Tutte le strutture esterne devono essere in grado di resistere alla forza del vento, quindi essere in grado di calcolare il carico del vento è fondamentale se si progettano edifici. Tuttavia, i calcoli diventano più complessi se si considerano più fattori. Ciò significa che per il calcolo del carico del vento più accurato è spesso meglio utilizzare un calcolatore online (vedi Risorse) che tenga conto di tutti i fattori rilevanti, dati i dati di input sufficienti.
Se stai solo cercando un'idea di base su come calcolare un carico del vento da una velocità del vento, tuttavia, puoi eseguire un calcolo rapido per una stima del campo da baseball.
Che cos'è un carico di vento?
UN carico del vento è una misura della forza esercitata su una superficie dal vento, che può essere espressa come una forza sull'intera superficie o come una pressione (che è semplicemente una forza per unità di area). Pertanto, l'unità di carico del vento SI è Newton o Pascal. Esistono in realtà tre tipi di forze esercitate dal vento su una struttura media: carico di sollevamento, carico di taglio e carico laterale.
Il sollevare il carico è l'effetto portante esercitato su un tetto dal passaggio dell'aria attorno ad esso (analogo alla portanza sulle ali degli aerei). Carico di taglio è la pressione orizzontale che potrebbe inclinare un edificio. Finalmente, carico laterale è più simile a un'ampia "spinta" che potrebbe spostare una struttura dalle sue fondamenta.
Ai fini di questo articolo, l'attenzione sarà sul carico laterale poiché i calcoli per gli altri sono più complessi e ci sono molte variabili diverse da tenere in considerazione.
Calcolatore della velocità del vento per forzare
La formula più semplice per trovare il carico del vento utilizza la velocità del vento per determinare l'entità della forza che esercita. La formula che ti serve è:
Qui, ρ è la densità dell'aria (che varia con l'altitudine e la temperatura ma può essere presa come 1.2 kg/m3 in base al livello del mare e una temperatura di 15 gradi Celsius), v è la velocità del vento, e UN è l'area in cui colpisce il vento. Questa equazione è quindi un convertitore da velocità del vento a forza, ma è possibile dividere per l'area per ottenere il carico del vento come pressione in base alla velocità del vento.
La sfida nell'usare questa equazione è trovare i valori per la densità dell'aria nella tua posizione e una misura accurata della velocità del vento che dovrai calcolare (dal momento che il più alta la velocità del vento determina quanto carico del vento deve essere in grado di sopportare una struttura). L'area UN è abbastanza facile da trovare per le forme regolari. Ad esempio, per una superficie rettangolare piatta è sufficiente moltiplicare la larghezza per l'altezza per trovare l'area.
Aggiunta di coefficienti di trascinamento
Se è necessario calcolare la forza (o pressione) dovuta al vento su una superficie non piana, è più importante incorporare l'effetto della resistenza. Mentre per un piatto piano puoi usare un coefficiente di resistenza di 1 (quindi non fa differenza per la formula sopra), per un cilindro (ad esempio) un coefficiente di 0,67 tiene conto del ridotto impatto del vento sulla superficie.
Aggiungi semplicemente questo fattore sul lato destro dell'equazione sopra. È possibile trovare i valori dei coefficienti standard per le forme e le strutture più comuni nelle tabelle.
Altri fattori
Purtroppo ci sono molti altri fattori che influiscono sul carico del vento su una data superficie, compresa la variazione della velocità del vento con l'elevazione, le qualità precise di la superficie (ad es. vetro liscio rispetto a una superficie strutturata) e l'impatto delle strutture circostanti sulle velocità del vento che possono essere esperto.
Eseguire un calcolo accurato per la tua struttura sarà quindi un processo più complicato di questo l'articolo lo ha fatto apparire, e avrai bisogno di molto di più della semplice velocità del vento e della densità dell'aria per trovare un affidabile risposta.