Alle udendørs strukturer skal være i stand til at modstå kraften fra vind, og det er derfor vigtigt at kunne beregne vindbelastningen, hvis du skal designe bygninger. Beregningerne bliver dog mere komplekse, når man overvejer flere faktorer. Dette betyder, at det til den mest nøjagtige beregning af vindbelastning ofte er bedre at bruge en online regnemaskine (se Ressourcer), der tegner sig for alle de relevante faktorer, givet tilstrækkelige inputdata.
Hvis du bare leder efter en grundlæggende idé om, hvordan du beregner en vindbelastning ud fra en vindhastighed, kan du dog udføre en hurtig beregning til et ballpark-estimat.
Hvad er en vindbelastning?
EN vindbelastning er et mål for den kraft, der udøves på en overflade af vinden, som kan udtrykkes som en kraft på hele overfladen eller et tryk (som simpelthen er kraft pr. arealeenhed). Derfor er SI-vindlastenheden Newton eller Pascal. Der er faktisk tre typer kræfter, der udøves af vind på en gennemsnitlig struktur: løftbelastning, forskydningsbelastning og lateral belastning.
Det løft belastning er løfteeffekten, der udøves på et tag fra luftens passage omkring det (analogt med elevatoren på flyvinger). Forskydningsbelastning er det vandrette tryk, der kan vippe en bygning. Langt om længe, lateral belastning ligner mere et bredt "skubber", der kan flytte en struktur fra dens fundament.
I forbindelse med denne artikel vil fokus være på sidebelastningen, da beregningerne for de andre er mere komplekse, og der er mange forskellige variabler, der skal tages i betragtning.
Lommeregner til vindhastighed til kraft
Den enkleste formel til at finde vindbelastningen bruger vindhastigheden til at bestemme størrelsen af den kraft, den udøver. Den formel, du har brug for, er:
Her, ρ er luftens tæthed (som varierer med højde og temperatur, men kan tages som 1,2 kg / m3 baseret på havoverfladen og en temperatur på 15 grader Celsius), v er vindhastigheden, og EN er det område, som vinden slår. Denne ligning er derfor en vindhastigheds-til-kraft-konverter, men du kan dele op med området for at få vindbelastning som et tryk baseret på vindhastigheden.
Udfordringen ved at bruge denne ligning er at finde værdier for tætheden af luft på din placering og et nøjagtigt mål for den vindhastighed, du skal beregne for (siden højest vindhastighed bestemmer, hvor meget vindbelastning en struktur skal være i stand til at modstå). Området EN er let nok at finde til regelmæssige former. For eksempel til en flad rektangulær overflade skal du blot gange bredden med højden for at finde området.
Tilføjelse af trækkoefficienter
Hvis du har brug for at beregne kraften (eller trykket) på grund af vinden på en ikke-flad overflade, er det vigtigere at integrere trækeffekten. Mens du for en flad plade kan bruge en trækkoefficient på 1 (så det gør ingen forskel i formlen ovenfor), for en cylinder (for eksempel) tager en koefficient på 0,67 hensyn til den reducerede påvirkning af vinden på overflade.
Du tilføjer simpelthen denne faktor på højre side af ovenstående ligning. Du kan finde standardkoefficientværdier for de mest almindelige former og strukturer i tabeller.
Andre faktorer
Desværre er der mange andre faktorer, der påvirker vindbelastningen på en given overflade, herunder variationen i vindhastighed med højde, de nøjagtige kvaliteter af overfladen (f.eks. glat glas kontra en struktureret overflade) og påvirkningen af omgivende strukturer på vindhastighederne, der sandsynligvis vil være oplevet.
At udføre en nøjagtig beregning for din struktur vil derfor være en mere kompliceret proces end denne artiklen har fået det til at vises, og du skal bruge meget mere end bare vindhastighed og lufttæthed for at finde en pålidelig svar.