Силата на вятъра не може да бъде подценявана. Като сила вятърът варира от лек бриз, повдигащ хвърчило, до урагана, който откъсва покрива. Дори светлинните стълбове и подобни често срещани ежедневни конструкции трябва да бъдат проектирани да издържат на силата на вятъра. Изчисляването на прогнозната площ, повлияна от натоварванията от вятъра, обаче не е трудно.
Формула за натоварване от вятър
Формулата за изчисляване на натоварването от вятър, в най-простата си форма, е силата на натоварване от вятър, равна на налягането на вятъра, умножено по проектирана площ по коефициент на съпротивление. Математически формулата се записва като
F = PAC_d
Допълнителни фактори, влияещи върху натоварванията от вятър, включват пориви на вятъра, височини на конструкциите и терен около околните структури. Също така структурните детайли могат да хванат вятъра.
Определение на прогнозираната площ
Прожектирана площ означава площта, перпендикулярна на вятъра. Инженерите могат да изберат да използват максималната прогнозирана площ за изчисляване на силата на вятъра.
Изчисляването на прожектираната площ на равнинна повърхност, обърната към вятъра, изисква да се мисли за триизмерната форма като двумерна повърхност. Плоската повърхност на стандартна стена, обърната директно към вятъра, ще представи квадратна или правоъгълна повърхност. Проектираната площ на конус може да се представи като триъгълник или като кръг. Прожектираната област на сфера винаги ще се представя като кръг.
Прогнозни изчисления на площ
Проектирана площ на квадрат
Площта, която вятърът удря върху квадратна или правоъгълна конструкция, зависи от ориентацията на конструкцията към вятъра. Ако вятърът удари перпендикулярно на квадратна или правоъгълна повърхност, изчисляването на площта е площ, равна на дължина по ширина (A = LH). За стена с дължина 20 фута и височина 10 фута прогнозираната площ е равна на 20 × 10 или 200 квадратни метра.
Най-голямата ширина на правоъгълната структура обаче ще бъде разстоянието от единия ъгъл до противоположния ъгъл, а не разстоянието между съседните ъгли. Например, помислете за сграда, която е 10 фута широка и 12 фута дълга и 10 фута висока. Ако вятърът удари перпендикулярно на една страна, прогнозираната площ на едната стена ще бъде 10 × 10 или 100 квадратни фута, докато прогнозираната площ на другата стена ще бъде 12 × 10 или 120 квадратни фута.
Ако вятърът удари перпендикулярно на ъгъл, дължината на проектираната площ може да бъде изчислена съгласно теоремата на Питагор
a ^ 2 + b ^ 2 = c ^ 2
Става разстоянието между противоположните ъгли (L)
10 ^ 2 + 12 ^ 2 = L ^ 2 \ предполага L ^ 2 = 244 \ предполага L = \ sqrt {244} = 15.6 \ text {ft}
Тогава прожектираната площ става L × H, 15,6 × 10 = 156 квадратни метра.
Проектирана област на сфера
Гледайки директно в сфера, двуизмерният изглед или проектираната челна област на сферата е кръг. Проектираният диаметър на окръжността е равен на диаметъра на сферата.
Следователно изчисляването на прогнозната площ използва формулата на площта за кръг: площта е равна на pi пъти радиус по радиус или A = πr2. Ако диаметърът на сферата е 20 фута, тогава радиусът ще бъде 20 ÷ 2 = 10 и прогнозираната площ ще бъде A = π × 102≈3,14 × 100 = 314 квадратни метра.
Прожектирана площ на конус
Натоварването от вятъра върху конуса зависи от ориентацията на конуса. Ако конусът седи на основата си, тогава проектираната площ на конуса ще бъде триъгълник. Формулата за площ за триъгълник, основа умножена по височина по половина (B × H ÷ 2), изисква да се знае дължината на основата и височината до върха на конуса. Ако конструкцията е 10 фута в основата и 15 фута висока, тогава изчислението на проектираната площ става 10 × 15 ÷ 2 = 150 ÷ 2 = 75 квадратни фута.
Ако обаче конусът е балансиран така, че основата или върхът да сочат директно във вятъра, проектираната площ ще бъде кръг с диаметър, равен на разстоянието през основата. След това ще бъде приложена площта за формула на кръг.
Ако конусът лежи така, че вятърът да удря перпендикулярно на страната (успоредно на основата), тогава проектираната площ на конуса ще бъде със същата триъгълна форма, както когато конусът седи на основата му. След това площта на формула на триъгълник ще се използва за изчисляване на проектираната площ.
