Stützkraft

Eingabe
Wassertiefe	h	=	m
Breite der Belastungsfläche	b	=	m
Fließgeschwindigkeit	v	=	m/s
Dichte	ρ	=	t/m³
Fallbeschleunigung	g	=	m/s²
Berechnen Löschen
Ergebnis
Stützkraft	F_S	=	kN
Impulskraft	F_I	=	kN
Hydrostatische Wasserdruckkraft	F_p	=	kN
Hydrostatischer Wasserdruck	p	=	kN/m²
Durchfluss	Q	=	m³/s
Querschnittsfläche	A	=	m²

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Information

Die Stützkraft setzt sich aus der Impulskraft und der Druckkraft im Fließquerschnitt zusammen. Die Gleichungen (1) bis (3) zeigen die allgemeine Schreibweise der Stützkraft für Abflüsse in Rohren und offenen Gerinne. Bei einem Freispiegelabfluss wird der Druck p durch ρ · g · z_S beschrieben. Dabei ist z_S der vertikale Abstand des Flächenschwerpunktes von A bezogen auf den Wasserspiegel. Damit lässt sich die Stützkraft für beliebig geformte Querschnittsflächen berechnen.

Die Berechnung auf dieser Seite erfolgt für einen Rechteckquerschnitt mit der Breite b und der Höhe h (z_S = h/2).

Die Stützkraft wird im Wasserbau beispielsweise zur Ermittlung der hydromechanischen Einwirkung auf eine Schütztafel oder zur Berechnung von Widerlagerkräften bei Rohrkrümmungen verwendet.

Wirkt die Stützkraft auf eine Belastungsfläche im offenen Gerinne, so stellt sich bei stationärem Abfluss nur dann ein konstanter Wasserspiegel ein, wenn der Abfluss die Wandfläche passiert, d. h. durch Überströmung (Wehrüberfall), Unterströmung (Ausfluss unter einem Schütz), Durchströmung (Ausfluss aus Öffnungen) oder durch eine Kombination aus mehreren dieser Prozesse. Dadurch verringert sich Kraft auf die Wand um den Betrag der Stützkraft an der Luftseite.

Referenzen

Detlef Aigner, Gerhard Bollrich: Handbuch der Hydraulik für Wasserbau und Wasserwirtschaft. 1. Auflage. Beuth Verlag, Berlin 2015.
Robert Freimann: Hydraulik für Bauingenieure, Grundlagen und Anwendungen. 3. Auflage. Carl Hanser Verlag, München 2014.