Kaip apskaičiuoti numatomą vėjo apkrovos plotą

Negalima nuvertinti vėjo jėgos. Kaip jėga vėjas kinta nuo lengvo vėjelio, keliančio aitvarą, iki uragano, nuplėšiančio stogą. Net šviesos stulpai ir panašios įprastos, kasdienės konstrukcijos turi būti suprojektuotos taip, kad atlaikytų vėjo jėgą. Tačiau nėra sunku apskaičiuoti numatomą plotą, kuriam įtakos turi vėjo apkrovos.

Paprasčiausios formos vėjo apkrovos apskaičiavimo formulė yra tokia, kad vėjo apkrovos jėga lygi vėjo slėgio ir numatomo ploto kartų ir pasipriešinimo koeficiento koeficientui. Matematiškai formulė parašyta taip

Papildomi veiksniai, turintys įtakos vėjo apkrovai, yra vėjo gūsiai, konstrukcijų aukštis ir reljefą supančios konstrukcijos. Be to, konstrukcinės detalės gali sulaukti vėjo.

Projektuojamas plotas reiškia statmeną vėjui paviršiaus plotą. Inžinieriai gali nuspręsti naudoti didžiausią numatomą plotą vėjo jėgai apskaičiuoti.

Apskaičiuojant plokščio paviršiaus, nukreipto į vėją, plotą reikia galvoti apie trimatę formą kaip apie dvimatį paviršių. Plokščias standartinės sienos paviršius, nukreiptas tiesiai į vėją, bus kvadratinis arba stačiakampis. Projektuojamas kūgio plotas gali būti trikampis arba apskritimas. Projektuojamas sferos plotas visada bus apskritimas.

​Projektuojamas aikštės plotas​

Plotas, kurį vėjas smūgiuoja į kvadratinę ar stačiakampę konstrukciją, priklauso nuo konstrukcijos orientacijos į vėją. Jei vėjas smogia statmenai kvadratiniam ar stačiakampiui paviršiui, apskaičiuojamas plotas yra lygus ilgiui ir plotiui (A = LH). Jei siena yra 20 pėdų ilgio ir 10 pėdų aukščio, projektuojamas plotas yra lygus 20 × 10 arba 200 kvadratinių pėdų.

Tačiau didžiausias stačiakampės struktūros plotis bus atstumas nuo vieno kampo iki priešingo kampo, o ne atstumas tarp gretimų kampų. Pavyzdžiui, apsvarstykite pastatą, kurio plotis yra 10 pėdų, 12 pėdų ilgio ir 10 pėdų aukščio. Jei vėjas smogia statmenai šonui, projektuojamas vienos sienos plotas bus 10 × 10 arba 100 kvadratinių pėdų, o kitos sienos - 12 × 10 arba 120 kvadratinių pėdų.

Jei vėjas smogia statmenai kampui, projektuojamo ploto ilgį galima apskaičiuoti pagal Pitagoro teoremą

Atstumas tarp priešingų kampų (L) tampa

Tada numatomas plotas tampa L × H, 15,6 × 10 = 156 kvadratinės pėdos.

​Projektuojamas sferos plotas​

Žvelgiant tiesiai į sferą, dvimatis vaizdas arba suprojektuotas priekinis sferos plotas yra apskritimas. Projektuojamas apskritimo skersmuo yra lygus sferos skersmeniui.

Todėl apskaičiuojant numatomą plotą, apskritimo srityje naudojama ploto formulė: plotas lygus pi kartų spinduliui ir spinduliui arba A = πr². Jei rutulio skersmuo yra 20 pėdų, spindulys bus 20 ÷ 2 = 10, o projektuojamas plotas bus A = π × 10²≈3,14 × 100 = 314 kvadratinės pėdos.

​Projektuojamas kūgio plotas​

Kūgio vėjo apkrova priklauso nuo kūgio orientacijos. Jei kūgis sėdi ant jo pagrindo, tada prognozuojamas kūgio plotas bus trikampis. Trikampio ploto formulei, kurios pagrindas ir aukštis padaugėja iš pusės (B × H ÷ 2), reikia žinoti ilgį per pagrindą ir aukštį iki kūgio viršūnės. Jei konstrukcija yra 10 pėdų skersai pagrindo ir 15 pėdų aukščio, tada apskaičiuotas plotas tampa 10 × 15 ÷ 2 = 150 ÷ ​​2 = 75 kvadratinių pėdų.

Tačiau, jei kūgis yra subalansuotas taip, kad pagrindas ar antgalis nukreipti tiesiai į vėją, projektuojamas plotas bus apskritimas, kurio skersmuo lygus atstumui per pagrindą. Tada būtų taikoma apskritimo formulės sritis.

Jei kūgis guli taip, kad vėjas smogia statmenai šonui (lygiagrečiai pagrindui), tada projektuojamas kūgio plotas bus tokios pat trikampio formos, kaip ir tada, kai kūgis sėdi ant jo pagrindo. Tuomet trikampio formulės plotas būtų naudojamas apskaičiuojant numatomą plotą.