[特別版 水理学シリーズ 目次]

【 水 理 学 第27回】(08.10.15)


【様々な断面に作用する水圧の計算大会 そのまとめ 】

<水圧と全水圧の計算方法>

(直壁の場合)

水圧を計算する面の面積をA、
その面の、水面から図心Gまでの深さをhG
その面の図心Gを基準とする断面2次モーメントをI0
全水圧をP
全水圧の作用位置をhc

P=ρghG

hc = hG + I0 /( A hG )



(斜壁の場合)

斜壁の場合には、水圧を計算する面の水平方向の写像面積をAx
その面Axの、水面から図心Gまでの深さをhG
その面Axの図心Gを基準とする断面2次モーメントをI0
全水圧の水平方向成分をPx
その作用位置を Zx

Px=ρghG

Zx = hG + I0 /( Ax hG )

斜壁、曲壁上に載る水量をV
その水量の及ぼす鉛直方法の力をPz

水受なら Pz=(+)ρgV
中空なら Pz=(-)ρgV

全水圧は P=√(Px2+Pz2)

Pxの作用位置 hc は、全圧力Pの作用位置と一致する。
したがって、作用位置を求めることは難しくない。



【曲面に作用する全水圧】

曲面の場合には、水圧を計算する面の水平方向の写像面積をAx
その面Axの、水面から図心Gまでの深さをhG
その面Axの図心Gを基準とする断面2次モーメントをI0
全水圧の水平方向成分をPx
その作用位置を Zx

Px=ρghG

Zx = hG + I0 /( Ax hG )

斜壁、曲壁上に載る水量をV
その水量の及ぼす鉛直方法の力をPz

水受なら Pz=(+)ρgV
中空なら Pz=(-)ρgV

(円弧面の場合)全水圧の作用方向は必ず原点0を通過する。

 Pzの作用位置 Xz は、基準点Oから

Px Zx + Pz Xz = 0 より

Xz = Px Zx / Pz

全水圧 P=√(Px2+Pz2)

曲面の場合、全水圧の作用位置(Xp,Yp) は、相似より求める・・・・・



【静水圧について】

公務員試験でも企業の入社試験でも、大学院進学の際の入試でも、

土木工学系では必ず水理学の問題が含まれているでしょう。

その中でも、出題されやすいのが静水圧の計算です。

基本は

「力の釣り合い」

「水圧は水深と比例するp=ρgh」

そして「水圧は必ず面に垂直に作用する」

です。この基本事項を理解すれば問題を考えることができます。

全水圧を求める式

P=ρghG

hc = hG + I0 /( A hG )

この2本は、何度も計算して行くうちに頭に入ればよいので、別に暗記する必要はありません。

また、図形の図新軸に関する断面2次モーメントも、別に覚えなくても良いのです。

まぁ長方形でBh3/12ぐらいは、知っていたほうが良いでしょう。

とにかく、式など覚えなくても良いのです。

水圧を考えることができる、全水圧をどうやって求めたらよいかを

考えることができる。

【そこで一言】

そうです。考えることができる知識を身につける。

これが知識取得の目的です。

決して、知識を身につけてから考えるのではありません。


 第28話 

次回より、

ベルヌーイの定理大会

につづく。


 
Editor (oo)Tsuyoshi UMETSU Ph.D.
Associate Professor 
Maebashi IInstitute of Technoloy