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E-Book

Hydraulik für Bauingenieure

Grundlagen und Anwendungen

AutorRobert Freimann
VerlagCarl Hanser Fachbuchverlag
Erscheinungsjahr2014
Seitenanzahl246 Seiten
ISBN9783446437401
FormatPDF
KopierschutzWasserzeichen/DRM
GerätePC/MAC/eReader/Tablet
Preis19,99 EUR
Hydraulik ist die Wissenschaft von den Kräften des ruhenden und des bewegten Wassers. In wasserwirtschaftlichen Planungen dienen die Resultate hydraulischer Berechnungen der Dimensionierung von entsprechenden Bauwerken und Anlagen sowie der Optimierung der darin ablaufenden Prozesse.
Dieses Lehrbuch vermittelt den Studierenden das Wissen zur Bearbeitung hydraulischer Fragestellungen und befähigt sie durch die anschauliche Darstellung zu selbstständigen Berechnungen. Dabei werden die wichtigsten hydraulischen Zusammenhänge für Studium und Praxis auch mithilfe von durchgerechneten Beispielen und durch den Leser zu lösenden Aufgaben erläutert. Zu letzteren sind am Ende des Lehrbuches ausführliche Lösungswege zu finden. Das Buch ist gespickt mit englischen Fachbegriffen rund um die Hydraulik, ein entsprechendes Verzeichnis ist ebenfalls enthalten.
In der 3. Auflage wird das Buch inhaltlich erweitert um weitere Themen zu Hydraulik und Siedlungswasserwirtschaft.
Dieses Buch richtet sich in erster Linie an Studierende des Bauingenieurwesens an Technischen Universitäten, Fachhochschulen und vergleichbaren Bildungseinrichtungen. Neben der Vermittlung der im Studium erforderlichen Kenntnisse kann es aber auch dem Praktiker eine wertvolle Hilfe zur kurzfristigen Auffrischung von hydraulischen Inhalten sein.

Prof. Dr.-Ing. Robert Freimann lehrt an der Hochschule München die Fächer Hydraulik, Siedlungswasserwirtschaft und Mathematik.

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Blick ins Buch
Inhaltsverzeichnis
Vorwort zur 3. Auflage6
Inhalt8
1 Einführung12
1.1 Bedeutung der Hydraulik12
1.2 Eigenschaften des Wassers13
1.2.1 Dichte14
1.2.2 Viskosität oder Zähigkeit14
1.2.3 Volumenelastizität15
1.2.4 Schallgeschwindigkeit15
1.2.5 Oberflächenspannung und Kapillarität15
1.2.6 Dampfbildung16
2 Hydrostatik17
2.1 Flüssigkeitsdruck17
2.1.1 Druckeinheiten18
2.1.2 Bezugsdruck19
2.1.3 Kommunizierende Gefäße und Röhren20
2.2 Grundlegendes zum Druck auf Flächen22
2.3 Druck auf ebene Flächen23
2.4 Tabellarische Ermittlung der Druckkraft28
2.5 Druck auf gekrümmte und polygonartig zusammengesetzte Berandung31
2.6 Auftrieb32
2.7 Schwimmstabilität34
3 Hydrodynamik36
3.1 Allgemeine Begriffe36
3.2 Bewegungsarten von Flüssigkeiten38
3.2.1 Stationäre und instationäre Bewegung38
3.2.2 Gleichförmige und ungleichförmige Bewegung38
3.2.3 Kontinuierliche und diskontinuierliche Bewegung39
3.2.4 Beispiel zu den Bewegungsarten39
3.3 Fließverhalten realer Flüssigkeiten40
3.3.1 Laminares und turbulentes Fließen40
3.3.2 Schubspannung41
3.3.3 Reynoldszahl42
3.4 Kontinuitätsbedingung42
3.5 Energiegleichung von Bernoulli44
3.5.1 Bernoulligleichung für ideale Flüssigkeiten44
3.5.2 Bernoulligleichung für reale Flüssigkeiten49
3.5.3 Messung und Beobachtung der Energieanteile50
3.6 Impulssatz51
3.6.1 Allgemeine Betrachtungen51
3.6.2 Stützkraft bei Druckrohrleitungen52
3.6.3 Stützkraft bei Gerinneströmungen56
3.6.4 Stützkraft bei freien Strahlen57
3.7 Potenzialströmungen58
3.7.1 Überblick58
3.7.2 Einfache Potenzialströmungen58
4 Ausfluss und Überfall61
4.1 Allgemeines61
4.2 Ausfluss aus Bodenöffnungen62
4.3 Ausfluss aus Seitenöffnungen64
4.3.1 Ausfluss aus großer Öffnung64
4.3.2 Ausfluss aus kleiner Öffnung66
4.3.3 Ausfluss unter Gegendruck66
4.4 Ausfluss unter Planschütz67
4.4.1 Freier Ausfluss67
4.4.2 Rückgestauter Ausfluss69
4.5 Abfluss über Wehre71
4.5.1 Bezeichnungen und Einteilungen71
4.5.2 Abflussberechnung73
4.5.3 Unvollkommener Überfall75
4.6 Abfluss über Streichwehre77
4.7 Abfluss über Tiroler Wehre80
5 Rohrhydraulik83
5.1 Vorbemerkungen83
5.2 Reibungsverluste84
5.2.1 Ermittlungskonzept84
5.2.2 Laminare Strömung85
5.2.3 Turbulente Strömung85
5.2.4 Nichtkreisförmige Querschnitte90
5.3 Einzelverluste91
5.3.1 Grundlagen91
5.3.2 Rohreinlauf92
5.3.3 Querschnittsänderung92
5.3.4 Richtungsänderung93
5.3.5 Rohrtrennungen und -vereinigungen94
5.3.6 Armaturen97
5.3.7 Rohrauslauf97
5.4 Pumpen- und Turbinenleistung99
5.5 Zusammenfassung Energieplan103
5.6 Betriebliche bzw. integrale Rauheit106
6 Pumpenhydraulik111
6.1 Pumpenarten111
6.1.1 Unterscheidung nach Arbeitsprinzip111
6.1.2 Bauformen von Kreiselpumpen112
6.2 Charakteristik von Kreiselpumpen113
6.2.1 Pumpenkennlinie113
6.2.2 Anlagenkennlinie113
6.2.3 Betriebspunkt113
6.3 Kombination von Kreiselpumpen116
6.4 NPSH-Berechnung118
7 Gerinnehydraulik122
7.1 Allgemeine Beziehungen123
7.2 Strömen und Schießen126
7.3 Gleichförmige Strömung129
7.3.1 Fließformel nach Darcy-Weisbach130
7.3.2 Fließformel nach Gauckler-Manning-Strickler131
7.3.3 Normalabfluss132
7.4 Grenzverhältnisse134
7.5 Fließwechsel137
7.5.1 Vom strömenden zum schießenden Abfluss137
7.5.2 Vom schießenden zum strömenden Abfluss138
7.5.3 Wechselsprung139
7.5.4 Tosbecken140
7.6 Ungleichförmige Strömung141
7.6.1 Ohne Fließwechsel141
7.6.2 Mit Fließwechsel143
7.7 Querschnittsänderungen144
7.7.1 Querschnittserweiterung144
7.7.2 Querschnittsverringerung147
7.7.3 Lokale Verluste bei Querschnittsverringerung149
7.8 Wasserspiegellinienberechnung152
7.8.1 Allgemeine Zusammenhänge152
7.8.2 Hydraulische Kontrollquerschnitte154
7.8.3 Vorgabe einer Abschnittslänge154
7.8.4 Vorgabe einer Wasserspiegeldifferenz Qh156
7.9 Abfluss in natürlichen Fließgewässern157
7.9.1 Unterschiedliche Rauheiten im Querschnitt157
7.9.2 Gegliederte Fließquerschnitte158
7.9.3 Querschnitte mit Großbewuchs160
8 Sickerströmungen161
8.1 Grundlagen161
8.2 Druckhöhen und Standrohrspiegelhöhen163
8.3 Anwendung von Potenzialliniennetzen164
8.3.1 Unterströmung von Bauwerken165
8.3.2 Dammdurchsickerung167
8.4 Anströmung von Brunnen und Gräben168
8.4.1 Vertikaler Brunnen169
8.4.2 Entwässerungsgraben171
9 Ergänzende Themen173
9.1 Instationärer Beckenausfluss173
9.1.1 Freier Ausfluss173
9.1.2 Ausfluss unter Gegendruck176
9.2 Berechnung von Rohrnetzen178
9.2.1 Rohrsysteme178
9.2.2 Berechnung von Ringnetzen179
9.3 Druckstoß183
9.3.1 Veranschaulichung der Problematik183
9.3.2 Schnelles Schließen am Rohrleitungsende185
9.3.3 Langsames Schließen am Rohrleitungsende189
9.3.4 Weitere Ursachen für Druckstöße189
9.4 Schwall und Sunk189
9.5 Berechnung von Wasserspeichern192
9.5.1 Grundlagen192
9.5.2 Retentionsraum193
9.5.3 Trinkwasserspeicher195
10 Lösungen198
10.1 Lösungen zu Aufgaben in Kapitel 1198
10.2 Lösungen zu Aufgaben in Kapitel 2199
10.3 Lösungen zu Aufgaben in Kapitel 3207
10.4 Lösungen zu Aufgaben in Kapitel 4211
10.5 Lösungen zu Aufgaben in Kapitel 5216
10.6 Lösungen zu Aufgaben in Kapitel 6221
10.7 Lösungen zu Aufgaben in Kapitel 7224
10.8 Lösungen zu Aufgaben in Kapitel 8233
10.9 Lösungen zu Aufgaben in Kapitel 9235
Literaturverzeichnis240
Verzeichnis englischer Fachbegriffe241
Index245

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