Indhold
En vindbelastning refererer til intensiteten af den kraft, som vinden anvender til en struktur. Selvom du kan bruge en simpel formel til at beregne vindbelastninger fra vindhastighed, skal bygningsdesignere, ingeniører og konstruktører indarbejde mange yderligere beregninger for at sikre, at deres strukturer ikke sprænger i høj vind.
Vindtryk
Du kan få en generel idé om trykket på et afsnit på 1 fod – for-1 fod i en struktur ved hjælp af følgende formel: vindtryk pr. Kvadratfod = 0,00256 x kvadratet af vindhastigheden. F.eks. Skaber en vindhastighed på 40 mil pr. Time (mph) et tryk på (0,00256 x (40) ^ 2) = 4,096 pund pr. Kvadratfod (psf). I henhold til denne formel skal en konstruktion beregnet til at modstå 100 mph vinde bygges for at modstå et vindtryk på 25,6 psf. Flere websteder tilbyder multifaktor-regnemaskiner til at bestemme vindtryk på standardstrukturer.
Trækkoefficient
Ved at omsætte vindtryk til vindbelastning skal der tages højde for strukturen, der bestemmer dens trækkoefficient (Cd), et mål for vindmodstand. Ingeniører har udarbejdet standard Cd-værdier for forskellige former. For eksempel har en flad overflade en Cd på 2,0, mens Cd'en for en lang cylinder er 1,2. Cd er et rent tal uden enheder. Komplekse former kræver omhyggelig analyse og test for at bestemme deres Cd-værdier. F.eks. Bruger bilproducenter vindtunneler til at finde cd'en til et køretøj.
Belastning er en kraft
Bevæbnet med data om tryk og træk kan du finde vindbelastningen ved hjælp af følgende formel: kraft = område x tryk x Cd. Ved hjælp af eksemplet med en flad del af en struktur kan området - eller længde x bredde - indstilles til 1 kvadratfod, hvilket resulterer i en vindbelastning på 1 x 25,6 x 2 = 51,2 psf for en 100 mph vind. En 10-fod-af-12-fods væg hævder et areal på 120 kvadratfod, hvilket betyder, at den skulle modstå en 100-mph vindbelastning på 120 x 51,2 = 6.144 psf. I den virkelige verden bruger ingeniører formler, der er mere sofistikerede og indeholder yderligere variabler.
Andre variabler
Ingeniører skal redegøre for, at vindhastigheden kan variere med højden over jorden, atmosfærisk tryk, terræn, temperatur, isdannelse, påvirkningen af vindstød og andre variabler. Forskellige myndigheder offentliggør modstridende Cd-værdier, som kan give forskellige resultater afhængigt af den valgte myndighed. Ingeniører "overbygger" strukturer normalt, så de kan modstå vindbelastninger ud over den maksimale vindhastighed, der forventes på strukturen. Forskellige belastninger gælder for vinde, der blæser på en struktur fra siden, bag, over eller under.