Slik beregner du vindbelastninger fra vindhastigheter

Slik beregner du vindbelastninger fra vindhastigheter

En vindbelastning er intensiteten av kraften som vind gjelder for en struktur. Selv om du kan bruke en enkel formel til å beregne vindbelastninger, må bygningsdesignere, ingeniører og konstruktører innlemme mange flere beregninger for å sikre at konstruksjonene ikke blåser over i høy vind.

Vindtrykk

Du kan få en generell ide om trykket på en 1 fot-1-fots-seksjon av en struktur ved å bruke følgende formel: Vindtrykk per kvadratfot = 0,00256 x kvadratet av vindhastigheten. For eksempel skaper en hastighet på 40 kilometer per time (mph) vindhastighet et trykk på (0,00256 x (40) ^ 2) = 4,096 pounds per kvadratfot (psf). Ifølge denne formelen må en konstruksjon som er ment å tåle 100 mph vind, bygges for å motstå et vindtrykk på 25,6 psf. Flere nettsteder tilbyr multifactor online kalkulatorer for å bestemme vindtrykk på standardstrukturer.

Dra koeffisient

Ved å oversette vindtrykket til vindbelastningen må man ta hensyn til strukturen, som bestemmer dens koeffisient (Cd), et mål for vindmotstand. Ingeniører har utarbeidet standard Cd-verdier for forskjellige former. For eksempel har en flat overflate en Cd på 2,0, mens Cd på en lang sylinder er 1,2. Cd er et rent nummer uten enheter. Komplekse former krever nøye analyse og testing for å bestemme deres Cd-verdier. For eksempel, produserer bil bruker vind tunneler for å finne en Cd av et kjøretøy.

Last er en kraft

Bevæpnet med trykk og dra data, kan du finne vindbelastningen ved hjelp av følgende formel: kraft = område x trykk x Cd. Ved hjelp av eksemplet på et flatt område av en struktur, kan området eller lengden x bredden settes til 1 kvadratmeter, noe som ville skape en vindbelastning på 1 x 25,6 x 2 = 51,2 psf for en 100 mph vind. En 10 fots fot med 12 fot har et areal på 120 kvadratmeter, noe som betyr at den må tåle en 100 mph vindlast på 120 x 51,2 = 6 144 psf. I den virkelige verden bruker ingeniører formler som er mer sofistikerte og inneholder flere variabler.

Andre variabler

Ingeniører må ta hensyn til det faktum at vindhastigheten kan variere med høyde over bakken, atmosfærisk trykk, terreng, temperatur, isdannelse, effekt av vindkast og andre variabler. Ulike myndigheter publiserer motstridende Cd-verdier, som kan gi forskjellige resultater avhengig av hvilken myndighet som er valgt. Ingeniører normalt "overbuild" strukturer for å tillate dem å tåle vindbelastninger som overstiger den maksimale vindhastigheten som forventes på bygningens plassering. Ulike belastninger gjelder for vind som blåser på en struktur fra siden bak, over eller under.

Del Med Vennene Dine