바람의 힘은 과소 평가 될 수 없습니다. 힘으로서 바람은 연을 들어 올리는 가벼운 바람에서 지붕을 찢는 허리케인까지 다양합니다. 전등 기둥 및 이와 유사한 일반적인 일상 구조도 바람의 힘을 견딜 수 있도록 설계해야합니다. 그러나 풍하중의 영향을받는 예상 면적을 계산하는 것은 어렵지 않습니다.
풍하중 공식
가장 간단한 형태의 풍하중을 계산하는 공식은 풍하중이 풍압, 예상 면적, 항력 계수를 곱한 것과 같습니다. 수학적으로 공식은 다음과 같이 작성됩니다.
F = PAC_d
풍하중에 영향을 미치는 추가 요소로는 돌풍, 구조물 높이 및 구조물 주변 지형이 있습니다. 또한 구조적 세부 사항이 바람을 사로 잡을 수 있습니다.
투영 영역 정의
투영 면적은 바람에 수직 인 표면적을 의미합니다. 엔지니어는 최대 투영 면적을 사용하여 바람의 힘을 계산할 수 있습니다.
바람을 향하는 평면 표면의 투영 면적을 계산하려면 3 차원 형상을 2 차원 표면으로 생각해야합니다. 바람을 직접 향하는 표준 벽의 평평한 표면은 정사각형 또는 직사각형 표면을 나타냅니다. 원뿔의 투영 된 영역은 삼각형 또는 원으로 나타날 수 있습니다. 구의 투영 된 영역은 항상 원으로 표시됩니다.
예상 면적 계산
정사각형의 투영 영역
바람이 정사각형 또는 직사각형 구조물에 닿는 영역은 구조물의 바람 방향에 따라 다릅니다. 바람이 정사각형 또는 직사각형 표면에 수직으로 치면 면적 계산은 면적이 길이 x 너비 (A = LH)와 같습니다. 길이가 20 피트이고 높이가 10 피트 인 벽의 경우 투영 면적은 20 × 10 또는 200 평방 피트입니다.
그러나 직사각형 구조의 가장 큰 너비는 인접한 모서리 사이의 거리가 아니라 한쪽 모서리에서 반대쪽 모서리까지의 거리입니다. 예를 들어 폭 10 피트, 길이 12 피트, 높이 10 피트의 건물을 생각해보십시오. 바람이 한면에 수직으로 부딪히면 한 벽의 투영 면적은 10 × 10 또는 100 평방 피트이고 다른 벽의 투영 면적은 12 × 10 또는 120 평방 피트입니다.
그러나 바람이 모서리에 수직으로 치면 피타고라스 정리에 따라 투영 된 영역의 길이를 계산할 수 있습니다.
a ^ 2 + b ^ 2 = c ^ 2
반대쪽 모서리 (L) 사이의 거리는
10 ^ 2 + 12 ^ 2 = L ^ 2 \ implies L ^ 2 = 244 \ implies L = \ sqrt {244} = 15.6 \ text {ft}
그러면 투영 된 영역은 L × H, 15.6 × 10 = 156 평방 피트가됩니다.
구의 투영 된 영역
구를 직접 들여다 보면 구의 2 차원보기 또는 투영 된 정면 영역이 원입니다. 원의 투영 지름은 구의 지름과 같습니다.
따라서 투영 면적 계산은 원에 대한 면적 공식을 사용합니다. 면적은 파이 곱하기 반지름 곱하기 반지름 또는 A = πr2. 구의 지름이 20 피트이면 반지름은 20 ÷ 2 = 10이되고 투영 영역은 A = π × 10이됩니다.2≈3.14 × 100 = 314 평방 피트.
원뿔의 투영 영역
원뿔의 풍하중은 원뿔의 방향에 따라 달라집니다. 원뿔이 바닥에 있으면 원뿔의 투영 영역이 삼각형이됩니다. 삼각형의 면적 공식, 밑변 곱하기 높이 곱하기 1/2 (B × H ÷ 2)는 밑변을 가로 지르는 길이와 원뿔 끝까지의 높이를 알아야합니다. 구조가 바닥을 가로 질러 10 피트, 높이가 15 피트 인 경우 투영 면적 계산은 10 × 15 ÷ 2 = 150 ÷ 2 = 75 평방 피트가됩니다.
그러나 원뿔이 균형을 이루어베이스 또는 끝이 바람을 직접 가리키면 투영 영역은베이스를 가로 지르는 거리와 동일한 지름을 가진 원이됩니다. 그런 다음 원 공식의 영역이 적용됩니다.
바람이 측면에 수직 (베이스에 평행)이되도록 원뿔이 놓여있는 경우 원뿔의 투영 영역은 원뿔이 바닥에있을 때와 동일한 삼각형 모양이됩니다. 그러면 삼각형 공식의 면적이 투영 면적을 계산하는 데 사용됩니다.