Περιεχόμενο
Ένα φορτίο ανέμου αναφέρεται στην ένταση της δύναμης που ο άνεμος εφαρμόζει σε μια δομή. Παρόλο που μπορείτε να χρησιμοποιήσετε μια απλή φόρμουλα για να υπολογίσετε τα φορτία ανέμου από την ταχύτητα του ανέμου, οι σχεδιαστές κτιρίων, οι μηχανικοί και οι κατασκευαστές πρέπει να ενσωματώσουν πολλούς επιπλέον υπολογισμούς για να εξασφαλίσουν ότι οι δομές τους δεν θα πεταχτούν σε υψηλό αέρα.
Πίεση ανέμου
Μπορείτε να πάρετε μια γενική ιδέα της πίεσης σε ένα τμήμα ενός ποδιού με ένα πόδι μιας δομής, χρησιμοποιώντας τον ακόλουθο τύπο: πίεση ανέμου ανά τετραγωνικό πόδι = 0,00256 x το τετράγωνο της ταχύτητας του ανέμου. Για παράδειγμα, μια ταχύτητα ανέμου 40 μιλίων ανά ώρα (mph) δημιουργεί πίεση (0,00256 x (40) ^ 2) = 4,096 λίβρες ανά τετραγωνικό πόδι (psf). Σύμφωνα με τον τύπο αυτό, πρέπει να κατασκευαστεί δομή που να αντέχει τους ανέμους των 100 mph ώστε να αντισταθεί σε πίεση αέρα 25,6 psf. Διάφοροι ιστότοποι προσφέρουν πολυπαραγοντικούς ηλεκτρονικούς υπολογιστές για τον προσδιορισμό των αιολικών πιέσεων στις τυποποιημένες δομές.
Συντελεστής σύμπτυξης
Η μετατόπιση της πίεσης ανέμου στο φορτίο ανέμου πρέπει να λαμβάνει υπόψη το σχήμα της δομής, το οποίο καθορίζει το συντελεστή αντίστασης (Cd), ένα μέτρο της αντοχής στον αέρα. Οι μηχανικοί έχουν επεξεργαστεί τις τυπικές τιμές Cd για διαφορετικά σχήματα. Για παράδειγμα, μια επίπεδη επιφάνεια έχει Cd 2.0, ενώ το Cd ενός μακριού κυλίνδρου είναι 1.2. Το Cd είναι ένας καθαρός αριθμός χωρίς μονάδες. Τα σύνθετα σχήματα απαιτούν προσεκτική ανάλυση και δοκιμή για τον προσδιορισμό των τιμών Cd τους. Για παράδειγμα, οι κατασκευαστές αυτοκινήτων χρησιμοποιούν αιολικά σήραγγα για να βρουν το Cd ενός οχήματος.
Το φορτίο είναι μια δύναμη
Οπλισμένοι με δεδομένα πίεσης και ολίσθησης, μπορείτε να βρείτε το φορτίο ανέμου χρησιμοποιώντας τον ακόλουθο τύπο: force = area x pressure x Cd. Χρησιμοποιώντας το παράδειγμα ενός επίπεδου τμήματος μιας δομής, η περιοχή - ή το μήκος x πλάτος - μπορεί να ρυθμιστεί σε 1 τετραγωνικό πόδι, με αποτέλεσμα ένα φορτίο ανέμου 1 x 25,6 x 2 = 51,2 psf για έναν άνεμο 100 μph. Ένα τοίχωμα 10 ποδιών με 12 πόδι αξίζει μια έκταση 120 τετραγωνικών ποδιών, πράγμα που σημαίνει ότι θα πρέπει να αντέχει ένα φορτίο ανέμου 100 μίλι / λεπτό 120 x 51,2 = 6,144 psf. Στον πραγματικό κόσμο, οι μηχανικοί χρησιμοποιούν τύπους που είναι πιο εξελιγμένοι και περιέχουν επιπλέον μεταβλητές.
Άλλες μεταβλητές
Οι μηχανικοί πρέπει να λαμβάνουν υπόψη το γεγονός ότι η ταχύτητα του ανέμου μπορεί να ποικίλει ανάλογα με το ύψος του εδάφους, την ατμοσφαιρική πίεση, το έδαφος, τη θερμοκρασία, τον σχηματισμό πάγου, την επίδραση των ριπών και άλλων μεταβλητών. Διαφορετικές αρχές δημοσιεύουν αντιφατικές τιμές Cd, οι οποίες μπορούν να αποφέρουν διαφορετικά αποτελέσματα ανάλογα με την επιλεγμένη αρχή. Οι μηχανικοί συνήθως "υπερσυμβαίνουν" τις δομές έτσι ώστε να μπορούν να αντέξουν φορτία ανέμου που υπερβαίνουν τη μέγιστη ταχύτητα ανέμου που αναμένεται στη θέση των δομών. Διαφορετικά φορτία ισχύουν για τους ανέμους που φυσούν σε μια δομή από την πλευρά, πίσω, πάνω ή κάτω.