พลังลมไม่สามารถประเมินได้ ลมแปรผันจากลมอ่อนๆ ที่ยกว่าวไปจนถึงพายุเฮอริเคนที่ฉีกหลังคา แม้แต่เสาไฟและโครงสร้างทั่วไปที่คล้ายคลึงกัน แต่โครงสร้างในชีวิตประจำวันยังต้องได้รับการออกแบบให้ทนต่อแรงลม อย่างไรก็ตาม การคำนวณพื้นที่คาดการณ์ที่ได้รับผลกระทบจากแรงลมนั้นไม่ใช่เรื่องยาก
สูตรแรงลม
สูตรคำนวณแรงลมในรูปแบบที่ง่ายที่สุด คือ แรงลม เท่ากับ แรงดันลม คูณ พื้นที่ที่คาดการณ์ คูณ ค่าสัมประสิทธิ์การลาก ในทางคณิตศาสตร์สูตรเขียนเป็น
F=PAC_d
ปัจจัยเพิ่มเติมที่ส่งผลต่อปริมาณลม ได้แก่ ลมกระโชก ความสูงของโครงสร้าง และภูมิประเทศโดยรอบโครงสร้าง นอกจากนี้ รายละเอียดโครงสร้างอาจรับลมได้
คำจำกัดความของพื้นที่ที่คาดการณ์
พื้นที่ฉาย หมายถึง พื้นที่ผิวตั้งฉากกับลม วิศวกรอาจเลือกใช้พื้นที่ฉายภาพสูงสุดในการคำนวณแรงลม
การคำนวณพื้นที่ที่คาดการณ์ไว้ของพื้นผิวระนาบที่หันไปทางลมต้องคำนึงถึงรูปร่างสามมิติเป็นพื้นผิวสองมิติ พื้นผิวเรียบของผนังมาตรฐานที่หันเข้าหาลมโดยตรงจะแสดงเป็นพื้นผิวสี่เหลี่ยมหรือสี่เหลี่ยม พื้นที่ฉายของกรวยสามารถแสดงเป็นรูปสามเหลี่ยมหรือเป็นวงกลม พื้นที่ฉายของทรงกลมจะแสดงเป็นวงกลมเสมอ
การคำนวณพื้นที่ที่คาดการณ์ไว้
พื้นที่ประมาณการของสี่เหลี่ยมจัตุรัส
พื้นที่ที่ลมพัดบนโครงสร้างสี่เหลี่ยมจัตุรัสหรือสี่เหลี่ยมขึ้นอยู่กับทิศทางของโครงสร้างที่รับลม ถ้าลมพัดตั้งฉากกับพื้นผิวสี่เหลี่ยมจัตุรัสหรือสี่เหลี่ยม การคำนวณพื้นที่จะเป็นพื้นที่เท่ากับความยาว คูณ ความกว้าง (A=LH) สำหรับผนังที่ยาว 20 ฟุต สูง 10 ฟุต พื้นที่ฉายภาพจะเท่ากับ 20 ×10 หรือ 200 ตารางฟุต
อย่างไรก็ตาม ความกว้างสูงสุดของโครงสร้างสี่เหลี่ยมคือระยะห่างจากมุมหนึ่งไปยังมุมตรงข้าม ไม่ใช่ระยะห่างระหว่างมุมที่อยู่ติดกัน ตัวอย่างเช่น ลองพิจารณาอาคารที่มีความกว้าง 10 ฟุต ยาว 12 ฟุต และสูง 10 ฟุต หากลมพัดในแนวตั้งฉากกับด้านใดด้านหนึ่ง พื้นที่ฉายของผนังด้านหนึ่งจะเป็น 10 × 10 หรือ 100 ตารางฟุต ในขณะที่พื้นที่ฉายของอีกด้านจะเป็น 12 × 10 หรือ 120 ตารางฟุต
อย่างไรก็ตาม หากลมพัดมาตั้งฉากกับมุมใดมุมหนึ่ง ความยาวของพื้นที่ฉายสามารถคำนวณได้ตามทฤษฎีบทพีทาโกรัส
a^2+b^2=c^2
ระยะห่างระหว่างมุมตรงข้าม (L) กลายเป็น
10^2+12^2=L^2\หมายถึง L^2=244\หมายถึง L=\sqrt{244}=15.6\ข้อความ{ ft}
พื้นที่ที่ฉายจะกลายเป็น L × H, 15.6 × 10=156 ตารางฟุต
พื้นที่คาดการณ์ของทรงกลม
เมื่อมองเข้าไปในทรงกลมโดยตรง มุมมองสองมิติหรือพื้นที่ด้านหน้าที่ฉายของทรงกลมนั้นเป็นวงกลม เส้นผ่านศูนย์กลางที่ฉายของวงกลมเท่ากับเส้นผ่านศูนย์กลางของทรงกลม
การคำนวณพื้นที่ที่คาดการณ์จึงใช้สูตรพื้นที่สำหรับวงกลม: พื้นที่ เท่ากับ pi คูณ รัศมี คูณ รัศมี หรือ A=πr2. หากเส้นผ่านศูนย์กลางของทรงกลมเท่ากับ 20 ฟุต รัศมีจะเป็น 20÷2=10 และพื้นที่ฉายจะเป็น A=π × 102≈3.14 × 100=314 ตารางฟุต
พื้นที่คาดการณ์ของกรวย
แรงลมบนกรวยขึ้นอยู่กับทิศทางของกรวย หากกรวยตั้งอยู่บนฐาน พื้นที่ที่ฉายของกรวยจะเป็นรูปสามเหลี่ยม สูตรพื้นที่สำหรับรูปสามเหลี่ยม ฐานคูณความสูงคูณครึ่งหนึ่ง (B × H÷2) ต้องรู้ความยาวข้ามฐานและความสูงถึงปลายกรวย หากโครงสร้างอยู่เหนือฐาน 10 ฟุต และสูง 15 ฟุต การคำนวณพื้นที่ที่คาดการณ์จะกลายเป็น 10 × 15÷2=150÷2=75 ตารางฟุต
อย่างไรก็ตาม หากกรวยมีความสมดุลเพื่อให้ฐานหรือส่วนปลายชี้ไปที่ลมโดยตรง พื้นที่ที่ฉายจะเป็นวงกลมที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเท่ากับระยะทางข้ามฐาน พื้นที่สำหรับสูตรวงกลมจะถูกนำไปใช้
หากรูปกรวยนอนอยู่จนลมพัดมาตั้งฉากกับด้านข้าง (ขนานกับฐาน) พื้นที่ที่ยื่นออกมาของรูปกรวยจะเป็นรูปสามเหลี่ยมเดียวกันกับเมื่อกรวยวางอยู่บนฐาน พื้นที่ของสูตรสามเหลี่ยมจะถูกนำมาใช้ในการคำนวณพื้นที่ที่คาดการณ์