Innhold
En vindbelastning refererer til intensiteten til kraften som vinden bruker på en struktur. Selv om du kan bruke en enkel formel for å beregne vindbelastning fra vindhastighet, må bygningsdesignere, ingeniører og konstruktører innlemme mange tilleggsberegninger for å sikre at strukturen deres ikke blåser i høy vind.
Vindtrykk
Du kan få en generell ide om trykket på en 1-fots-til-en-fots seksjon av en struktur ved å bruke følgende formel: vindtrykk per kvadratfot = 0,00256 x kvadratet av vindhastigheten. For eksempel skaper en vindhastighet på 40 mil per time (mph) et trykk på (0,00256 x (40) ^ 2) = 4,696 pund per kvadratfot (psf). I henhold til denne formelen må en konstruksjon som er ment å motstå vind på 100 mph, bygges for å motstå et vindtrykk på 25,6 psf. Flere nettsteder tilbyr multifaktor-kalkulatorer på nettet for å bestemme vindtrykk på standardstrukturer.
Drakoeffisient
Å omsette vindtrykk til vindbelastning må ta hensyn til strukturen, som bestemmer dens dragskoeffisient (Cd), et mål på vindmotstand. Ingeniører har utarbeidet standard Cd-verdier for forskjellige former. For eksempel har en flat overflate en Cd på 2,0, mens CDen til en lang sylinder er 1,2. Cd er et rent tall uten enheter. Komplekse former krever nøye analyser og testing for å bestemme Cd-verdiene. For eksempel bruker bilprodusenter vindtunneler for å finne CDen til et kjøretøy.
Load Is a Force
Bevæpnet med trykk og dra-data, kan du finne vindbelastningen ved hjelp av følgende formel: kraft = område x trykk x Cd. Ved å bruke eksemplet på en flat seksjon av en struktur, kan området - eller lengden x bredde - settes til 1 kvadratfot, noe som resulterer i en vindbelastning på 1 x 25,6 x 2 = 51,2 psf for en 100 mph vind. En 10-fots-til-12-fots vegg krever et område på 120 kvadratmeter, noe som betyr at den måtte tåle en 100 mph vindbelastning på 120 x 51,2 = 6144 psf. I den virkelige verden bruker ingeniører formler som er mer sofistikerte og inneholder flere variabler.
Andre variabler
Ingeniører må redegjøre for at vindstyrken kan variere med høyde over bakken, atmosfæretrykk, terreng, temperatur, isdannelse, vindkastets effekt og andre variabler. Ulike myndigheter publiserer motstridende Cd-verdier, som kan gi forskjellige resultater avhengig av hvilken myndighet du har valgt. Ingeniører "overbygger" strukturer vanligvis slik at de tåler vindbelastning utover den maksimale vindhastigheten som forventes på strukturen. Ulike belastninger gjelder vinder som blåser på en konstruksjon fra siden, bak, over eller under.