DifiTsi.com

Calculați sarcina vântului

Vânt este o masă de aer care în cea mai mare parte se deplasează într-o direcție orizontală de la un anticiclon la o zonă cu presiune scăzută. Vânturile puternice pot fi foarte distructive, deoarece generează presiune pe suprafața unei clădiri. Intensitatea acestei presiuni este sarcina vântului. Impactul vântului depinde de dimensiunea și forma clădirii. Calculul încărcării vântului este necesar pentru proiectarea și construcția clădirilor mai rezistente, mai rezistente la vânt și amplasarea obiectelor, cum ar fi antenele, pe clădiri.

Notă: Exemplele de calcule din acest articol utilizează măsuri imperiale utilizate în mod obișnuit în Statele Unite. Următorul link duce la un site unde puteți introduce unitățile de măsură necesare pentru calcul și, prin urmare, puteți calcula încărcătura vântului în unitățile obișnuite de măsură din Germania:

metodă

Metoda 1
Calculați sarcina vântului cu formula generală

Imaginea intitulată Calculați încărcarea vântului Pasul 1
1
Definiți formula generală. Formula generală pentru încărcarea vântului este F = A x P x Cd în care F forța sau vântul, A aria planificată a obiectului, P presiunea vântului și CD este coeficientul de rezistență.
  • Această ecuație este utilă pentru calcularea încărcării vântului pe un anumit obiect din zona cunoscută.
  • Imaginea intitulată Calculați sarcina vântului Pasul 2
    2
    Înțelegeți variabilele ecuației. Pentru a utiliza corect o ecuație, trebuie să înțelegeți mai întâi ce reprezintă fiecare variabilă și ce unități asociate sunt.
    • A Este zona planificată a obiectului. Este suprafața bidimensională a obiectului tridimensional pe care vântul îl lovește. Unitățile lor sunt de metri patrati (ft2).
    • P este presiunea vântului în kilograme pe picior pătrat sau PSF. Se poate calcula utilizând viteza vântului și un factor de conversie.
    • CD este coeficientul de rezistență pentru un obiect și este determinat pe baza dimensiunii și formei obiectului expus la vânt. El nu are nici o unitate.
  • Imaginea intitulată Calculați încărcarea vântului Pasul 3
    3
    Calculați zona planificată. Zona planificată a obiectului dvs. depinde de forma și dimensiunea sa. Dacă vântul atinge un perete plat, zona planificată este mai ușor de calculat decât dacă obiectul nu este uniform. Zona planificată reprezintă o valoare aproximativă a zonei cu care vântul vine în contact. Nu există nicio formulă pentru a calcula zona planificată, dar o puteți estima cu câteva calcule simple. Unitatea pentru zonă este ft2.
    • Pentru un perete plat, utilizați formula Area = Length x Width (Lățime x Lățime) și măsurați lungimea și lățimea peretelui în care vântul îl lovește.
    • Cu un tub sau o coloană, puteți aborda și suprafața cu lungimea și lățimea. În acest caz, lățimea este diametrul tubului sau coloanei.
  • Imaginea intitulată Calculați sarcina vântului Pasul 4
    4
    Calculați presiunea vântului. Presiunea vântului este prin intermediul ecuației P = 0,00256xV2, unde "V" este viteza vântului în kilometri pe oră (mph). Unitatea pentru presiunea vântului este kilograme pe picior pătrat (psf).
    • De exemplu, dacă viteza vântului este de 70 mph, presiunea vântului este 0.00256 x 702 = 12,5 psf.
    • O alternativă la calcularea presiunii vântului la o anumită viteză a vântului este utilizarea standardului pentru diferite zone eoliene. De exemplu, cea mai mare parte din Statele Unite este în conformitate cu Asociația Industriilor Electronice (EIA), cu o viteză a vântului de 86.6 mph în zona A, dar zonele de coastă ar putea, în zona B (100 mph) sau zona C (111.8 mph) minciună.
  • Imaginea intitulată Calculați încărcarea vântului Pasul 5
    5
    Determinați coeficientul de rezistență pentru obiectul în cauză. Rezistența la aer este forța pură în direcția fluxului datorită presiunii pe suprafața unui obiect. Coeficientul de rezistență al aerului reprezintă rezistența la aer a unui obiect printr-un lichid și depinde de forma, dimensiunea și rugozitatea unui obiect.
    • Coeficientul de tracțiune standard pentru un tub cilindric lung este de 1,2 și 0,8 pentru un cilindru scurt. Acestea se aplică tuburilor de antenă care pot fi găsite pe mai multe clădiri.
    • Coeficientul de tracțiune standard pentru un panou plat, cum ar fi fațada unei clădiri, este de 2,0 pentru un panou plat lung sau 1,4 pentru un panou plat mai scurt.
    • Diferența dintre coeficienții de tracțiune pentru articolele plate și cilindrice este de aproximativ 0,6.
    • Coeficientul de tracțiune standard nu are unități.
  • Imaginea intitulată Calculați sarcina vântului Pasul 6
    6
    Calculați sarcina vântului. Dacă utilizați valorile determinate mai sus, puteți folosi ecuația F = A x P x Cd calculați acum sarcina vântului.
    • De exemplu, să presupunem că doriți să determinați încărcarea vântului cu o viteză de vânt de 70 mph pe o antenă de 3 metri lungime și cu o jumătate de inch în diametru.
    • Începeți prin calcularea zonei planificate. În acest caz A = L x B = 3 ft x (0,5 in x (1 ft / 12 in)) = 0,125 ft2.
    • Calculați presiunea vântului: P = 0,00256 x V2 = 0,00256x702 = 12,5 psf.
    • Pentru un cilindru scurt, coeficientul de rezistență este de 0,8.
    • Inserată în ecuația: F = A x P x Cd = 0,125 x 12,5 x 0,8 = 1,25 lbs.
    • 1.25 lbs reprezintă cantitatea de încărcare a vântului de pe antena.

    • Metoda 2
    Calculați sarcina vântului cu formula Asociației Industriilor Electronice

    Imaginea intitulată Calculați încărcarea vântului Pasul 7
    1
    Definiți formula dezvoltată de Asociația Industriilor Electronice. Formula pentru încărcarea vântului este F = A x P x Cd x Kz x Gh, în care A zona planificată, P presiunea vântului, CD coeficientul de rezistență, lagăr de concentrare coeficientul de expunere și gh este factorul de reacție la rafală. Această formulă ia în considerare câțiva parametri mai mari în sarcina vântului. În general, se utilizează pentru calcularea încărcării vântului pe antene.
  • Imaginea intitulată Calculați sarcina vântului Pasul 8
    2
    Înțelegeți variabilele ecuației. Pentru a utiliza corect o ecuație, trebuie să înțelegeți mai întâi ce reprezintă fiecare variabilă și ce unități asociate sunt.
    • A, P și CD sunt aceleași variabile care sunt utilizate în ecuația generală.
    • "Kz" este coeficientul de expunere și se calculează luând în considerare înălțimea de la sol până la centrul obiectului. Unitățile pentru "Kz" sunt picioarele.
    • gh este factorul de reacție la rafală și este calculat ținând cont de înălțimea totală a obiectului. Unitățile pentru "Gh" sunt 1 / picioare sau picioare-1.
  • Imaginea intitulată Calculați încărcarea vântului Pasul 9
    3
    Calculați zona planificată. Zona planificată a obiectului dvs. depinde de forma și dimensiunea sa. Dacă vântul atinge un perete plat, zona planificată este mai ușor de calculat decât dacă obiectul nu este uniform. Zona planificată reprezintă o valoare aproximativă a zonei cu care vântul vine în contact. Nu există nicio formulă pentru a calcula zona planificată, dar o puteți estima cu câteva calcule simple. Unitatea pentru zonă este ft2.
    • Pentru un perete plat, utilizați formula Area = Length x Width (Lățime x Lățime) și măsurați lungimea și lățimea peretelui în care vântul îl lovește.
    • Cu un tub sau o coloană, puteți aborda și suprafața cu lungimea și lățimea. În acest caz, lățimea este diametrul tubului sau coloanei.
  • Imaginea intitulată Calculați sarcina vântului Pasul 10
    4
    Calculați presiunea vântului. Presiunea vântului este prin intermediul ecuației P = 0,00256xV2, unde "V" este viteza vântului în kilometri pe oră (mph). Unitatea pentru presiunea vântului este kilograme pe picior pătrat (psf).
    • De exemplu, dacă viteza vântului este de 70 mph, presiunea vântului este 0.00256 x 702 = 12,5 psf.
    • O alternativă la calcularea presiunii vântului la o anumită viteză a vântului este utilizarea standardului pentru diferite zone eoliene. De exemplu, cea mai mare parte din Statele Unite este în conformitate cu Asociația Industriilor Electronice (EIA), cu o viteză a vântului de 86.6 mph în zona A, dar zonele de coastă ar putea, în zona B (100 mph) sau zona C (111.8 mph) minciună.
  • Imaginea intitulată Calculați sarcina vântului Pasul 11


    5
    Determinați coeficientul de rezistență pentru obiectul în cauză. Rezistența la aer este forța pură în direcția fluxului datorită presiunii pe suprafața unui obiect. Coeficientul de rezistență al aerului reprezintă rezistența la aer a unui obiect printr-un lichid și depinde de forma, dimensiunea și rugozitatea unui obiect.
    • Coeficientul de tracțiune standard pentru un tub cilindric lung este de 1,2 și 0,8 pentru un cilindru scurt. Acestea se aplică tuburilor de antenă care pot fi găsite pe mai multe clădiri.
    • Coeficientul de tracțiune standard pentru un panou plat, cum ar fi fațada unei clădiri, este de 2,0 pentru un panou plat lung sau 1,4 pentru un panou plat mai scurt.
    • Diferența dintre coeficienții de tracțiune pentru articolele plate și cilindrice este de aproximativ 0,6.
    • Coeficientul de tracțiune standard nu are unități.
  • Imaginea intitulată Calculați sarcina vântului Pasul 12
    6
    Calculați factorul de expunere "Kz". "Kz" vine cu formula [Z / 33](2/7) calculat, unde "z" este înălțimea de la sol până la centrul obiectului.
    • De exemplu, dacă aveți o antenă care este de 3 metri lungime și 48 picioare de la sol, "z" ar fi 46,5 metri.
    • Kz = [z / 33](2/7) = [46,5 / 33](2/7) = 1,1 ft.
  • Imaginea intitulată Calculați sarcina vântului Pasul 13
    7
    Calculați factorul de reacție la rafală "Gh". Factorul de reacție la rafală este dat de ecuație Gh = 0,65 + 0,60 / [(h / 33)(1/7)] calculat, unde "h" este înălțimea obiectului.
    • De exemplu, dacă aveți o antenă de 3 metri lungime și 48 picioare de la sol, Gh = 0,65 + 0,60 / [(h / 33)(1/7)] = 0,65 + 0,60 / (51/33)(1/7) = 1,22 ft-1
  • Imaginea intitulată Calculați sarcina vântului Pasul 14
    8
    Calculați sarcina vântului. Cu valorile de mai sus puteți calcula încărcarea vântului cu ecuația "F = A x P x Cd x Kz x Gh". Introduceți toate variabilele și numărați-le.
    • De exemplu, să presupunem că doriți să determinați încărcarea vântului cu o viteză de vânt de 70 mph pe o antenă de 3 metri lungime și cu o jumătate de inch în diametru. Acesta este situat pe o clădire de 16 m înălțime.
    • Începeți prin calcularea zonei planificate. În acest caz A = L x B = 3 ft x (0,5 in x (1 ft / 12 in)) = 0,125 ft2.
    • Calculați presiunea vântului: P = 0,00256 x V2 = 0,00256x702 = 12,5 psf.
    • Pentru un cilindru scurt, coeficientul de rezistență este de 0,8.
    • Calculați factorul de expunere: Kz = [z / 33](2/7) = [46,5 / 33](2/7) = 1,1 ft.
    • Calculați factorul de reacție la rafală: Gh = 0,65 + 0,60 / [(h / 33)(1/7)] = 0,65 + 0,60 / (3/33)(1/7) = 1,22 ft-1
    • Inserată în ecuația: F = A x P x Cd x Kz x Gh = 0,125 x 12,5 x 0,8 x 1,1 x 1,22 = 1,68 lbs.
    • 1.68 lb este cantitatea de încărcare a vântului de pe antena.

    • Metoda 3
    Calculați sarcina vântului folosind formula Uniform Building Code (UBC) - `97

    Imaginea intitulată Calculați sarcina vântului Pasul 15
    1
    Definiți formula UBC -97. Această formulă a fost dezvoltată în 1997 ca parte a Codului uniform al clădirii (UBC) pentru calcularea încărcării vântului. Formula este "F = A x P", unde "A" este zona planificată, iar "P" este presiunea vântului. Cu toate acestea, această formulă conține un calcul alternativ al presiunii vântului.
    • Presiunea vântului (PSF) ca „P = Ce x Cq x Q x Iw“ este calculat, unde „Ce“ înălțimea, expunerea și răspunsul la rafala factor combinat, „CQ“, un coeficient de presiune (aceasta corespunde coeficientul de rezistență în cele două ecuații anterioare) "Qs" este presiunea vântului și "Iw" este factorul de importanță. Toate aceste valori pot fi calculate sau obținute din tabelele corespunzătoare.
  • Imaginea intitulată Calculați sarcina vântului Pasul 16
    2
    Calculați zona planificată. Zona planificată a obiectului dvs. depinde de forma și dimensiunea sa. Dacă vântul atinge un perete plat, zona planificată este mai ușor de calculat decât dacă obiectul nu este uniform. Zona planificată reprezintă o valoare aproximativă a zonei cu care vântul vine în contact. Nu există nicio formulă pentru a calcula zona planificată, dar o puteți estima cu câteva calcule simple. Unitatea pentru zonă este ft2.
    • Pentru un perete plat, utilizați formula Area = Length x Width (Lățime x Lățime) și măsurați lungimea și lățimea peretelui în care vântul îl lovește.
    • Cu un tub sau o coloană, puteți aborda și suprafața cu lungimea și lățimea. În acest caz, lățimea este diametrul tubului sau coloanei.
  • Imaginea intitulată Calculați sarcina vântului Pasul 17
    3
    Determinați "Ce", factorul de altitudine, expunere și rafală combinat. Această valoare este aleasă pe baza Tabelului 16-G al UBC și ia în considerare trei expuneri de teren cu diferite înălțimi și valori "Ce" pentru fiecare dintre acestea.
    • "Expunerea-B este teren cu clădiri, arbori sau alte neregularități de suprafață care acoperă cel puțin 20% din suprafața înconjurătoare și se extind la 1,6 kilometri sau mai mult de la sit."
    • Expunerea C conține un teren care este plat și în general deschis și se întinde pe o distanță de 0,8 km sau mai mult de la locație. "
    • "Expunerea D este cea mai puternică cu viteze de vânt la sol de 129 km / h sau mai mari și un teren care este plat, fără obstacole și adiacent la corpuri mari de apă.
  • Imaginea intitulată Calculați sarcina vântului Pasul 18
    4
    Determinați coeficientul de presiune pentru obiectul în cauză. Coeficientul de presiune "Cq" este același cu coeficientul de rezistență ("Cd"). Rezistența la aer este forța pură în direcția fluxului datorită presiunii pe suprafața unui obiect. Coeficientul de rezistență al aerului reprezintă rezistența la aer a unui obiect printr-un lichid și depinde de forma, dimensiunea și rugozitatea unui obiect.
    • Coeficientul de tracțiune standard pentru un tub cilindric lung este de 1,2 și 0,8 pentru un cilindru scurt. Acestea se aplică tuburilor de antenă care pot fi găsite pe mai multe clădiri.
    • Coeficientul de tracțiune standard pentru un panou plat, cum ar fi fațada unei clădiri, este de 2,0 pentru un panou plat lung sau 1,4 pentru un panou plat mai scurt.
    • Diferența dintre coeficienții de tracțiune pentru articolele plate și cilindrice este de aproximativ 0,6.
    • Coeficientul de tracțiune standard nu are unități.
  • Imaginea intitulată Calculați sarcina vântului Pasul 19
    5
    Determinați presiunea vântului. "Qs" este presiunea vântului și corespunde calculului presiunii vântului din ecuațiile anterioare: Qs = 0,00256 x V2, în care V viteza vântului este în mile pe oră (mph).
    • De exemplu, dacă viteza vântului este de 70 mph, presiunea vântului este 0.00256 x 702 = 12,5 psf.
    • O alternativă la acest calcul este utilizarea standardului pentru diferite zone eoliene. De exemplu, cea mai mare parte din Statele Unite este în conformitate cu Asociația Industriilor Electronice (EIA), cu o viteză a vântului de 86.6 mph în zona A, dar zonele de coastă ar putea, în zona B (100 mph) sau zona C (111.8 mph) minciună.
  • Imaginea intitulată Calculați sarcina vântului Pasul 20
    6
    Determinați factorul de importanță. "Iw" este factorul de importanță și poate fi determinat folosind Tabelul 16-K al UBC. Este un multiplicator utilizat la calcularea încărcărilor care ia în considerare utilizarea clădirii. Dacă o clădire conține materiale periculoase, factorul său de importanță este mai mare decât cel al unei clădiri tradiționale.
    • Calculele pentru clădirile standard utilizează factorul de importanță 1.
  • Imaginea intitulată Calculați sarcina vântului Pasul 21
    7
    Calculați sarcina vântului. Cu valorile de mai sus, puteți calcula încărcarea vântului folosind ecuația "F = A x P = A x Ce x Cq x Qs x Iw". Introduceți toate variabilele și numărați-le.
    • De exemplu, să presupunem că doriți să determinați încărcarea vântului cu o viteză de vânt de 70 mph pe o antenă de 3 metri lungime și cu o jumătate de inch în diametru. Acesta este situat pe o clădire standard de 16 m, într-o zonă cu un amplasament Exposure B.
    • Începeți prin calcularea zonei planificate. În acest caz A = L x B = 3 ft x (0,5 in x (1 ft / 12 in)) = 0,125 ft2.
    • determina Ce. Pe baza tabelului 16-G, înălțimea de 48 ft și terenul de expunere B este Ce 0.84.
    • Pentru un cilindru scurt, coeficientul de tracțiune sau "Cq" este de 0,8.
    • calcula QS: Qs = 0,00256 x V2 = 0,00256x702 = 12,5 psf.
    • Determinați factorul de importanță. Aceasta este o clădire standard, deci "Iw" este 1.
    • Inserată în ecuația: F = A x P = A x Ce x Cq x Qs x Iw = 0,125 x 0,84 x 0,8 x 12,5 x 1 = 1,05 lbs.
    • 1.05 lbs reprezintă cantitatea de încărcare a vântului de pe antena.

    • Sfaturi

    • Trebuie să știți că viteza vântului variază la distanțe diferite față de sol. Viteza vântului crește cu înălțimea clădirii și este mai puțin previzibilă mai aproape de sol. Asta pentru că este influențat de interacțiunea cu lucrurile de pe teren.
    • Rețineți că această imprevizibilitate poate face dificilă efectuarea unor calcule exacte ale vântului.
    Distribuiți pe rețelele sociale:

    înrudit