Alle utendørskonstruksjoner må være i stand til å motstå vindkraften, og det er derfor viktig å beregne vindbelastningen hvis du skal designe bygninger. Beregningene blir imidlertid mer komplekse når du vurderer flere faktorer. Dette betyr at det for den mest nøyaktige beregningen av vindlast ofte er bedre å bruke en online kalkulator (se Ressurser) som tar høyde for alle relevante faktorer, gitt tilstrekkelig inndata.
Hvis du bare leter etter en grunnleggende ide om hvordan du beregner en vindbelastning fra en vindhastighet, kan du imidlertid utføre en rask beregning for et ballparkestimat.
Hva er en vindbelastning?
EN vindbelastning er et mål på kraften som utøves på en overflate av vinden, som kan uttrykkes som en kraft på hele overflaten eller et trykk (som ganske enkelt er kraft per arealeenhet). Derfor er SI-vindlastenheten Newton eller Pascal. Det er faktisk tre typer krefter som utøves av vind på en gjennomsnittsstruktur: løftbelastning, skjærbelastning og lateral belastning.
De løft belastning
I forbindelse med denne artikkelen vil fokus være på sidebelastningen siden beregningene for de andre er mer komplekse, og det er mange forskjellige variabler å ta i betraktning.
Kalkulator for vindhastighet til kraft
Den enkleste formelen for å finne vindbelastningen bruker vindhastigheten til å bestemme størrelsen på kraften den utøver. Formelen du trenger er:
Her, ρ er tettheten av luft (som varierer med høyde og temperatur, men kan tas som 1,2 kg / m3 basert på havnivå og en temperatur på 15 grader Celsius), v er vindhastigheten, og EN er området vinden slår til. Denne ligningen er derfor en vindhastighet-til-kraft-omformer, men du kan dele gjennom området for å få vindbelastning som et trykk basert på vindhastigheten.
Utfordringen ved å bruke denne ligningen er å finne verdier for tettheten av luften der du befinner deg, og et nøyaktig mål på vindhastigheten du må beregne for (siden høyest vindhastighet avgjør hvor mye vindbelastning en struktur trenger for å kunne tåle). Området EN er lett å finne for vanlige former. For eksempel, for en flat rektangulær overflate multipliserer du ganske enkelt bredden med høyden for å finne området.
Legge til dragkoeffisienter
Hvis du trenger å beregne kraften (eller trykket) på grunn av vinden på en ikke-flat overflate, er det viktigere å innlemme effekten av drag. Mens du for en flat plate kan bruke en dragkoeffisient på 1 (så det gjør ingen forskjell i formelen ovenfor), for en sylinder (for eksempel) tar en koeffisient på 0,67 hensyn til den reduserte effekten av vinden på flate.
Du legger ganske enkelt til denne faktoren på høyre side av ovenstående ligning. Du kan finne standard koeffisientverdier for de vanligste former og strukturer i tabeller.
Andre faktorer
Dessverre er det mange andre faktorer som påvirker vindbelastningen på en gitt overflate, inkludert variasjonen i vindhastighet med høyde, de nøyaktige egenskapene til overflaten (f.eks. glatt glass kontra en strukturert overflate) og påvirkningen av omgivende strukturer på vindhastighetene som sannsynligvis vil være opplevde.
Å utføre en nøyaktig beregning for strukturen din vil derfor være en mer komplisert prosess enn dette artikkelen har fått den til å vises, og du trenger mye mer enn bare vindhastighet og lufttetthet for å finne en pålitelig svar.