Innhold

• Fremgangsmåte
• Råd

Vind er en luftstrøm som beveger seg i nesten horisontal retning fra høyt trykk til lavt trykk. Sterk vind kan forårsake store skader ettersom det legger press på overflaten av en struktur. Intensiteten til dette trykket kalles vindbelastningen. Vindens innflytelse avhenger av størrelsen og formen på strukturen. Vindbelastning er en nødvendig parameter for å kunne designe, bygge bygninger med bedre sikkerhet og vindmotstand, og for å installere gjenstander på taket av bygningen som antenner.

Fremgangsmåte

Metode 1 av 3: Beregn vindbelastningen ved hjelp av den generelle formelen

1. 

   Bestem den generelle formelen. Formelen for beregning av vindlast er F = A x P x Cd, Innsiden F er vindkraft eller vindbelastning, EN er det projiserte området, P er vindtrykket, og CD er dragkoeffisienten. Denne ligningen er nyttig for å estimere vindbelastningen på et gitt objekt, men oppfyller ikke kravene i bygningskodene for utforming av en ny bygning.

2. 

   
   
   Finn det projiserte området EN. Dette er området med den todimensjonale overflaten som vinden blåser. For en mer nøyaktig analyse må du gjenta beregningen for hver side av bygningen. Hvis for eksempel vestsiden av bygningen er 20 meter, må du erstatte den verdien EN for å beregne vindbelastningen på vestsiden.
   • Formelen for areal avhenger av overflatens form. For flate vegger, bruk formelen Areal = lengde x høyde. Omtrent kolonneoverflaten med formelen Areal = diameter x høyde.
   • I SI-systemet må du måle EN i kvadratmeter (m).
   • I keiserlige målinger må du måle EN i kvadratmeter (ft).

3. 

   
   
   Beregn vindtrykket. Den enkle formelen for å beregne det imperiale P-vektede vindtrykket (pounds / kvadratfot) er der inne V er vindhastigheten i miles per time (mph). For å finne vindtrykk i SI-systemet (Newton / kvadratmeter) bruker du og måler hastighet V i meter per sekund.
   • Denne formelen er hentet fra standardsettet American Association of Civil Engineers. Faktoren 0,00256 er resultatet av en beregning basert på typiske verdier for lufttetthet og gravitasjonsakselerasjon.
   • Ingeniører bruker en mer presis formel for å vurdere faktorer som omkringliggende terreng og bygningstype. Du finner beregningsformelen i ASCE 7-05-standardsettet, eller bruk UBC-formelen nedenfor.
   • Hvis du ikke vet hva vindhastigheten er, må du sjekke den høyeste vindhastigheten i området i henhold til standardene fra Electronic Business Association (EIA). For eksempel er det meste av USA i sone A med vindhastigheter på 38,7 m / s, men kystområder er i sone B (44,7 m / s) eller sone C (50 m / s).

4. 

   
   
   Bestem motstandskoeffisienten til objektet som vurderes. Dragkraften er vindkraften som virker på bygningen, styrt av bygningsformen, overflateruheten og mange andre faktorer. Ingeniører måler ofte motstand direkte gjennom eksperimenter, men hvis du vil estimere, kan du slå opp den typiske drakoeffisienten for objektgeometri. For eksempel:
   • Standard dragkoeffisient for lange sylindere er 1,2 og for korte sylindere er 0,8. Disse faktorene gjelder for antenneholdermastre på mange bygninger.
   • Standard trekkkoeffisient for flate paneler som bygningsflater er 2,0 for lange flate ark, eller 1,4 for korte flate paneler.
   • Motstandskoeffisienten har ingen enheter.

5. 

   Beregn vindbelastningen. Ved å bruke verdiene som er funnet ovenfor, kan du nå beregne vindbelastningen ved hjelp av en ligning F = A x P x Cd.
6. Anta at du vil beregne vindbelastningen som virker på en antenne som er 1 meter lang og 2 cm i diameter, og som har en vindhastighet på 31,3 m / s.
   • Start med å estimere det projiserte området. I dette tilfellet,
   • Beregn vindtrykket :.
   • For korte sylindere er motstandskoeffisienten 0,8.
   • I stedet for ligningen:
   • 9,6 N er vindlasten som virker på antennen.
   annonse

Metode 2 av 3: Beregn vindbelastningen ved hjelp av formelen til Electronic Business Association

1. 

   Identifiser formelen utviklet av Electronic Business Association. Formelen for beregning av vindlast er F = A x P x Cd x Kz x Gh, Innsiden EN projeksjonsområde, P er vindtrykk, CD er dragkoeffisienten, Kz er eksponeringskoeffisienten, og GH er koeffisienten for vindrekyl. Denne vindlastformelen vurderer flere tilleggsparametere, og brukes ofte til å beregne vindlasten som virker på antennen.

2. 

   Forstå variablene i formler. For å bruke denne formelen effektivt, må du først forstå betydningen av hver variabel og dens enhet.
   • EN, P og CD har samme betydning som i den generelle formelen.
   • Kz er eksponeringskoeffisienten og beregnes fra høyden fra bakken til midtpunktet til objektet. Enheten til Kz er måleren.
   • GH er rekylkoeffisienten og beregnes av den totale høyden på objektet. Enheten til GH er 1 / m eller m.

3. 

   Bestem det projiserte området. Det projiserte området til et objekt avhenger av form og størrelse. Hvis vinden blåser på en flat vegg, er det projiserte området lettere enn en sirkulær gjenstand. Det projiserte området vil være omtrent lik det området som vinden utsettes for. Det er ingen formel for å beregne arealet av utsikten, men du kan estimere det med noen grunnleggende beregninger. Enhetsarealet er m.
   • For flate vegger, bruk formelen Areal = lengde x bredde, og mål lengden og bredden på veggen der det blåses.
   • For sylindere eller kolonner kan du tilnærme området etter lengde og bredde. I dette tilfellet er bredden diameteren på sylinderen eller kolonnen.

4. 

   Beregn vindtrykket. Vindtrykket beregnes etter formelen P = 0,613 x V, Innsiden V er vindhastigheten i meter per sekund (m / s). Enheten for vindtrykk er Newton per kvadratmeter (N / m).
   • For eksempel, hvis vindhastigheten er 31,3 m / s, er vindtrykket 0,613 x 31,3 = 600 N / m.
   • En annen måte å beregne vindtrykket med en bestemt hastighet er å bruke vindhastighetsstandarder i forskjellige geografiske områder. For eksempel, ifølge Electronic Business Association (EIA), har de fleste USA i region A vindhastigheter på 38,7 m / s, men kystområdene ligger i sone B (44,7 m / s). ) eller Sone C (50 m / s).

5. 

   Bestem motstandskoeffisienten til objektet som vurderes. Dragkraften er kraften fra vinden som virker i retning av å blåse objektet. Motstandskoeffisienten representerer motstanden til et objekt i væsken, og avhenger av objektets form, størrelse og ruhet.
   • Standard dragkoeffisient for lange sylindere er 1,2 og for korte sylindere er 0,8, som ofte brukes på antenneposter i mange bygninger.
   • Standard trekkkoeffisient for flate paneler som bygningsflater er 2,0 for lange flate ark, eller 1,4 for korte flate paneler.
   • Forskjellen mellom motstandskoeffisienten til den flate platen og sylinderen er omtrent 0,6.
   • Motstandskoeffisienten har ingen enheter.

6. 

   Beregn eksponeringskoeffisienten Kz.Kz beregnes med formelen der z er høyden fra bakken til midtpunktet til objektet.
   • For eksempel, hvis du har en antenne som er 1 meter lang og 15 meter fra bakken, z vil være 14,5 m.
   • Kz = = = 0,8 m.

7. 

   Beregn koeffisienten for vindrekyl GH. Vindrekylkoeffisient beregnes etter formelen Gh = 0,65 + 0,6 /, Innsiden H er høyden på objektet.
   • For eksempel, hvis du har en antenne som er 1 meter lang og 15 meter fra bakken, Gh = 0,65 + 0,6 / = 0,65 + 0,6 / = 1,32 m

8. 

   Beregn vindbelastningen. Ved å bruke verdiene som er funnet ovenfor, kan du nå beregne vindbelastningen ved hjelp av en ligning F = A x P x Cd x Kz x Gh. Plugg verdiene i variablene og utfør beregninger.
   • Anta at du vil beregne vindbelastningen som virker på en antenne som er 1 meter lang og 2 cm i diameter, og som har en vindhastighet på 31,3 m / s. Antennen er plassert på toppen av en 15 meter høy bygning.
   • Start med å beregne det projiserte arealet. I dette tilfellet, A = l x b = 1 m x 0,02 m = 0,02 m.
   • Beregn vindtrykk: P = 0,613 x V = 0,613 x 31,3 = 600 N / m.
   • For korte sylindere er motstandskoeffisienten 0,8.
   • Beregn eksponeringskoeffisienten: Kz = = = 0,8 m.
   • Beregn vindrekylkoeffisienten: Gh = 0,65 + 0,60 / = 0,65 + 0,60 / = 1,32 m
   • I stedet for ligningen: F = A x P x Cd x Kz x Gh = 0,02 x 600 x 0,8 x 0,8 x 1,32 = 10 N.
   • 10 N er vindlasten som virker på antennen.
   annonse

Metode 3 av 3: Beregn vindbelastningen med formelen til standardsettet UBC-97 (Uniform Building Code)

1. 

   Bestem formelen til UBC-97. Denne formelen ble bygget i 1997 i UBC-standarden (Uniform Building Code) for beregning av vindbelastning. Formelen er F = A x P, Innsiden EN er det projiserte området og P vindtrykk; men denne formelen har en annen måte å beregne vindtrykk på.
   • Vindtrykk (N / m) beregnes etter formelen P = Ce x Cq x Qs x Iw, Innsiden Ce er den kombinerte faktoren for vindens høyde, eksponering og rekyl, Cq er trykkoeffisienten (tilsvarer dragkoeffisienten i de to ligningene ovenfor), Spørsmål er vindens stillestående trykk, og lw er den viktige faktoren. Alle disse verdiene kan beregnes eller slås opp fra de tilsvarende tabellene.

2. 

   Bestem det projiserte området. Det projiserte området til et objekt avhenger av form og størrelse. Hvis vinden blåser på en flat vegg, er det projiserte området lettere enn en sirkulær gjenstand. Det projiserte området vil være omtrent lik det området som vinden utsettes for. Det er ingen formel for å beregne arealet av utsikten, men du kan estimere det med noen grunnleggende beregninger. Enhetsarealet er m.
   • For flate vegger, bruk formelen Areal = lengde x bredde, og mål lengden og bredden på veggen der det blåses.
   • For sylindere eller kolonner kan du tilnærme området etter lengde og bredde. I dette tilfellet er bredden diameteren på sylinderen eller kolonnen.

3. 

   Fast bestemt Ce, kombinert høydekoeffisient, eksponering og vindrekyl. Denne verdien er slått opp fra tabell 16-G i UBC og vurderer tre typer eksponering knyttet til terrenget, med høyder og verdier. Ce forskjellige for hver modell.
   • "Eksponeringstype B er et terreng med hus, trær eller annen ujevnhet, som dekker minst 20% av området rundt og strekker seg fra 1,6 km eller mer fra det aktuelle stedet."
   • "Kontakttypen C er flat og generelt godt ventilert, og strekker seg 0,8 km eller mer fra vurderingsstedet."
   • "D-eksponeringstypen er det terrenget som er hardest rammet, har en gjennomsnittlig vindhastighet på 129 km / t eller høyere, og flatt terrengtype uten hindringer, omgitt av store farvann."

4. 

   Bestem trykkoeffisienten til objektet som vurderes. Trykkoeffisient Cq er lik dragkoeffisienten CD. Dragkraften er kraften fra vinden som virker i retning av å blåse objektet. Motstandskoeffisienten representerer motstanden til et objekt i væsken, og avhenger av objektets form, størrelse og ruhet.
   • Standard dragkoeffisient for lange sylindere er 1,2 og for korte sylindere er 0,8, som ofte brukes på antenneposter i mange bygninger.
   • Standard trekkkoeffisient for flate paneler som bygningsflater er 2,0 for lange flate ark, eller 1,4 for korte flate paneler.
   • Forskjellen mellom motstandskoeffisienten til den flate platen og sylinderen er omtrent 0,6.
   • Motstandskoeffisienten har ingen enheter.

5. 

   Bestem vindens stillestående trykk.Spørsmål er det stillestående vindtrykket og beregnes på samme måte som vindtrykkberegningen i forrige ligninger: Qs = 0,613 x V, Innsiden V er vindhastigheten i meter per sekund (m / s).
   • For eksempel, hvis vindhastigheten er 31 m / s, er det stillestående vindtrykket 0,613 x V = 0,613 x 31,3 = 600 N / m.
   • En annen måte er å bruke vindhastighetsstandarder i forskjellige geografiske områder. For eksempel, ifølge Electronic Business Association (EIA), har de fleste USA i region A vindhastigheter på 38,7 m / s, men kystområdene ligger i sone B (44,7 m / s). ) eller Sone C (50 m / s).

6. 

   Bestem nøkkelfaktoren.lw er en viktig faktor og kan bli funnet fra 16-K-tabellen i UBC. Det er en multiplikatorfaktor som brukes til å beregne belastningen for å vurdere faktorene for bygningens bruk. Hvis en bygning inneholder farlig materiale, vil den kritiske faktoren være høyere enn en bygning for generell bruk.
   • Beregninger for en bygning med standardbruk vil ha en faktor 1.

7. 

   Beregn vindbelastningen. Ved å bruke verdiene som er funnet ovenfor, kan du nå beregne vindbelastningen ved hjelp av en ligning F = A x P = A x Ce x Cq x Qs x Iw . Plugg verdiene i variablene og utfør beregninger.
   • Anta at du vil beregne vindbelastningen som virker på en antenne 1 meter lang og 2 cm i diameter, 31 m / s vindhastighet. Antennen er plassert på toppen av en 15 m høy bygning i et område med terrenget av kontakttype B.
   • Start med å beregne det projiserte arealet. I dette tilfellet, A = l x b = 1 m x 0,02 m = 0,02 m.
   • Fast bestemt Ce. I henhold til tabell 16-G, ved å bruke en høyde på 15 m og topografi av kontakttype B, kan vi slå opp Ce er 0,84.
   • For korte sylindere er motstandskoeffisienten god Cq er 0,8.
   • Regne ut Spørsmål: Qs = 0,613 x V. = 0,613 x 31,3 = 600 N / m.
   • Bestem nøkkelfaktoren. Dette er en standard bygning bør lw = 1.
   • I stedet for ligningen: F = A x P = A x Ce x Cq x Qs x Iw = 0,02 x 0,84 x 0,8 x 600 x 1 = 8 N.
   • 8 N er vindlasten som virker på antennen.
   annonse

Råd

• Du bør vite at vindhastigheten endres i forskjellige høyder fra bakken. Vindhastigheten øker med konstruksjonshøyden og nærmere bakken, jo mer uberegnelige endringer, siden den påvirkes av strukturer på bakken.
• Husk at det er denne uberegnelige variasjonen som vil redusere nøyaktigheten i vindlastberegningene.