วิธีการคำนวณแรงลมจากความเร็วลม

โครงสร้างภายนอกอาคารทั้งหมดต้องสามารถทนต่อแรงลมได้ ดังนั้นการคำนวณภาระลมจึงเป็นสิ่งสำคัญ หากคุณกำลังจะออกแบบอาคาร อย่างไรก็ตาม การคำนวณมีความซับซ้อนมากขึ้นเมื่อคุณพิจารณาปัจจัยต่างๆ มากขึ้น ซึ่งหมายความว่าสำหรับการคำนวณภาระลมที่แม่นยำที่สุด ควรใช้เครื่องคำนวณออนไลน์ (ดูข้อมูล) ที่พิจารณาปัจจัยที่เกี่ยวข้องทั้งหมด โดยให้ข้อมูลที่เพียงพอ

หากคุณกำลังมองหาแนวคิดพื้นฐานในการคำนวณภาระลมจากความเร็วลม คุณก็สามารถทำการคำนวณอย่างรวดเร็วสำหรับการประมาณการของสนามเบสบอล

อา แรงลม เป็นการวัดแรงที่กระทำบนพื้นผิวโดยลม ซึ่งสามารถแสดงเป็นแรงบนพื้นผิวทั้งหมดหรือความดัน (ซึ่งก็คือแรงต่อหน่วยพื้นที่) ดังนั้นหน่วยโหลดลม SI คือนิวตันหรือปาสกาล แรงที่กระทำโดยลมบนโครงสร้างโดยเฉลี่ยมีสามประเภท ได้แก่ แรงยก แรงเฉือน และโหลดด้านข้าง

ยกน้ำหนัก คือ ผลการยกที่กระทำบนหลังคาจากการไหลของอากาศรอบ ๆ หลังคา (คล้ายกับการยกของปีกเครื่องบิน) แรงเฉือน คือ แรงกดในแนวราบที่สามารถเอียงอาคารได้ ในที่สุด โหลดด้านข้าง เป็นเหมือน "การผลัก" แบบกว้าง ๆ ที่สามารถเคลื่อนย้ายโครงสร้างออกจากฐานรากได้

สำหรับวัตถุประสงค์ของบทความนี้ โฟกัสจะอยู่ที่โหลดด้านข้าง เนื่องจากการคำนวณสำหรับส่วนอื่นๆ นั้นซับซ้อนกว่า และมีตัวแปรต่างๆ มากมายที่ต้องนำมาพิจารณา

สูตรที่ง่ายที่สุดในการหาแรงลมใช้ความเร็วลมในการกำหนดขนาดของแรงที่กระทำ สูตรที่คุณต้องการคือ:

ที่นี่ ρ คือความหนาแน่นของอากาศ (ซึ่งแปรผันตามระดับความสูงและอุณหภูมิ แต่สามารถรับได้ 1.2 กก./ม.³ ตามระดับน้ำทะเลและอุณหภูมิ 15 องศาเซลเซียส) วี คือความเร็วลม และ อา คือบริเวณที่ลมพัดผ่าน สมการนี้จึงเป็นความเร็วลมเพื่อแปลงแรง แต่คุณสามารถแบ่งผ่านพื้นที่เพื่อรับแรงลมเป็นแรงดันตามความเร็วลมได้

ความท้าทายในการใช้สมการนี้คือการหาค่าความหนาแน่นของอากาศในตำแหน่งของคุณและการวัดความเร็วลมที่แม่นยำซึ่งคุณจะต้องคำนวณ (ตั้งแต่ สูงสุด ความเร็วลมเป็นตัวกำหนดปริมาณลมที่โครงสร้างต้องสามารถรับได้) พื้นที่ อา หาได้ง่ายสำหรับรูปทรงปกติ ตัวอย่างเช่น สำหรับพื้นผิวสี่เหลี่ยมเรียบ คุณเพียงแค่คูณความกว้างด้วยความสูงเพื่อหาพื้นที่นั้น

หากคุณต้องการคำนวณแรง (หรือแรงดัน) เนื่องจากลมบนพื้นผิวที่ไม่ราบเรียบ การรวมเอฟเฟกต์ของการลากเป็นสิ่งสำคัญกว่า ในขณะที่สำหรับจานแบน คุณสามารถใช้ค่าสัมประสิทธิ์การลาก 1 (ดังนั้นจึงไม่แตกต่างกับสูตรด้านบน) สำหรับทรงกระบอก (เช่น) ค่าสัมประสิทธิ์ 0.67 คำนึงถึงผลกระทบที่ลดลงของลมบน พื้นผิว

คุณเพียงแค่เพิ่มตัวประกอบนี้ที่ด้านขวามือของสมการข้างต้น คุณสามารถค้นหาค่าสัมประสิทธิ์มาตรฐานสำหรับรูปร่างและโครงสร้างทั่วไปส่วนใหญ่ได้ในตาราง

เสียดายมี มากมาย ปัจจัยอื่นๆ ที่ส่งผลต่อโหลดลมบนพื้นผิวที่กำหนด รวมทั้งความผันแปรของความเร็วลมกับระดับความสูง คุณสมบัติที่แม่นยำของ พื้นผิว (เช่น กระจกเรียบกับพื้นผิวที่มีพื้นผิว) และผลกระทบของโครงสร้างโดยรอบต่อความเร็วลมที่น่าจะเป็น มีประสบการณ์

การคำนวณที่แม่นยำสำหรับโครงสร้างของคุณจึงเป็นกระบวนการที่ซับซ้อนกว่านี้ บทความได้ทำให้มันปรากฏขึ้น และคุณต้องการมากกว่าแค่ความเร็วลมและความหนาแน่นของอากาศเพื่อค้นหาที่เชื่อถือได้ ตอบ.