Strömungskräfte

Zusammenfassung

In diesem Kapitel beschäftigen wir uns mit den Lasten, die auf einen Körper wirken, wenn dieser umströmt wird. Die Berechnung dieser Größen ist eine typische Fragestellung bei der Bemessung beispielsweise von Funkmasten, Schornsteinen oder Kühltürmen. Da es sich in diesen Fällen um Aerodynamik handelt, scheinen diese Aufgaben eigentlich nicht günstig gewählt im Zusammenhang mit Problemen der Hydrodynamik. Aber Strömungslasten treten natürlich gleichermaßen auch im Bereich der Hydrodynamik z.B. an den Strompfeilern von Brücken oder Stützen von Sperrwerken auf. Die in der Umwelt anzutreffenden Strömungsgeschwindigkeiten sind auch unter extremsten Bedingungen kleiner v = 100 m/s. Unsere ganz wesentliche Vereinfachung bei allen nachfolgenden Betrachtungen, die Annahme von Inkompressibilität, ist deswegen vertretbar. Gerade an Wasserbauwerken an der Küste wie dem oben abgebildeten Pfahl oder bei Konstruktionen auf hoher See wie Bohrinseln und Offshore-Windkraftanlagen treten sehr komplexe Situationen auf. Auf die Bauwerke wirkt eine Kombination aus Strömungs- und Windlasten. Die Größenordnung der wasserbedingten Strömungslasten und Windlasten kann durchaus gleich sein. Das Wasser weist eine über 800-fach höhere Dichte als die Luft auf. Diese geht linear in die nachfolgend erläuterten Gesetze ein. Dagegen sind die Windgeschwindigkeiten ohne weiteres um den Faktor 30 höher als die Strömungsgeschwindigkeiten des Wassers und zugleich werden die Geschwindigkeiten quadratisch in den Berechnungsansätzen berücksichtigt.