s

Antwoord

Q = 1,628 m³/s
22.Stroming in open waterlopen (Manning)

Antwoord: S = 0,005034 m/m

Formule van Manning (SI): voor eenparige stroming in een open waterloop geldt V = (1/n)·R2/3·S1/2 en Q = A·V, met n de ruwheidscoëfficiënt, S het bodemverhang (m/m) en R = A/P de hydraulische straal: doorstroomoppervlak gedeeld door natte omtrek. Alleen de wand die contact maakt met het water telt mee in P, niet het vrije oppervlak. Rechthoek: A = b·y, P = b + 2y. Trapezium met taluds z:1 (horizontaal:verticaal): A = (b + z·y)·y, P = b + 2y·√(1 + z²). Een ronde buis die vol of half vol stroomt heeft R = D/4.

Geometrie

A = b·y = 2,5·1,1 = 2,75 m²
P = b + 2y = 2,5 + 2·1,1 = 4,7 m
R = A/P = 0,5851 m

Los Manning op naar S

S1/2 = n·Q/(A·R2/3) = 0,015·9,1/(2,75·0,6996) = 0,07095
S = 0,07095² = 0,005034

Antwoord

S = 0,005034

Dat is een daling van 5,034 m per kilometer.

23.Pompen en pompvermogen

Antwoord: η = 70,38 %

Pompvermogen: het vermogen dat aan het water wordt gegeven is het hydraulisch vermogen Ph = ρ·g·Q·H = Q·Δp. De as moet meer leveren omdat de pomp verliezen heeft: Pshaft = Ph/ηpump, en de motor neemt Pel = Pshaft/ηmotor op. De opvoerhoogte H volgt uit de energievergelijking: statische opvoerhoogte + drukhoogte + alle wrijvings- en plaatselijke verliezen.

Hydraulisch vermogen

Ph = ρ·g·Q·H = 1000·9,81·0,01·66 = 6,475 kW

Rendement

η = Ph/Pshaft = 6,475/9,2 = 70,38%

Antwoord

η = 70,38%
24.Pompen en pompvermogen

Antwoord: Pshaft = 12,17 kW

Pompvermogen: het vermogen dat aan het water wordt gegeven is het hydraulisch vermogen Ph = ρ·g·Q·H = Q·Δp. De as moet meer leveren omdat de pomp verliezen heeft: Pshaft = Ph/ηpump, en de motor neemt Pel = Pshaft/ηmotor op. De opvoerhoogte H volgt uit de energievergelijking: statische opvoerhoogte + drukhoogte + alle wrijvings- en plaatselijke verliezen.

Snelheid

V = Q/A = 0,08/0,03142 = 2,546 m/s
V²/(2g) = 0,3305 m

Drukhoogteverliezen

hL = (f·L/D + ΣK)·V²/(2g) = (18,75 + 6)·0,3305 = 8,18 m

Opvoerhoogte van de pomp

H = Δz + hL = 5 + 8,18 = 13,18 m

Asvermogen

Pshaft = ρ·g·Q·H/η = 1000·9,81·0,08·13,18/0,85 = 12,17 kW

Antwoord

Pshaft = 12,17 kW
25.Tijdswaarde van geld

Antwoord: EAR = 16,18 %

Tijdswaarde van geld: geld vandaag is meer waard dan hetzelfde bedrag later, omdat het rente kan opbrengen. Bij een rente i per periode groeit een bedrag tot FV = PV·(1 + i)n. Een reeks gelijke betalingen (een annuïteit) waardeer je door alle betalingen op te tellen; daaruit volgen de annuïteitenformules.

Rente per periode

r/m = 0,15/365 = 0,000411

Samenstellen over één jaar

EAR = (1 + 0,000411)365 − 1 = 1,162 − 1 = 16,18%

Antwoord

EAR = 16,18%

De effectieve jaarrente ligt altijd boven de nominale rente als de rente vaker dan één keer per jaar wordt bijgeschreven.

26.Tijdswaarde van geld

Antwoord: N = 70 betalingen

Tijdswaarde van geld: geld vandaag is meer waard dan hetzelfde bedrag later, omdat het rente kan opbrengen. Bij een rente i per periode groeit een bedrag tot FV = PV·(1 + i)n. Een reeks gelijke betalingen (een annuïteit) waardeer je door alle betalingen op te tellen; daaruit volgen de annuïteitenformules.

Herschrijf de annuïteitenformule

i = 0,0035
(1 + i)−N = 1 − 20 000·0,0035/325 = 0,7846

Los op met logaritmen

N = −ln(0,7846)/ln(1,004) = 69,42

Rond naar boven af op hele betalingen

69 volledige betalingen laten een klein saldo over, dat de laatste, kleinere betaling aflost.

N = 70

Antwoord

N = 70 betalingen
27.NCW & IRR

Antwoord: DPB = 2,838 jaar

Terugverdientijd: de tijd tot de cumulatieve kasstromen de initiële investering hebben terugbetaald. Aangenomen wordt dat het geld gelijkmatig over elk jaar binnenkomt, dus het laatste deel is een fractie van een jaar. De eenvoudige terugverdientijd negeert de tijdswaarde van geld; de verdisconteerde terugverdientijd gebruikt in plaats daarvan de contant gemaakte kasstromen.

Contant gemaakte en cumulatieve kasstromen

jaar 1: 9 000/1,06 = 8 490,57 → Σ = 8 490,57
jaar 2: 7 000/1,124 = 6 229,98 → Σ = 14 720,54
jaar 3: 7 500/1,191 = 6 297,14 → Σ = 21 017,69

Fractie van het laatste jaar

DPB = 2 + 5 279,46/6 297,14 = 2,838

Antwoord

DPB = 2,838 jaar

De verdisconteerde terugverdientijd is altijd langer dan de eenvoudige terugverdientijd (2,533 jaar).

28.NCW & IRR

Antwoord: IRR = 18,16 %

Netto contante waarde: zet elke kasstroom met het vereiste rendement r terug naar vandaag en tel ze op: NPV = Σ CFₜ/(1 + r)ᵗ. Een project met NPV > 0 verdient meer dan r en voegt waarde toe. De interne rentabiliteit (IRR) is de rente waarbij NPV = 0.

De IRR insluiten

De NCW daalt als de rente stijgt, dus de IRR ligt tussen een rente met positieve en een met negatieve NCW.

NPV(15%) = 1 890,36
NPV(20%) = −1 041,67

Verfijnen

Lineair interpoleren geeft een eerste schatting; dat herhalen (of de IRR-functie van een rekenmachine) geeft de exacte rente.

IRR ≈ 15 + 5·1 890,36/(1 890,36 − (−1 041,67)) = 18,22%
exact: NPV(18,16%) = 0 → IRR = 18,16%

Antwoord

IRR = 18,16%
29.Normale verdeling

Antwoord: P = 0,6915

Sommen en verschillen van normale variabelen: als X en Y onafhankelijk en normaal verdeeld zijn, zijn X + Y en X − Y ook normaal verdeeld. Gemiddelden tellen op of worden afgetrokken: E(X ± Y) = μX ± μY. Varianties tellen altijd op, ook bij een verschil: Var(X ± Y) = σX² + σY², dus σ = √(σX² + σY²). Standaardafwijkingen tellen nooit rechtstreeks op. Het totaal van n onafhankelijke items met dezelfde verdeling heeft gemiddelde n·μ en standaardafwijking σ·√n. Standaardiseer daarna zoals gewoonlijk: z = (x − gemiddelde)/σ en lees Φ(z) af.

Verdeling van het totaal

μT = 192 kg, σT = 0,8·√16 = 3,2 kg

Standaardiseren

z = (190,4 − 192)/3,2 = −0,5

Kansrekening

P = 1 − Φ(−0,5) = 0,6915

Antwoord

P = 0,6915
30.Normale verdeling

Antwoord: P = 0,9875

Sommen en verschillen van normale variabelen: als X en Y onafhankelijk en normaal verdeeld zijn, zijn X + Y en X − Y ook normaal verdeeld. Gemiddelden tellen op of worden afgetrokken: E(X ± Y) = μX ± μY. Varianties tellen altijd op, ook bij een verschil: Var(X ± Y) = σX² + σY², dus σ = √(σX² + σY²). Standaardafwijkingen tellen nooit rechtstreeks op. Het totaal van n onafhankelijke items met dezelfde verdeling heeft gemiddelde n·μ en standaardafwijking σ·√n. Standaardiseer daarna zoals gewoonlijk: z = (x − gemiddelde)/σ en lees Φ(z) af.

Verdeling van het verschil

μ = 25,05 − 25 = 0,05 mm, σ = 0,02236 mm

Standaardiseren

z = (0 − 0,05)/0,02236 = −2,24

Kansrekening

P = 1 − Φ(−2,24) = 0,9875

Antwoord

P = 0,9875

ExamProblems · examproblems.com/courses/fe-exam-civil