A szél erejét nem lehet lebecsülni. Erőként a szél a sárkányt emelő könnyű széltől a tetőt letépő hurrikánig változik. Még a fényoszlopokat és hasonló, mindennapos szerkezeteket is úgy kell megtervezni, hogy ellenálljanak a szél erejének. A szélterhelések által befolyásolt tervezett terület kiszámítása azonban nem nehéz.
Szélterhelés képlete
A szélterhelés kiszámításának képlete, a legegyszerűbb formájában, a szélterhelés erője megegyezik a szélnyomás szorzatának és a vetített terület szorzási tényezőjének. Matematikailag a képletet úgy írják
F = PAC_d
A szélterhelést befolyásoló további tényezők a széllökések, a szerkezetek magassága és a terepet körülvevő szerkezetek. A szerkezeti részletek megfoghatják a szelet.
Vetített terület meghatározása
A vetített terület a szélre merőleges felületet jelenti. A mérnökök dönthetnek úgy, hogy a szél erejének kiszámításához a maximálisan tervezett területet használják.
A szél felé néző sík felület vetített területének kiszámításához a háromdimenziós alaknak kétdimenziós felületként kell gondolkodnia. A szabványos fal közvetlenül a szél felé néző sík felülete négyzet alakú vagy téglalap alakú. A kúp vetített területe háromszögként vagy körként jelenhet meg. A gömb vetített területe mindig körként jelenik meg.
A tervezett terület számításai
A tér tervezett területe
Az a terület, amelyet a szél négyzet alakú vagy téglalap alakú szerkezetre üt, a szerkezet szélhez való orientációjától függ. Ha a szél merőleges egy négyzet vagy téglalap alakú felületre, akkor a terület kiszámítása a terület megegyezik a hosszúság és a szélesség szorzatával (A = LH). 20 láb hosszú és 10 láb magas fal esetén a kivetített terület 20 × 10 vagy 200 négyzetméter.
A téglalap alakú szerkezet legnagyobb szélessége azonban az egyik sarok és a szemközti sarok közötti távolság lesz, nem pedig a szomszédos sarkok közötti távolság. Vegyünk például egy 10 láb széles, 12 láb hosszú és 10 méter magas épületet. Ha a szél merőlegesen ütközik egy oldalra, akkor az egyik fal vetített területe 10 × 10 vagy 100 négyzetméter, míg a másik fal vetített területe 12 × 10 vagy 120 négyzetméter lesz.
Ha a szél merőlegesen ütközik egy sarokhoz, akkor a kivetített terület hossza a Pitagorasz-tétel szerint kiszámítható
a ^ 2 + b ^ 2 = c ^ 2
A szemközti sarkok (L) közötti távolság megnő
10 ^ 2 + 12 ^ 2 = L ^ 2 \ azt jelenti, L ^ 2 = 244 \ azt jelenti, hogy L = \ sqrt {244} = 15,6 \ text {ft}
A kivetített terület ekkor L × H, 15,6 × 10 = 156 négyzetméter lesz.
Gömb vetített területe
Közvetlenül egy gömbbe nézve a gömb kétdimenziós nézete vagy vetített frontális területe kör. A kör vetített átmérője megegyezik a gömb átmérőjével.
A vetített terület kiszámítása ezért a körre vonatkozó képletet használja: a terület megegyezik pi szorzatának és a sugár szorzatának, vagy A = πr2. Ha a gömb átmérője 20 láb, akkor a sugár 20 ÷ 2 = 10 és a vetített terület A = π × 102≈3,14 × 100 = 314 négyzetméter.
Kúp kivetített területe
A kúp szélterhelése a kúp tájolásától függ. Ha a kúp az alapján ül, akkor a kúp vetített területe háromszög lesz. A háromszög terület képletéhez, az alap szorzat magassága és a fele (B × H ÷ 2) szorzatához, meg kell ismerni az alapon átívelő hosszúságot és a kúp csúcsáig terjedő magasságot. Ha a szerkezet 10 láb magas az alapon és 15 láb magas, akkor a tervezett terület kiszámítása 10 × 15 ÷ 2 = 150 ÷ 2 = 75 négyzetméter lesz.
Ha azonban a kúp kiegyensúlyozott, így az alap vagy a csúcs közvetlenül a szél felé mutat, akkor a vetített terület egy kör lesz, amelynek átmérője megegyezik az alap kereszteződésével. Ezután a kör képletének területét alkalmaznánk.
Ha a kúp úgy fekszik, hogy a szél merőlegesen ütközik az oldalra (párhuzamos az alappal), akkor a kúp vetített területe ugyanolyan háromszög alakú lesz, mint amikor a kúp az alapjára ül. Ezután egy háromszög képletének területét használnák a vetített terület kiszámításához.