Η δύναμη του ανέμου δεν μπορεί να υποτιμηθεί. Ως δύναμη, ο άνεμος ποικίλλει από ένα ελαφρύ αεράκι που σηκώνει ένα χαρταετό στον τυφώνα που σκίζει μια στέγη. Ακόμα και πόλοι φωτός και παρόμοιες κοινές, καθημερινές κατασκευές πρέπει να είναι σχεδιασμένες ώστε να αντέχουν στη δύναμη του ανέμου. Ωστόσο, ο υπολογισμός της προβλεπόμενης περιοχής που επηρεάζεται από τα φορτία ανέμου δεν είναι δύσκολος.
Τύπος φόρτου ανέμου
Ο τύπος για τον υπολογισμό του ανέμου φορτίου, στην απλούστερη μορφή του, είναι η δύναμη του ανέμου ισούται με τους χρόνους πίεσης του ανέμου που προβάλλονται με το συντελεστή έλξης. Μαθηματικά, ο τύπος γράφεται ως
F = PAC_d
Πρόσθετοι παράγοντες που επηρεάζουν τα φορτία ανέμου περιλαμβάνουν ριπές ανέμου, ύψη δομών και περιβάλλοντα κτίρια. Επίσης, οι δομικές λεπτομέρειες μπορεί να πιάσουν τον άνεμο.
Ορισμός προβολής περιοχής
Προβλεπόμενη περιοχή σημαίνει την επιφάνεια κάθετη στον άνεμο. Οι μηχανικοί μπορούν να επιλέξουν να χρησιμοποιήσουν τη μέγιστη προβλεπόμενη περιοχή για τον υπολογισμό της δύναμης του ανέμου.
Ο υπολογισμός της προβαλλόμενης επιφάνειας μιας επίπεδης επιφάνειας που βλέπει στον άνεμο απαιτεί να σκεφτούμε το τρισδιάστατο σχήμα ως μια δισδιάστατη επιφάνεια. Η επίπεδη επιφάνεια ενός τυπικού τοιχώματος που βλέπει κατευθείαν στον άνεμο θα παρουσιάζει μια τετράγωνη ή ορθογώνια επιφάνεια. Η προβαλλόμενη περιοχή ενός κώνου θα μπορούσε να παρουσιαστεί ως τρίγωνο ή ως κύκλος. Η προβαλλόμενη περιοχή μιας σφαίρας θα εμφανίζεται πάντα ως κύκλος.
Υπολογισμοί προβλεπόμενης περιοχής
Προβλεπόμενη περιοχή μιας πλατείας
Η περιοχή που χτυπά ο άνεμος σε μια τετράγωνη ή ορθογώνια δομή εξαρτάται από τον προσανατολισμό της δομής προς τον άνεμο. Εάν ο άνεμος κτυπά κάθετα σε μια τετράγωνη ή ορθογώνια επιφάνεια, ο υπολογισμός της περιοχής είναι η περιοχή ισούται με το μήκος φορές το πλάτος (A = LH). Για έναν τοίχο με μήκος 20 πόδια και ύψος 10 πόδια, η προβαλλόμενη περιοχή ισούται με 20 × 10 ή 200 τετραγωνικά πόδια.
Ωστόσο, το μεγαλύτερο πλάτος μιας ορθογώνιας δομής θα είναι η απόσταση από τη μία γωνία στην αντίθετη γωνία και όχι η απόσταση μεταξύ γειτονικών γωνιών. Για παράδειγμα, σκεφτείτε ένα κτίριο που έχει πλάτος 10 πόδια με μήκος 12 πόδια και ύψος 10 πόδια. Εάν ο άνεμος χτυπήσει κάθετα προς μια πλευρά, η προβαλλόμενη περιοχή ενός τοίχου θα είναι 10 × 10 ή 100 τετραγωνικά πόδια, ενώ η προβλεπόμενη περιοχή του άλλου τοίχου θα είναι 12 × 10 ή 120 τετραγωνικά πόδια.
Εάν ο άνεμος χτυπήσει κάθετα σε μια γωνία, ωστόσο, το μήκος της προβαλλόμενης περιοχής μπορεί να υπολογιστεί σύμφωνα με το Πυθαγόρειο Θεώρημα
a ^ 2 + b ^ 2 = c ^ 2
Η απόσταση μεταξύ απέναντι γωνιών (L) γίνεται
10 ^ 2 + 12 ^ 2 = L ^ 2 \ υπονοεί L ^ 2 = 244 \ υπονοεί L = \ sqrt {244} = 15,6 \ κείμενο {ft}
Στη συνέχεια, η προβαλλόμενη περιοχή γίνεται L × H, 15,6 × 10 = 156 τετραγωνικά πόδια.
Προβλεπόμενη περιοχή μιας σφαίρας
Κοιτώντας απευθείας σε μια σφαίρα, η δισδιάστατη προβολή ή η προβαλλόμενη μετωπική περιοχή μιας σφαίρας είναι ένας κύκλος. Η προβλεπόμενη διάμετρος του κύκλου ισούται με τη διάμετρο της σφαίρας.
Ο υπολογισμός της προβαλλόμενης περιοχής επομένως χρησιμοποιεί τον τύπο περιοχής για έναν κύκλο: η περιοχή ισούται με π φορές ακτίνα φορές ακτίνα ή A = πr2. Εάν η διάμετρος της σφαίρας είναι 20 πόδια, τότε η ακτίνα θα είναι 20 ÷ 2 = 10 και η προβλεπόμενη περιοχή θα είναι A = π × 102≈3,14 × 100 = 314 τετραγωνικά πόδια.
Προβλεπόμενη περιοχή ενός κώνου
Το φορτίο ανέμου σε έναν κώνο εξαρτάται από τον προσανατολισμό του κώνου. Εάν ο κώνος κάθεται στη βάση του, τότε η προβαλλόμενη περιοχή του κώνου θα είναι ένα τρίγωνο. Ο τύπος περιοχής για ένα τρίγωνο, βασικός χρόνος ύψος φορές το μισό (B × H ÷ 2), απαιτεί τη γνώση του μήκους κατά μήκος της βάσης και του ύψους μέχρι την κορυφή του κώνου. Εάν η δομή είναι 10 πόδια κατά μήκος της βάσης και ύψος 15 πόδια, τότε ο υπολογισμός της προβλεπόμενης περιοχής γίνεται 10 × 15 ÷ 2 = 150 ÷ 2 = 75 τετραγωνικά πόδια.
Εάν, ωστόσο, ο κώνος είναι ισορροπημένος έτσι ώστε η βάση ή το άκρο να κατευθύνονται κατευθείαν στον άνεμο, η προβαλλόμενη περιοχή θα είναι ένας κύκλος με διάμετρο ίση με την απόσταση κατά μήκος της βάσης. Στη συνέχεια θα εφαρμοστεί η περιοχή για έναν τύπο κύκλου.
Εάν ο κώνος βρίσκεται έτσι ώστε ο άνεμος να χτυπά κάθετα προς την πλευρά (παράλληλα με τη βάση), τότε η προβαλλόμενη περιοχή του κώνου θα έχει το ίδιο τριγωνικό σχήμα με εκείνο που ο κώνος κάθεται στη βάση του. Η περιοχή ενός τριγώνου τύπου θα χρησιμοποιηθεί στη συνέχεια για τον υπολογισμό της προβαλλόμενης περιοχής.