Zawartość
Obciążenie wiatrem odnosi się do intensywności siły wywieranej przez wiatr na konstrukcję. Chociaż można użyć prostej formuły do obliczenia obciążeń wiatrem na podstawie prędkości wiatru, projektanci, inżynierowie i konstruktorzy budynków muszą uwzględnić wiele dodatkowych obliczeń, aby mieć pewność, że ich konstrukcje nie wybuchną przy silnym wietrze.
Ciśnienie wiatru
Możesz uzyskać ogólne pojęcie o nacisku na przekrój konstrukcji o wysokości 1 stóp na 1 stopę, stosując następujący wzór: ciśnienie wiatru na stopę kwadratową = 0,00256 x kwadrat prędkości wiatru. Na przykład prędkość wiatru 40 mil na godzinę (mph) tworzy ciśnienie (0,00256 x (40) ^ 2) = 4,096 funta na stopę kwadratową (psf). Zgodnie z tym wzorem należy zbudować konstrukcję odporną na wiatry o prędkości 100 km / h, aby była odporna na działanie wiatru o wartości 25,6 psf. Kilka stron internetowych oferuje wieloczynnikowe kalkulatory online do określania nacisków wiatru na standardowe konstrukcje.
Przeciągnij współczynnik
Przełożenie ciśnienia wiatru na obciążenie wiatrem musi uwzględniać kształt konstrukcji, który określa jej współczynnik oporu (Cd), miarę oporu wiatru. Inżynierowie opracowali standardowe wartości Cd dla różnych kształtów. Na przykład płaska powierzchnia ma Cd 2,0, podczas gdy Cd długiego cylindra wynosi 1,2. Cd jest liczbą czystą bez jednostek. Złożone kształty wymagają starannej analizy i testowania w celu ustalenia ich wartości Cd. Na przykład producenci samochodów używają tuneli aerodynamicznych, aby znaleźć Cd pojazdu.
Obciążenie jest siłą
Uzbrojeni w dane dotyczące nacisku i oporu można obliczyć obciążenie wiatrem za pomocą następującego wzoru: siła = powierzchnia x ciśnienie x Cd. Na przykładzie płaskiego przekroju konstrukcji, obszar - lub długość x szerokość - można ustawić na 1 stopę kwadratową, co powoduje obciążenie wiatrem 1 x 25,6 x 2 = 51,2 psf dla wiatru o prędkości 100 km / h. Ściana o wymiarach 10 stóp na 12 stóp zajmuje powierzchnię 120 stóp kwadratowych, co oznacza, że musiałaby wytrzymać obciążenie wiatrem o prędkości 100 km / h 120 x 51,2 = 6144 psf. W prawdziwym świecie inżynierowie używają formuł, które są bardziej wyrafinowane i zawierają dodatkowe zmienne.
Inne zmienne
Inżynierowie muszą wziąć pod uwagę fakt, że prędkość wiatru może się różnić w zależności od wysokości nad ziemią, ciśnienia atmosferycznego, terenu, temperatury, tworzenia się lodu, wpływu podmuchów i innych zmiennych. Różne organy publikują sprzeczne wartości Cd, które mogą dawać różne wyniki w zależności od wybranych uprawnień. Inżynierowie zwykle „przebudowują” konstrukcje, aby mogły wytrzymać obciążenia wiatrem przekraczające maksymalną prędkość wiatru przewidywaną w miejscu budowy. Różne obciążenia dotyczą wiatrów wiejących na konstrukcję z boku, z tyłu, powyżej lub poniżej.