Эпюры гидростатического давления

Графическое изображение изменения гидростатического давления вдоль рассматриваемой поверхности называют эпюрой давления.

Эпюры давлений и сил представляют собой изображение соответствующих давлений и сил в масштабе в виде линий со стрелками: длина линий пропорциональна модулю физической величины, стрелки указывают направление действия.

Для многих задач расчёта строительных конструкций требуется знать нагрузку со стороны жидкости на эту конструкцию. Значит, необходимо знать, как действует гидростатическое давление в каждой точке поверхности конструкции.

Для построения эпюры гидростатического давления воды на плоскую поверхность в крайних точках этой поверхности восстанавливают перпендикуляры в виде стрелок, направленных со стороны жидкости к поверхности и имеющих длину, выраженную в масштабе рассматриваемого давления в этих точках. Чаще всего откладывают значение избыточного (манометрического) давления. Концы перпендикуляров соединяют прямой линией. Получается геометрическая фигура, внутри которой осуществляют штриховку стрелками, направленными к рассматриваемой поверхности. Каждая такая стрелка изображает в масштабе значение гидростатического давления в точке, к которой направлена стрелка.

При построении эпюры избыточного гидростатического давления жидкости на плоскую стенку стрелки строятся перпендикулярно плоскости стенки, при этом на свободной поверхности гидростатическое давление равно 0, а на дне сосуда согласно основному закону гидростатики (рис.2.26 – 2.28, стр. 89-90).

Рис.2.26. Эпюра давлений на плоскую стенку и дно сосуда

Рассмотрим случай давления жидкости на наклонную плоскую стенку с двух сторон (рис.2.27). Эпюра давлений будет выглядеть следующим образом.

Рис.2.27. Эпюра давлений на плоскую стенку с двух сторон

Решим графически задачу определения модуля равнодействующей силы давления на жестко закрепленную прямоугольную стенку. Разделим прямоугольник аа’ee’ на две площади S₁, S₂ секущей bb’. Эпюры давления жидкости со стороны полости А будут иметь форму треугольника aek, со стороны полости Б - треугольника bem. Вычтем графически из треугольника aek треугольник bem. Тогда на площадь S₁ будет действовать гидростатическое давление с эпюрой abc, на площадь S₂ – bcde. Величину избыточных давлений определим по основному уравнению гидростатики.

По всем вышеуказанным правилам получим:

, , F=F₁+F₂,

Причем давление на дно:

.

Рис2.28. Виды эпюр гидростатического давления