Содержание
Ветровая нагрузка относится к интенсивности силы, которую ветер применяет к конструкции. Хотя вы можете использовать простую формулу для расчета ветровых нагрузок по скорости ветра, конструкторы, инженеры и конструкторы зданий должны включать в себя множество дополнительных вычислений, чтобы гарантировать, что их конструкции не взорвутся при сильном ветре.
Давление ветра
Вы можете получить общее представление о давлении на участке 1 на 1 фут конструкции, используя следующую формулу: давление ветра на квадратный фут = 0,00256 x квадрат скорости ветра. Например, скорость ветра 40 миль в час (миль в час) создает давление (0,00256 x (40) ^ 2) = 4,096 фунтов на квадратный фут (psf). В соответствии с этой формулой, конструкция, предназначенная для противостояния ветрам со скоростью 100 миль в час, должна быть построена таким образом, чтобы противостоять давлению ветра 25,6 фунта / кв. Несколько веб-сайтов предлагают многофакторные онлайн-калькуляторы для определения давления ветра на стандартные конструкции.
Коэффициент сопротивления
При переводе давления ветра на ветровую нагрузку необходимо учитывать форму конструкции, которая определяет ее коэффициент сопротивления (Cd), меру сопротивления ветра. Инженеры разработали стандартные значения Cd для разных форм. Например, плоская поверхность имеет Cd 2,0, тогда как Cd длинного цилиндра составляет 1,2. Cd - это чистое число без единиц измерения. Сложные формы требуют тщательного анализа и тестирования, чтобы определить их значения Cd. Например, производители автомобилей используют аэродинамические трубы, чтобы найти Cd транспортного средства.
Нагрузка - это сила
Вооружившись данными давления и сопротивления, вы можете найти ветровую нагрузку по следующей формуле: сила = площадь х давление х кд. На примере плоского сечения конструкции площадь - или длина х ширина - может быть установлена равной 1 квадратному футу, что приводит к ветровой нагрузке 1 х 25,6 х 2 = 51,2 фунта / кв.дюйм для ветра со скоростью 100 миль в час. Стена размером 10 на 12 футов претендует на площадь в 120 квадратных футов, что означает, что она должна будет выдерживать ветровую нагрузку в 100 миль / ч 120 x 51,2 = 6,144 фунтов на квадратный дюйм. В реальном мире инженеры используют более сложные формулы и содержат дополнительные переменные.
Другие переменные
Инженеры должны учитывать тот факт, что скорость ветра может меняться в зависимости от высоты над землей, атмосферного давления, рельефа местности, температуры, образования льда, воздействия порывов ветра и других переменных. Различные органы публикуют противоречивые значения Cd, которые могут давать разные результаты в зависимости от выбранных полномочий. Обычно инженеры «перестраивают» конструкции, чтобы они могли выдерживать ветровые нагрузки, превышающие максимальную скорость ветра, ожидаемую в месте расположения конструкций. Различные нагрузки относятся к ветрам, дующим на конструкцию сбоку, сзади, сверху или снизу.