Съдържание

• Стъпки
• Съвети

Вятърът е въздушна струя, движеща се в почти хоризонтална посока от високо налягане към ниско налягане. Силният вятър може да причини големи щети, тъй като оказва натиск върху повърхността на конструкцията. Интензивността на това налягане се нарича натоварване от вятъра. Влиянието на вятъра зависи от размера и формата на конструкцията. Вятърното натоварване е необходим параметър, за да можете да проектирате, изграждате сгради с по-добра безопасност и устойчивост на вятър и да инсталирате предмети на покрива на сградата, като антени.

Стъпки

Метод 1 от 3: Изчислете натоварването от вятъра, като използвате общата формула

1. 

   Определете обобщената формула. Формулата за изчисляване на натоварването от вятър е F = A x P x Cd, Вътре F е сила на вятъра или натоварване от вятър, A е прогнозираната площ, P е налягането на вятъра и CD е коефициентът на съпротивление. Това уравнение е полезно за оценка на натоварването от вятъра върху даден обект, но не отговаря на изискванията на строителните норми за проектиране на нова сграда.

2. 

   
   
   Намерете проектираната област A. Това е площта на двумерната повърхност, която вятърът духа. За по-точен анализ трябва да повторите изчислението за всяка страна на сградата. Например, ако западната страна на сградата е 20 м, заменете тази стойност A за изчисляване на натоварването от вятъра от западната страна.
   • Формулата за площ зависи от формата на повърхността. За плоски стени използвайте формулата Площ = дължина х височина. Приближете площта на повърхността на колоната с формулата Площ = диаметър х височина.
   • В системата SI трябва да измервате A в квадратен метър (m).
   • При имперските измервания трябва да измервате A в квадратни футове (ft).

3. 

   
   
   Изчислете налягането на вятъра. Там е простата формула за изчисляване на императорското P-претеглено налягане на вятъра (паунда / квадратни фута) V е скоростта на вятъра в мили в час (mph). За да намерите налягането на вятъра в системата SI (Нютон / квадратен метър), използвате и измервайте скоростта V в метри в секунда.
   • Тази формула е получена от стандартния набор на Американската асоциация на строителните инженери. Коефициентът 0,00256 е резултат от изчисление въз основа на типични стойности на плътността на въздуха и гравитационното ускорение.
   • Инженерите използват по-точна формула, за да вземат предвид фактори като заобикалящ терен и тип сграда. Можете да намерите формулата за изчисление в стандартния набор ASCE 7-05 или да използвате формулата UBC по-долу.
   • Ако не знаете каква е скоростта на вятъра, проверете най-високата скорост на вятъра в района според стандартите на Асоциацията за електронен бизнес (EIA). Например по-голямата част от Съединените щати са в зона А със скорост на вятъра 38,7 m / s, но крайбрежните зони са в зона B (44,7 m / s) или зона C (50 m / s).

4. 

   
   
   Определете коефициента на съпротивление на разглеждания обект. Силата на съпротивление е силата на вятъра, действаща върху сградата, управлявана от формата на сградата, грапавостта на повърхността и много други фактори. Инженерите често измерват съпротивлението директно чрез експерименти, но ако искате да прецените, можете да потърсите типичния коефициент на съпротивление за формата на обекта. Например:
   • Стандартният коефициент на съпротивление за дълги цилиндри е 1,2, а за къси цилиндри е 0,8. Тези фактори се отнасят за пилоните за държачи на антени в много сгради.
   • Стандартният коефициент на съпротивление за плоски панели, като повърхности на сгради, е 2,0 за дълги плоски листове или 1,4 за къси плоски панели.
   • Коефициентът на съпротивление няма единици.

5. 

   Изчислете натоварването от вятъра. Използвайки стойностите, намерени по-горе, вече можете да изчислите натоварването от вятъра, като използвате уравнение F = A x P x Cd.
6. Да предположим, че искате да изчислите натоварването от вятъра, действащо върху антена с дължина 1 метър и 2 см в диаметър и скорост на вятъра 31,3 m / s.
   • Започнете с оценка на прогнозираната площ. В такъв случай,
   • Изчислете налягането на вятъра :.
   • За къси цилиндри коефициентът на съпротивление е 0,8.
   • Вместо уравнението:
   • 9,6 N е натоварването от вятъра, действащо върху антената.
   реклама

Метод 2 от 3: Изчислете натоварването от вятъра, като използвате формулата на Electronic Business Association

1. 

   Определете формулата, разработена от Асоциацията за електронен бизнес. Формулата за изчисляване на натоварването от вятър е F = A x P x Cd x Kz x Gh, Вътре A прожекционна площ, P е налягането на вятъра, CD е коефициентът на съпротивление, Kz е коефициентът на експозиция, и GH е коефициентът на откат на вятъра. Тази формула за натоварване от вятър разглежда няколко допълнителни параметъра и често се използва за изчисляване на натоварването от вятъра, действащо върху антената.

2. 

   Разберете променливите във формулите. За да използвате ефективно тази формула, първо трябва да разберете значението на всяка променлива и нейната единица.
   • A, P и CD има същото значение като в обобщената формула.
   • Kz е коефициентът на експозиция и се изчислява от височината от земята до средната точка на обекта. Единицата на Kz е метърът.
   • GH е коефициентът на откат и се изчислява от общата височина на обекта. Единицата на GH е 1 / m или m.

3. 

   Определете прогнозираната площ. Проектираната площ на даден обект зависи от неговата форма и размер. Ако вятърът духа върху равна стена, проектираната зона е по-лесна за проектиране, отколкото кръгъл обект. Прогнозираната площ ще бъде приблизително равна на площта, която вятърът излага. Няма формула за изчисляване на площта на изгледа, но можете да я оцените с някои основни изчисления. Единицата за площ е m.
   • За плоски стени използвайте формулата Площ = дължина х ширина и измерете дължината и ширината на стената, където духа вятърът.
   • За цилиндри или колони можете да приближите площта по дължина и ширина. В този случай ширината е диаметърът на цилиндъра или колоната.

4. 

   Изчислете налягането на вятъра. Налягането на вятъра се изчислява по формулата P = 0,613 x V, Вътре V е скоростта на вятъра в метри в секунда (m / s). Единицата за налягане на вятъра е Нютон на квадратен метър (N / m).
   • Например, ако скоростта на вятъра е 31,3 m / s, тогава налягането на вятъра е 0,613 x 31,3 = 600 N / m.
   • Друг начин за изчисляване на налягането на вятъра с определена скорост е използването на стандарти за скорост на вятъра в различни географски области. Например, според Асоциацията за електронен бизнес (EIA), повечето от Съединените щати в Регион А имат скорост на вятъра 38,7 m / s, но крайбрежните зони са в зона B (44,7 m / s). ) или зона C (50 m / s).

5. 

   Определете коефициента на съпротивление на разглеждания обект. Силата на съпротивление е силата на вятъра, действащ в посока на издухване на обекта. Коефициентът на съпротивление представлява съпротивлението на обект във флуида и зависи от формата, размера и грапавостта на обекта.
   • Стандартният коефициент на съпротивление за дълги цилиндри е 1,2, а за къси цилиндри е 0,8, който обикновено се прилага за антенни стълбове в много сгради.
   • Стандартният коефициент на съпротивление за плоски панели, като повърхности на сгради, е 2,0 за дълги плоски листове или 1,4 за къси плоски панели.
   • Разликата между коефициента на съпротивление на плоската плоча и цилиндъра е приблизително 0,6.
   • Коефициентът на съпротивление няма единици.

6. 

   Изчислете коефициента на експозиция Kz.Kz се изчислява по формулата, в която z е височината от земята до средната точка на обекта.
   • Например, ако имате антена, която е дълга 1 метър и 15 метра от земята, z ще бъде 14,5 m.
   • Kz = = = 0,8 m.

7. 

   Изчислете коефициента на откат на вятъра GH. Коефициентът на откат на вятъра се изчислява по формулата Gh = 0,65 + 0,6 /, Вътре З. е височината на обекта.
   • Например, ако имате антена, която е дълга 1 метър и 15 метра от земята, Gh = 0,65 + 0,6 / = 0,65 + 0,6 / = 1,32 m

8. 

   Изчислете натоварването от вятъра. Използвайки стойностите, намерени по-горе, вече можете да изчислите натоварването от вятъра, като използвате уравнение F = A x P x Cd x Kz x Gh. Включете стойностите в променливите и извършете изчисления.
   • Да предположим, че искате да изчислите натоварването от вятъра, действащо върху антена с дължина 1 метър и 2 см в диаметър и скорост на вятъра 31,3 m / s. Антената е разположена на върха на 15 м висока сграда.
   • Започнете с изчисляване на прожектираната площ. В такъв случай, A = l x w = 1 m x 0,02 m = 0,02 m.
   • Изчислете налягането на вятъра: P = 0,613 x V = 0,613 x 31,3 = 600 N / m.
   • За къси цилиндри коефициентът на съпротивление е 0,8.
   • Изчислете коефициента на експозиция: Kz = = = 0,8 m.
   • Изчислете коефициента на откат на вятъра: Gh = 0,65 + 0,60 / = 0,65 + 0,60 / = 1,32 m
   • Вместо уравнението: 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 е натоварването от вятъра, действащо върху антената.
   реклама

Метод 3 от 3: Изчислете натоварването от вятъра по формулата на стандартния комплект UBC-97 (Унифициран строителен код)

1. 

   Определете формулата на UBC-97. Тази формула е построена през 1997 г. в UBC (Uniform Building Code) стандарт за изчисляване на натоварването от вятъра. Формулата е F = A x P, Вътре A е проектираната площ и P налягане на вятъра; но тази формула има друг начин за изчисляване на налягането на вятъра.
   • Налягането на вятъра (N / m) се изчислява по формулата P = Ce x Cq x Qs x Iw, Вътре Ce е комбинираният фактор на височината, експозицията и отката на вятъра, Cq е коефициентът на налягане (еквивалентен на коефициента на съпротивление в двете уравнения по-горе), Въпроси е застоялото налягане на вятъра, и lw е важният фактор. Всички тези стойности могат да бъдат изчислени или търсени от съответните таблици.

2. 

   Определете прогнозираната площ. Проектираната площ на даден обект зависи от неговата форма и размер. Ако вятърът духа върху равна стена, проектираната зона е по-лесна за проектиране, отколкото кръгъл обект. Прогнозираната площ ще бъде приблизително равна на площта, която вятърът излага. Няма формула за изчисляване на площта на изгледа, но можете да я оцените с някои основни изчисления. Единицата за площ е m.
   • За плоски стени използвайте формулата Площ = дължина х ширина и измерете дължината и ширината на стената, където духа вятърът.
   • За цилиндри или колони можете да приближите площта по дължина и ширина. В този случай ширината е диаметърът на цилиндъра или колоната.

3. 

   Решително Ce, комбиниран коефициент на височина, експозиция и откат на вятъра. Тази стойност се търси от Таблица 16-G в UBC и разглежда три вида експозиция, свързани с терена, с височини и стойности. Ce различни за всеки модел.
   • „Изложение тип B е терен с къщи, дървета или други неравности, покриващ поне 20% от околната площ и простиращ се на 1,6 км или повече от разглежданото място.
   • „Контактът тип C е плосък и обикновено добре вентилиран, простиращ се на 0,8 km или повече от мястото на разглеждане.“
   • „Типът D-експозиция е най-силно засегнатият терен, има средна скорост на вятъра от 129 km / h или по-висока и тип равен терен без препятствия, заобиколен от големи води.“

4. 

   Определете коефициента на налягане на разглеждания обект. Коефициент на налягане Cq е подобен на коефициента на съпротивление CD. Силата на съпротивление е силата на вятъра, действащ в посока на издухване на обекта. Коефициентът на съпротивление представлява съпротивлението на обект във флуида и зависи от формата, размера и грапавостта на обекта.
   • Стандартният коефициент на съпротивление за дълги цилиндри е 1,2, а за къси цилиндри е 0,8, който обикновено се прилага за антенни стълбове в много сгради.
   • Стандартният коефициент на съпротивление за плоски панели, като повърхности на сгради, е 2,0 за дълги плоски листове или 1,4 за къси плоски панели.
   • Разликата между коефициента на съпротивление на плоската плоча и цилиндъра е приблизително 0,6.
   • Коефициентът на съпротивление няма единици.

5. 

   Определете застоялото налягане на вятъра.Въпроси е застоялото налягане на вятъра и се изчислява подобно на изчислението на налягането на вятъра в предишните уравнения: Qs = 0,613 x V, Вътре V е скоростта на вятъра в метри в секунда (m / s).
   • Например, ако скоростта на вятъра е 31 m / s, тогава застоялото налягане на вятъра е 0,613 x V = 0,613 x 31,3 = 600 N / m.
   • Друг начин е да се използват стандартите за скорост на вятъра в различни географски райони. Например, според Асоциацията за електронен бизнес (EIA), повечето от Съединените щати в Регион А имат скорост на вятъра 38,7 m / s, но крайбрежните зони са в зона B (44,7 m / s). ) или зона C (50 m / s).

6. 

   Определете ключовия фактор.lw е важен коефициент и може да се търси от таблицата 16-K в UBC. Това е коефициент на множител, използван за изчисляване на натоварването, за да се вземат предвид факторите на използването на сградата. Ако сградата съдържа опасен материал, критичният фактор ще бъде по-висок от сградата за общо ползване.
   • Изчисленията за сграда със стандартно използване ще имат коефициент 1.

7. 

   Изчислете натоварването от вятъра. Използвайки стойностите, намерени по-горе, вече можете да изчислите натоварването от вятъра, като използвате уравнение F = A x P = A x Ce x Cq x Qs x Iw . Включете стойностите в променливите и извършете изчисления.
   • Да предположим, че искате да изчислите натоварването от вятъра, действащо върху антена с дължина 1 метър и 2 см в диаметър, скорост на вятъра 31 m / s. Антената е поставена на върха на 15 м висока сграда в зона с терена на контакт тип Б.
   • Започнете с изчисляване на прожектираната площ. В такъв случай, A = l x w = 1 m x 0,02 m = 0,02 m.
   • Решително Ce. Според таблица 16-G, използвайки височина 15 m и топография на контакт тип B, можем да погледнем нагоре Ce е 0,84.
   • За късите цилиндри коефициентът на съпротивление е добър Cq е 0,8.
   • Изчисли Въпроси: Qs = 0,613 x V = 0,613 x 31,3 = 600 N / m.
   • Определете ключовия фактор. Това е стандартна сграда трябва lw = 1.
   • Вместо уравнението: 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 е натоварването от вятъра, действащо върху антената.
   реклама

Съвети

• Трябва да знаете, че скоростта на вятъра се променя на различни височини от земята. Скоростта на вятъра се увеличава с височината на конструкцията и по-близо до земята, толкова по-нестабилна е промяната, тъй като тя се влияе от конструкциите на земята.
• Не забравяйте, че тази нестабилна вариация ще намали точността на изчисленията на натоварването от вятъра.