Puterea vântului nu poate fi subestimată. Ca forță, vântul variază de la o briză ușoară care ridică un zmeu până la uraganul care rupe un acoperiș. Chiar și stâlpii de lumină și structurile comune, de zi cu zi, similare trebuie să fie proiectate pentru a rezista forței vântului. Cu toate acestea, nu este dificilă calcularea suprafeței proiectate afectate de sarcinile eoliene.
Formula de încărcare a vântului
Formula pentru calcularea sarcinii vântului, în forma sa cea mai simplă, este că forța sarcinii vântului este egală cu presiunea vântului timpii proiectați zona ori coeficientul de tracțiune. Matematic, formula este scrisă ca
F = PAC_d
Factorii suplimentari care afectează încărcăturile vântului includ rafale de vânt, înălțimile structurilor și structurile din jur ale terenului. De asemenea, detaliile structurale pot prinde vântul.
Definiția zonei proiectate
Zona proiectată înseamnă suprafața perpendiculară pe vânt. Inginerii pot alege să utilizeze aria maximă proiectată pentru a calcula forța vântului.
Calculul ariei proiectate a unei suprafețe plane orientate către vânt necesită gândirea la forma tridimensională ca la o suprafață bidimensională. Suprafața plană a unui perete standard orientat direct în vânt va prezenta o suprafață pătrată sau dreptunghiulară. Aria proiectată a unui con s-ar putea prezenta ca un triunghi sau ca un cerc. Zona proiectată a unei sfere se va prezenta întotdeauna sub formă de cerc.
Calculele ariei proiectate
Zona proiectată a unui pătrat
Zona pe care vântul o lovește pe o structură pătrată sau dreptunghiulară depinde de orientarea structurii către vânt. Dacă vântul lovește perpendicular pe o suprafață pătrată sau dreptunghiulară, calculul ariei este suprafața egală cu lungimea ori lățimea (A = LH). Pentru un perete care are o lungime de 20 de picioare și o înălțime de 10 picioare, aria proiectată este egală cu 20 × 10 sau 200 de metri pătrați.
Cu toate acestea, cea mai mare lățime a unei structuri dreptunghiulare va fi distanța de la un colț la colțul opus, nu distanța dintre colțurile adiacente. De exemplu, luați în considerare o clădire care are 10 picioare lățime pe 12 picioare lungime și 10 picioare înălțime. Dacă vântul lovește perpendicular pe o parte, aria proiectată a unui perete va fi de 10 × 10 sau 100 de metri pătrați, în timp ce aria proiectată a celuilalt perete va fi de 12 × 10 sau 120 de metri pătrați.
Dacă vântul lovește perpendicular pe un colț, totuși, lungimea zonei proiectate poate fi calculată în conformitate cu teorema lui Pitagora
a ^ 2 + b ^ 2 = c ^ 2
Distanța dintre colțurile opuse (L) devine
10 ^ 2 + 12 ^ 2 = L ^ 2 \ implică L ^ 2 = 244 \ implică L = \ sqrt {244} = 15,6 \ text {ft}
Zona proiectată devine apoi L × H, 15,6 × 10 = 156 metri pătrați.
Zona proiectată a unei sfere
Privind direct într-o sferă, vederea bidimensională sau aria frontală proiectată a unei sfere este un cerc. Diametrul proiectat al cercului este egal cu diametrul sferei.
Calculul suprafeței proiectate folosește, așadar, formula ariei pentru un cerc: aria este egală cu pi ori raza ori raza sau A = πr2. Dacă diametrul sferei este de 20 de picioare, atunci raza va fi de 20 ÷ 2 = 10 și aria proiectată va fi A = π × 102≈3,14 × 100 = 314 metri pătrați.
Zona proiectată a unui con
Sarcina vântului pe un con depinde de orientarea conului. Dacă conul se așează pe baza sa, atunci zona proiectată a conului va fi un triunghi. Formula zonei pentru un triunghi, de bază ori înălțime ori jumătate (B × H ÷ 2), necesită cunoașterea lungimii de-a lungul bazei și a înălțimii până la vârful conului. Dacă structura are 10 picioare peste bază și 15 picioare înălțime, atunci calculul suprafeței proiectate devine 10 × 15 ÷ 2 = 150 ÷ 2 = 75 de metri pătrați.
Dacă, totuși, conul este echilibrat, astfel încât baza sau vârful să fie direct în vânt, zona proiectată va fi un cerc cu un diametru egal cu distanța de-a lungul bazei. Ar fi apoi aplicată zona pentru o formulă de cerc.
Dacă conul este așezat astfel încât vântul să lovească perpendicular pe lateral (paralel cu baza), atunci zona proiectată a conului va avea aceeași formă triunghiulară ca atunci când conul se așează pe baza sa. Aria unei formule triunghiulare ar fi apoi utilizată pentru a calcula aria proiectată.