Jak obliczyć obciążenie wiatrem znaków i konstrukcji

Jeśli kiedykolwiek oglądaliście Państwo wideo z huraganem lub jeździliście na rowerze przy silnym wietrze, jesteście świadomi, że poruszające się powietrze ma siłę. Inżynierowie i architekci, którzy projektują budynki i inne konstrukcje muszą stworzyć projekt, który ma wystarczającą wytrzymałość wewnętrzną i wzmocnienie, aby wytrzymać prędkości wiatru, które są spodziewane na placu budowy. Obciążenie wiatrem, siła wiatru działająca na obiekt, zależy od prędkości wiatru, powierzchni konstrukcji i współczynnika oporu powierzchni.

• Jeśli kiedykolwiek oglądałeś film o huraganie lub jeździłeś na rowerze pod wiatr, jesteś świadomy, że poruszające się powietrze ma siłę.
  
• Obciążenie wiatrem, siła wiatru na obiekt, zależy od prędkości wiatru, powierzchni konstrukcji i współczynnika oporu powierzchni.

Zbierz informacje potrzebne do obliczenia obciążenia wiatrem, które obejmują powierzchnię znaku lub konstrukcji (A), oczekiwaną prędkość wiatru (v), współczynnik oporu kształtu (Cd) i gęstość powietrza (rho). Gęstość powietrza zmienia się wraz z wysokością nad poziomem morza, a współczynnik oporu zmienia się wraz z kształtem obiektu. Rho, czyli gęstość powietrza, wynosi 1,2 kg/metr sześcienny na poziomie morza. Dla płaskiego, nieruchomego znaku, Cd wynosi około 1,28. Wartości Cd dla innych kształtów i rho dla innych wysokości są dostępne w tabelach referencyjnych.

Zastąpić znane wartości w ogólnym wzorze na obciążenie wiatrem; Fd = (rho * v² * A * Cd) / 2.0. Na przykład oblicz obciążenie wiatrem tablicy reklamowej o powierzchni 50 m2 poddanej działaniu wiatru o prędkości 27,7 m/s (ok. 100 km/godz.) na poziomie morza. Po podstawieniu znanych wartości, wzór przyjmuje postać Fd = (1,2 kg/m³ * 27,7m/s * 27,7m/s * 50 m² * 1,28) / 2,0.

Rozwiąż działania arytmetyczne, aby obliczyć Fd, obciążenie wiatrem. Dla tego przykładu, Fd = 29 463,94 Newtonów.

TIP

Aby przeliczyć z Newtonów na funty, pomnóż obliczoną wartość przez 7,233. Dla tego przykładu, F wynosi około 96615 kilogramów ciśnienia dla wiatru wiejącego z prędkością 100 km/h.

UWAGA

Wszystkie jednostki muszą być w tym samym systemie.