Πώς να υπολογίσετε τα φορτία ανέμου από τις ταχύτητες ανέμου
Όλες οι εξωτερικές κατασκευές πρέπει να είναι σε θέση να αντέχουν τη δύναμη από τον άνεμο, και επομένως το να μπορείτε να υπολογίσετε το φορτίο του ανέμου είναι ζωτικής σημασίας εάν πρόκειται να σχεδιάσετε κτίρια. Ωστόσο, οι υπολογισμοί γίνονται πιο περίπλοκοι όταν λαμβάνετε υπόψη περισσότερους παράγοντες. Αυτό σημαίνει ότι για τον πιο ακριβή υπολογισμό του φορτίου ανέμου είναι συχνά καλύτερο να χρησιμοποιείτε μια ηλεκτρονική αριθμομηχανή (δείτε Πόρους) που να λαμβάνει υπόψη όλους τους σχετικούς παράγοντες, δεδομένων επαρκών δεδομένων εισόδου.
Ωστόσο, αν ψάχνετε απλώς για μια βασική ιδέα για το πώς να υπολογίσετε ένα φορτίο ανέμου από την ταχύτητα του ανέμου, μπορείτε να εκτελέσετε έναν γρήγορο υπολογισμό για μια εκτίμηση για το ballpark.
Τι είναι ένα Wind Load;
Ένα φορτίο ανέμου είναι ένα μέτρο της δύναμης που ασκείται σε μια επιφάνεια από τον άνεμο, η οποία μπορεί να εκφραστεί ως δύναμη σε ολόκληρη την επιφάνεια ή ως πίεση (που είναι απλώς δύναμη ανά μονάδα επιφάνειας). Επομένως, η μονάδα φορτίου ανέμου SI είναι Newton ή Pascal. Στην πραγματικότητα, υπάρχουν τρεις τύποι δυνάμεων που ασκούνται από τον άνεμο σε μια μέση κατασκευή:φορτίο ανύψωσης, διατμητικό και πλευρικό φορτίο.
Το φορτίο ανύψωσης είναι το φαινόμενο ανύψωσης που ασκείται σε μια οροφή από τη διέλευση αέρα γύρω της (ανάλογη με την ανύψωση στα φτερά του αεροπλάνου). Φορτίο διάτμησης είναι η οριζόντια πίεση που θα μπορούσε να γείρει ένα κτίριο. Τέλος, πλευρικό φορτίο μοιάζει περισσότερο με μια ευρεία «ώθηση» που θα μπορούσε να μετακινήσει μια δομή από τα θεμέλιά της.
Για τους σκοπούς αυτού του άρθρου, η εστίαση θα είναι στο πλευρικό φορτίο, καθώς οι υπολογισμοί για τους άλλους είναι πιο περίπλοκοι και υπάρχουν πολλές διαφορετικές μεταβλητές που πρέπει να ληφθούν υπόψη.
Αριθμομηχανή Wind Speed to Force Calculator
Ο απλούστερος τύπος για να βρει το φορτίο ανέμου χρησιμοποιεί την ταχύτητα του ανέμου για να προσδιορίσει το μέγεθος της δύναμης που ασκεί. Ο τύπος που χρειάζεστε είναι:
Εδώ, ρ είναι η πυκνότητα του αέρα (που ποικίλλει ανάλογα με το υψόμετρο και τη θερμοκρασία, αλλά μπορεί να ληφθεί ως 1,2 kg/m με βάση το επίπεδο της θάλασσας και τη θερμοκρασία 15 βαθμών Κελσίου), v είναι η ταχύτητα του ανέμου και A είναι η περιοχή που χτυπάει ο άνεμος. Αυτή η εξίσωση είναι επομένως ένας μετατροπέας ταχύτητας ανέμου σε δύναμη, αλλά μπορείτε να τη διαιρέσετε με την περιοχή για να λάβετε το φορτίο ανέμου ως πίεση με βάση την ταχύτητα του ανέμου.
Η πρόκληση της χρήσης αυτής της εξίσωσης είναι να βρείτε τιμές για την πυκνότητα του αέρα στην τοποθεσία σας και ένα ακριβές μέτρο της ταχύτητας του ανέμου που θα χρειαστεί να υπολογίσετε (καθώς η υψηλότερη Η ταχύτητα του ανέμου καθορίζει πόσο φορτίο ανέμου πρέπει να αντέξει μια κατασκευή). Η περιοχή A είναι αρκετά εύκολο να βρεθεί για κανονικά σχήματα. Για παράδειγμα, για μια επίπεδη ορθογώνια επιφάνεια, απλώς πολλαπλασιάζετε το πλάτος με το ύψος για να βρείτε την περιοχή.
Προσθήκη συντελεστών έλξης
Εάν χρειάζεται να υπολογίσετε τη δύναμη (ή την πίεση) που οφείλεται στον άνεμο σε μια μη επίπεδη επιφάνεια, η ενσωμάτωση της επίδρασης της οπισθέλκουσας είναι πιο σημαντική. Ενώ για μια επίπεδη πλάκα μπορείτε να χρησιμοποιήσετε συντελεστή οπισθέλκουσας 1 (άρα δεν έχει καμία διαφορά με τον παραπάνω τύπο), για έναν κύλινδρο (για παράδειγμα) ο συντελεστής 0,67 λαμβάνει υπόψη τη μειωμένη πρόσκρουση του ανέμου στην επιφάνεια.
Απλώς προσθέτετε αυτόν τον παράγοντα στη δεξιά πλευρά της παραπάνω εξίσωσης. Μπορείτε να βρείτε τυπικές τιμές συντελεστών για τα πιο κοινά σχήματα και δομές σε πίνακες.
Άλλοι Παράγοντες
Δυστυχώς, υπάρχουν πολλά άλλοι παράγοντες που επηρεάζουν το φορτίο ανέμου σε μια δεδομένη επιφάνεια, συμπεριλαμβανομένης της διακύμανσης της ταχύτητας του ανέμου με το υψόμετρο, των ακριβών ιδιοτήτων της επιφάνειας (π.χ. λείο γυαλί έναντι επιφάνειας με υφή) και της επίδρασης των περιβαλλόντων κατασκευών στις ταχύτητες ανέμου που είναι πιθανό να παρατηρηθούν .
Επομένως, η εκτέλεση ενός ακριβούς υπολογισμού για τη δομή σας θα είναι μια πιο περίπλοκη διαδικασία από ό,τι φαίνεται σε αυτό το άρθρο και θα χρειαστείτε πολλά περισσότερα από την ταχύτητα του ανέμου και την πυκνότητα του αέρα για να βρείτε μια αξιόπιστη απάντηση.
