Moć vjetra ne može se podcijeniti. Snaga vjetra varira od laganog povjetarca koji podiže zmaja do uragana koji otkida krov. Čak i svjetlosni stubovi i slične uobičajene svakodnevne građevine moraju biti dizajnirani da izdrže silu vjetra. Izračun predviđene površine pod utjecajem opterećenja vjetrom nije teško.
Formula opterećenja vjetrom
Formula za izračunavanje opterećenja vjetrom, u svom najjednostavnijem obliku, je sila opterećenja vjetrom jednaka pritisku vjetra puta projicirane površine puta koeficijenta otpora. Matematički je formula napisana kao
F = PAC_d
Dodatni čimbenici koji utječu na opterećenja vjetrom uključuju udare vjetra, visine građevina i terene koji okružuju strukture. Također, strukturni detalji mogu uhvatiti vjetar.
Definicija projiciranog područja
Projicirano područje znači površinu okomitu na vjetar. Inženjeri mogu odlučiti koristiti maksimalnu projiciranu površinu za izračunavanje sile vjetra.
Izračunavanje projicirane površine ravnine površine okrenute prema vjetru zahtijeva razmišljanje o trodimenzionalnom obliku kao dvodimenzionalnoj površini. Ravna površina standardnog zida okrenuta izravno u vjetar prikazat će kvadratnu ili pravokutnu površinu. Projicirano područje stošca moglo bi se prikazati kao trokut ili kao krug. Projicirano područje kugle uvijek će se prikazivati kao krug.
Proračuni predviđene površine
Predviđena površina trga
Područje koje vjetar udara na kvadratnu ili pravokutnu strukturu ovisi o orijentaciji građevine prema vjetru. Ako vjetar udara okomito na kvadratnu ili pravokutnu površinu, izračun površine je površina jednaka dužini i širini (A = LH). Za zid dugačak 20 stopa i visok 10 stopa, projicirano područje jednako je 20 × 10 ili 200 četvornih metara.
Međutim, najveća širina pravokutne konstrukcije bit će udaljenost od jednog kuta do suprotnog kuta, a ne udaljenost između susjednih kutova. Na primjer, razmotrite zgradu koja je široka 10 stopa, a dugačka 12 stopa i visoka 10 stopa. Ako vjetar udari okomito na stranu, projicirano područje jednog zida bit će 10 × 10 ili 100 četvornih metara, dok će projicirano područje drugog zida biti 12 × 10 ili 120 četvornih metara.
Međutim, ako vjetar udari okomito na kut, duljina projiciranog područja može se izračunati prema Pitagorinom teoremu
a ^ 2 + b ^ 2 = c ^ 2
Razmak između suprotnih kutova (L) postaje
10 ^ 2 + 12 ^ 2 = L ^ 2 \ podrazumijeva L ^ 2 = 244 \ podrazumijeva L = \ sqrt {244} = 15,6 \ text {ft}
Tada projicirano područje postaje L × H, 15,6 × 10 = 156 četvornih metara.
Predviđeno područje sfere
Gledajući izravno u kuglu, dvodimenzionalni pogled ili projicirano frontalno područje kugle je krug. Predviđeni promjer kruga jednak je promjeru kugle.
Proračun projicirane površine stoga koristi formulu površine za krug: površina je jednaka pi puta polumjera i polumjera ili A = πr2. Ako je promjer kugle 20 stopa, tada će polumjer biti 20 ÷ 2 = 10, a projicirana površina bit će A = π × 102≈3,14 × 100 = 314 četvornih metara.
Predviđeno područje stošca
Opterećenje vjetrom na konus ovisi o orijentaciji konusa. Ako stožac sjedi na svojoj osnovi, tada će projicirano područje stošca biti trokut. Formula površine trokuta, baza pomnožena s visinom puta polovinom (B × H ÷ 2), zahtijeva poznavanje duljine osnovice i visine do vrha konusa. Ako je konstrukcija 10 stopa preko baze i visoka 15 stopa, tada izračun predviđene površine postaje 10 × 15 ÷ 2 = 150 ÷ 2 = 75 četvornih metara.
Ako je, međutim, stožac uravnotežen tako da baza ili vrh usmjeravaju izravno u vjetar, projicirano područje bit će krug promjera jednak udaljenosti preko baze. Tada bi se primijenilo područje za formulu kruga.
Ako stožac leži tako da vjetar udara okomito na stranu (paralelno s bazom), tada će projicirano područje stošca biti istog trokutastog oblika kao kad stožac sjeda na njegovu bazu. Tada bi se površina formule trokuta koristila za izračunavanje projicirane površine.