Content

• Passos
• Consells

El vent és un flux d’aire que es mou en una direcció gairebé horitzontal d’alta pressió a baixa pressió. Els vents forts poden causar grans danys, ja que pressionen la superfície d’una estructura. La intensitat d’aquesta pressió s’anomena càrrega del vent. La influència del vent depèn de la mida i la forma de l’estructura. La càrrega del vent és un paràmetre necessari per poder dissenyar, construir edificis amb una millor seguretat i resistència al vent, i instal·lar objectes al terrat de l’edifici, com ara antenes.

Passos

Mètode 1 de 3: calculeu la càrrega del vent mitjançant la fórmula general

1. 

   Determineu la fórmula generalitzada. La fórmula per calcular la càrrega del vent és F = A x P x Cd, Dins F és la força del vent o la càrrega del vent, A és la zona projectada, Pàg és la pressió del vent i CD és el coeficient d'arrossegament. Aquesta equació és útil per estimar la càrrega del vent sobre un objecte determinat, però no compleix els requisits dels codis de construcció per al disseny d'un edifici nou.

2. 

   
   
   Cerqueu l'àrea projectada A. Aquesta és la zona de la superfície bidimensional que bufa el vent. Per a una anàlisi més precisa, heu de repetir el càlcul de cada costat de l'edifici. Per exemple, si el costat oest de l'edifici fa 20 m, substituïu aquest valor A per calcular la càrrega del vent a la banda oest.
   • La fórmula de l'àrea depèn de la forma de la superfície. Per a parets planes, utilitzeu la fórmula Àrea = longitud x alçada. Aproximar l'àrea de la superfície de la columna mitjançant la fórmula Àrea = diàmetre x alçada.
   • Al sistema SI, heu de mesurar A en metres quadrats (m).
   • En les mesures imperials, heu de mesurar A en peus quadrats (peus).

3. 

   
   
   Calculeu la pressió del vent. La fórmula senzilla per calcular la pressió imperial del vent ponderada en P (lliures / peus quadrats) és, aquí V és la velocitat del vent en milles per hora (mph). Per trobar la pressió del vent al sistema SI (Newton / metre quadrat), utilitzeu i mesureu la velocitat V en metres per segon.
   • Aquesta fórmula es deriva del conjunt estàndard de l'Associació Americana d'Enginyers Civils. El factor 0,00256 és el resultat d’un càlcul basat en valors típics de densitat d’aire i acceleració gravitatòria.
   • Els enginyers utilitzen una fórmula més precisa per considerar factors com el terreny circumdant i el tipus d’edifici. Podeu trobar la fórmula de càlcul al conjunt estàndard ASCE 7-05 o utilitzar la fórmula UBC següent.
   • Si no sabeu quina és la velocitat del vent, comproveu la velocitat del vent més alta a la zona segons els estàndards de l'Associació Electrònica de Negocis (EIA). Per exemple, la major part dels Estats Units es troba a la zona A amb una velocitat del vent de 38,7 m / s, però les zones costaneres es troben a la zona B (44,7 m / s) o a la zona C (50 m / s).

4. 

   
   
   Determineu el coeficient de resistència de l'objecte considerat. La força d'arrossegament és la força del vent que actua sobre l'edifici, governada per la forma de l'edifici, la rugositat de la superfície i molts altres factors. Els enginyers solen mesurar la resistència directament mitjançant experiments, però si voleu fer una estimació podeu cercar el coeficient d’arrossegament típic de les formes dels objectes. Per exemple:
   • El coeficient d’arrossegament estàndard per als cilindres llargs és d’1,2 i per als cilindres curts és de 0,8. Aquests factors s’apliquen a pilones portadores d’antena en molts edificis.
   • El coeficient d’arrossegament estàndard per a panells plans com ara les cares de construcció és de 2,0 per a fulls llargs plans o 1,4 per a panells plans curts.
   • El coeficient d'arrossegament no té unitats.

5. 

   Calculeu la càrrega del vent. Utilitzant els valors trobats anteriorment, ara podeu calcular la càrrega del vent mitjançant una equació F = A x P x Cd.
6. Suposem que voleu calcular la càrrega del vent que actua sobre una antena que fa 1 metre de longitud i 2 cm de diàmetre i que tingui una velocitat del vent de 31,3 m / s.
   • Comenceu estimant l’àrea projectada. En aquest cas,
   • Calculeu la pressió del vent :.
   • Per als cilindres curts, el coeficient d’arrossegament és de 0,8.
   • En lloc de l'equació:
   • 9,6 N és la càrrega del vent que actua sobre l’antena.
   publicitat

Mètode 2 de 3: calculeu la càrrega del vent mitjançant la fórmula de la Electronic Business Association

1. 

   Identifiqueu la fórmula desenvolupada per l'Associació de Negocis Electrònics. La fórmula per calcular la càrrega del vent és F = A x P x Cd x Kz x Gh, Dins A àrea de projecció, Pàg és la pressió del vent, CD és el coeficient d'arrossegament, Kz és el coeficient d'exposició i GH és el coeficient de retrocés del vent. Aquesta fórmula de càrrega del vent té en compte diversos paràmetres addicionals i sovint s’utilitza per calcular la càrrega del vent que actua sobre l’antena.

2. 

   Comprendre les variables de les fórmules. Per utilitzar aquesta fórmula amb eficàcia, primer heu d’entendre el significat de cada variable i la seva unitat.
   • A, Pàg i CD té el mateix significat que a la fórmula generalitzada.
   • Kz és el coeficient d’exposició i es calcula des de l’alçada des del terra fins al punt mitjà de l’objecte. La unitat de Kz és el metre.
   • GH és el coeficient de retrocés i es calcula per l'alçada total de l'objecte. La unitat de GH és 1 / m o m.

3. 

   Determineu l’àrea projectada. La superfície projectada d’un objecte depèn de la seva forma i mida. Si el vent bufa contra una paret plana, la zona projectada és més fàcil de projectar que un objecte circular. La superfície projectada serà aproximadament igual a la superfície exposada al vent. No hi ha cap fórmula per calcular l'àrea de la vista, però podeu calcular-la amb alguns càlculs bàsics. La unitat d’àrea és m.
   • Per a parets planes, utilitzeu la fórmula Àrea = longitud x amplada i mesureu la longitud i l’amplada de la paret on bufa el vent.
   • Per a cilindres o columnes, podeu aproximar l’àrea per longitud i amplada. En aquest cas, l’amplada és el diàmetre del cilindre o columna.

4. 

   Calculeu la pressió del vent. La pressió del vent es calcula segons la fórmula P = 0,613 x V, Dins V és la velocitat del vent en metres per segon (m / s). La unitat de pressió del vent és Newton per metre quadrat (N / m).
   • Per exemple, si la velocitat del vent és de 31,3 m / s, la pressió del vent és de 0,613 x 31,3 = 600 N / m.
   • Una altra manera de calcular la pressió del vent a una velocitat particular és utilitzar els estàndards de velocitat del vent en diferents àrees geogràfiques. Per exemple, segons l'Associació Electrònica de Negocis (EIA), la majoria dels Estats Units a la regió A tenen una velocitat del vent de 38,7 m / s, però les zones costaneres es troben a la zona B (44,7 m / s). ) o zona C (50 m / s).

5. 

   Determineu el coeficient de resistència de l'objecte considerat. La força d’arrossegament és la força del vent que actua en la direcció de fer volar la superfície de l’objecte. El coeficient d’arrossegament representa la resistència d’un objecte al fluid i depèn de la forma, la mida i la rugositat de l’objecte.
   • El coeficient d’arrossegament estàndard per als cilindres llargs és d’1,2 i per als cilindres curts és de 0,8, que s’aplica habitualment als pals d’antena de molts edificis.
   • El coeficient d’arrossegament estàndard per a panells plans com ara les cares de construcció és de 2,0 per a fulls llargs plans o 1,4 per a panells plans curts.
   • La diferència entre el coeficient de resistència de la placa plana i el cilindre és aproximadament de 0,6.
   • El coeficient d'arrossegament no té unitats.

6. 

   Calculeu el coeficient d’exposició Kz.Kz es calcula mitjançant la fórmula en què z és l’alçada des del terra fins al punt mig de l’objecte.
   • Per exemple, si teniu una antena que fa 1 metre de llargada i 15 metres del terra, z serà de 14,5 m.
   • Kz = = = 0,8 m.

7. 

   Calculeu el coeficient de retrocés del vent GH. El coeficient de retrocés del vent es calcula mitjançant la fórmula Gh = 0,65 + 0,6 /, Dins H és l'altura de l'objecte.
   • Per exemple, si teniu una antena que fa 1 metre de llargada i 15 metres del terra, Gh = 0,65 + 0,6 / = 0,65 + 0,6 / = 1,32 m

8. 

   Calculeu la càrrega del vent. Utilitzant els valors trobats anteriorment, ara podeu calcular la càrrega del vent mitjançant una equació F = A x P x Cd x Kz x Gh. Connecteu els valors a les variables i feu càlculs.
   • Suposem que voleu calcular la càrrega del vent que actua sobre una antena que mesura 1 metre de longitud i 2 cm de diàmetre i que té una velocitat del vent de 31,3 m / s. L'antena es troba a la part superior d'un edifici de 15 metres d'alçada.
   • Comenceu calculant l'àrea projectada. En aquest cas, A = l x w = 1 m x 0,02 m = 0,02 m.
   • Calculeu la pressió del vent: P = 0,613 x V = 0,613 x 31,3 = 600 N / m.
   • Per als cilindres curts, el coeficient d’arrossegament és de 0,8.
   • Calculeu el coeficient d’exposició: Kz = = = 0,8 m.
   • Calculeu el coeficient de retrocés del vent: Gh = 0,65 + 0,60 / = 0,65 + 0,60 / = 1,32 m
   • En lloc de l'equació: 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 és la càrrega del vent que actua sobre l’antena.
   publicitat

Mètode 3 de 3: calculeu la càrrega del vent mitjançant la fórmula del conjunt estàndard UBC-97 (Uniform Building Code)

1. 

   Determineu la fórmula de la UBC-97. Aquesta fórmula es va construir el 1997 a la norma UBC (Uniform Building Code) per al càlcul de la càrrega del vent. La fórmula és F = A x P, Dins A és la zona projectada i Pàg pressió del vent; però aquesta fórmula té una altra manera de calcular la pressió del vent.
   • La pressió del vent (N / m) es calcula mitjançant la fórmula P = Ce x Cq x Qs x Iw, Dins Ce és el factor combinat de l'alçada, l'exposició i el retrocés del vent, Cq és el coeficient de pressió (equivalent al coeficient d'arrossegament en les dues equacions anteriors), Qs és la pressió estancada del vent i lw és el factor important. Tots aquests valors es poden calcular o buscar a les taules corresponents.

2. 

   Determineu l’àrea projectada. La superfície projectada d’un objecte depèn de la seva forma i mida. Si el vent bufa contra una paret plana, la zona projectada és més fàcil de projectar que un objecte circular. La superfície projectada serà aproximadament igual a la superfície exposada al vent. No hi ha cap fórmula per calcular l'àrea de la vista, però podeu calcular-la amb alguns càlculs bàsics. La unitat d’àrea és m.
   • Per a parets planes, utilitzeu la fórmula Àrea = longitud x amplada i mesureu la longitud i l’amplada de la paret on bufa el vent.
   • Per a cilindres o columnes, podeu aproximar l’àrea per longitud i amplada. En aquest cas, l’amplada és el diàmetre del cilindre o columna.

3. 

   Determinat Ce, coeficient combinat d’altura, exposició i retrocés del vent. Aquest valor es busca a partir de la taula 16-G de la UBC i considera tres tipus d’exposició relacionats amb el terreny, amb alçades i valors. Ce diferents per a cada model.
   • "L'exposició tipus B és un terreny amb cases, arbres o altres desnivells, que cobreix almenys el 20% de la zona circumdant i s'estén des d'1,6 km o més des de la ubicació considerada."
   • "El contacte tipus C és pla i generalment ben ventilat, s'estén 0,8 km o més des del lloc de consideració."
   • "El tipus d'exposició en D és el terreny més afectat, té una velocitat mitjana del vent de 129 km / h o superior i un terreny pla sense obstruccions, envoltat de grans aigües".

4. 

   Determineu el coeficient de pressió de l'objecte considerat. Coeficient de pressió Cq és similar al coeficient d'arrossegament CD. La força d’arrossegament és la força del vent que actua en la direcció de fer volar la superfície de l’objecte. El coeficient d’arrossegament representa la resistència d’un objecte al fluid i depèn de la forma, la mida i la rugositat de l’objecte.
   • El coeficient d’arrossegament estàndard per als cilindres llargs és d’1,2 i per als cilindres curts és de 0,8, que s’aplica habitualment als pals d’antena de molts edificis.
   • El coeficient d’arrossegament estàndard per a panells plans com ara les cares de construcció és de 2,0 per a fulls llargs plans o 1,4 per a panells plans curts.
   • La diferència entre el coeficient de resistència de la placa plana i el cilindre és aproximadament de 0,6.
   • El coeficient d'arrossegament no té unitats.

5. 

   Determineu la pressió estancada del vent.Qs és la pressió del vent estancada i es calcula de manera similar al càlcul de la pressió del vent en les equacions anteriors: Qs = 0,613 x V, Dins V és la velocitat del vent en metres per segon (m / s).
   • Per exemple, si la velocitat del vent és de 31 m / s, la pressió del vent estancada és de 0,613 x V = 0,613 x 31,3 = 600 N / m.
   • Una altra manera és utilitzar els estàndards de velocitat del vent en diferents àrees geogràfiques. Per exemple, segons l'Associació Electrònica de Negocis (EIA), la majoria dels Estats Units a la regió A tenen una velocitat del vent de 38,7 m / s, però les zones costaneres es troben a la zona B (44,7 m / s). ) o zona C (50 m / s).

6. 

   Determineu el factor clau.lw és un coeficient important i es pot buscar des de la taula 16-K de la UBC. És un factor multiplicador que s’utilitza per calcular la càrrega per tenir en compte els factors d’ús de l’edifici. Si un edifici conté materials perillosos, el factor crític serà superior al d’un edifici d’ús general.
   • Els càlculs d’un edifici amb un ús estàndard tindran un factor d’1.

7. 

   Calculeu la càrrega del vent. Utilitzant els valors trobats anteriorment, ara podeu calcular la càrrega del vent mitjançant una equació F = A x P = A x Ce x Cq x Qs x Iw . Connecteu els valors a les variables i feu càlculs.
   • Suposem que voleu calcular la càrrega del vent que actua sobre una antena d’un metre de llarg i 2 cm de diàmetre, 31 m / s de velocitat del vent. L'antena es col·loca a la part superior d'un edifici de 15 m d'alçada en una zona amb el terreny de contacte tipus B.
   • Comenceu calculant l'àrea projectada. En aquest cas, A = l x w = 1 m x 0,02 m = 0,02 m.
   • Determinat Ce. Segons la taula 16-G, utilitzant una alçada de 15 mi una topografia de contacte tipus B, podem mirar cap amunt Ce és de 0,84.
   • Per als cilindres curts, el coeficient d’arrossegament és bo Cq és de 0,8.
   • Calcular Qs: Qs = 0,613 x V = 0,613 x 31,3 = 600 N / m.
   • Determineu el factor clau. Aquest és un edifici estàndard que hauria de fer lw = 1.
   • En lloc de l'equació: 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 és la càrrega del vent que actua sobre l’antena.
   publicitat

Consells

• Heu de saber que la velocitat del vent canvia a diferents altituds del terra. La velocitat del vent augmenta amb l’alçada de l’estructura i més a prop del terra, el canvi és més erràtic, ja que es veu afectat per les estructures del terra.
• Recordeu que és aquesta variació erràtica la que reduirà la precisió dels càlculs de la càrrega del vent.