Περιεχόμενο

• Βήματα
• Συμβουλή

Ο άνεμος είναι ένα ρεύμα αέρα που κινείται σχεδόν σε οριζόντια κατεύθυνση από υψηλή πίεση σε χαμηλή πίεση. Οι ισχυροί άνεμοι μπορούν να προκαλέσουν μεγάλη ζημιά καθώς ασκεί πίεση στην επιφάνεια μιας κατασκευής. Η ένταση αυτής της πίεσης ονομάζεται φορτίο ανέμου. Η επίδραση του ανέμου εξαρτάται από το μέγεθος και το σχήμα της κατασκευής. Το φορτίο ανέμου είναι μια απαραίτητη παράμετρος για να είναι σε θέση να σχεδιάζει, να κατασκευάζει κτίρια με καλύτερη ασφάλεια και αντοχή στον άνεμο και να εγκαθιστά αντικείμενα στην οροφή του κτιρίου, όπως κεραίες.

Βήματα

Μέθοδος 1 από 3: Υπολογίστε το φορτίο ανέμου χρησιμοποιώντας τον γενικό τύπο

1. 

   Προσδιορίστε τον γενικευμένο τύπο. Ο τύπος για τον υπολογισμό του ανέμου είναι F = Α x Π x Cd, Μέσα φά είναι αιολική δύναμη ή αιολικό φορτίο, ΕΝΑ είναι η προβλεπόμενη περιοχή, Π είναι η πίεση του ανέμου, και CD είναι ο συντελεστής έλξης. Αυτή η εξίσωση είναι χρήσιμη για την εκτίμηση του φορτίου ανέμου σε ένα δεδομένο αντικείμενο, αλλά δεν πληροί τις απαιτήσεις των κωδικών δόμησης για το σχεδιασμό ενός νέου κτιρίου.

2. 

   
   
   Βρείτε την προβαλλόμενη περιοχή ΕΝΑ. Αυτή είναι η περιοχή της δισδιάστατης επιφάνειας που φυσάει ο άνεμος. Για πιο ακριβή ανάλυση, πρέπει να επαναλάβετε τον υπολογισμό για κάθε πλευρά του κτιρίου. Για παράδειγμα, εάν η δυτική πλευρά του κτηρίου είναι 20 μέτρα, αντικαταστήστε αυτήν την τιμή ΕΝΑ για τον υπολογισμό του φορτίου ανέμου στη δυτική πλευρά.
   • Ο τύπος για την περιοχή εξαρτάται από το σχήμα της επιφάνειας. Για επίπεδα τοιχώματα, χρησιμοποιήστε τον τύπο Περιοχή = μήκος x ύψος. Κατά προσέγγιση η επιφάνεια της στήλης χρησιμοποιώντας τον τύπο Περιοχή = διάμετρος x ύψος.
   • Στο σύστημα SI, πρέπει να μετρήσετε ΕΝΑ σε τετραγωνικό μέτρο (m).
   • Στις αυτοκρατορικές μετρήσεις, πρέπει να μετρήσετε ΕΝΑ σε τετραγωνικά πόδια (ft).

3. 

   
   
   Υπολογίστε την πίεση του ανέμου. Ο απλός τύπος για τον υπολογισμό της αυτοκρατορικής πίεσης ανέμου (λίβρες / τετραγωνικά πόδια) είναι, εκεί Β είναι η ταχύτητα του ανέμου σε μίλια ανά ώρα (mph). Για να βρείτε την πίεση του ανέμου στο σύστημα SI (Newton / τετραγωνικό μέτρο), χρησιμοποιείτε και μετράτε την ταχύτητα Β σε μέτρα ανά δευτερόλεπτο.
   • Αυτός ο τύπος προέρχεται από το τυποποιημένο σύνολο της Αμερικανικής Ένωσης Πολιτικών Μηχανικών. Ο συντελεστής 0,00256 είναι το αποτέλεσμα ενός υπολογισμού που βασίζεται σε τυπικές τιμές πυκνότητας αέρα και επιτάχυνσης βαρύτητας.
   • Οι μηχανικοί χρησιμοποιούν μια πιο ακριβή φόρμουλα για να λάβουν υπόψη παράγοντες όπως το περιβάλλον έδαφος και ο τύπος του κτιρίου. Μπορείτε να βρείτε τον τύπο υπολογισμού στο πρότυπο σύνολο ASCE 7-05 ή να χρησιμοποιήσετε τον τύπο UBC παρακάτω.
   • Εάν δεν γνωρίζετε ποια είναι η ταχύτητα του ανέμου, ελέγξτε την υψηλότερη ταχύτητα ανέμου στην περιοχή σύμφωνα με τα πρότυπα της Electronic Business Association (ΕΠΕ). Για παράδειγμα, οι περισσότερες Ηνωμένες Πολιτείες βρίσκονται στη Ζώνη Α με ταχύτητες ανέμου 38,7 m / s, αλλά οι παράκτιες περιοχές βρίσκονται στη Ζώνη Β (44,7 m / s) ή στη Ζώνη C (50 m / s).

4. 

   
   
   Προσδιορίστε τον συντελεστή αντίστασης του υπό εξέταση αντικειμένου. Η δύναμη έλξης είναι η δύναμη του ανέμου που δρα στο κτίριο, που διέπεται από το σχήμα του κτιρίου, την τραχύτητα της επιφάνειας και πολλούς άλλους παράγοντες. Οι μηχανικοί συχνά μετρούν την αντίσταση απευθείας μέσω πειραμάτων, αλλά αν θέλετε να εκτιμήσετε, μπορείτε να αναζητήσετε τον τυπικό συντελεστή οπισθέλκουσας για τη γεωμετρία αντικειμένων. Για παράδειγμα:
   • Ο τυπικός συντελεστής οπισθέλκουσας για μεγάλους κυλίνδρους είναι 1,2 και για κοντούς κυλίνδρους είναι 0,8. Αυτοί οι παράγοντες ισχύουν για πυλώνες συγκράτησης κεραίας σε πολλά κτίρια.
   • Ο τυπικός συντελεστής οπισθέλκουσας για επίπεδα πάνελ, όπως οι όψεις κτιρίου είναι 2,0 για μακριά επίπεδα φύλλα, ή 1,4 για κοντές επίπεδες πλάκες.
   • Ο συντελεστής έλξης δεν έχει μονάδες.

5. 

   Υπολογίστε το φορτίο ανέμου. Χρησιμοποιώντας τις παραπάνω τιμές, μπορείτε τώρα να υπολογίσετε το φορτίο ανέμου χρησιμοποιώντας μια εξίσωση F = A x P x Cd.
6. Ας υποθέσουμε ότι θέλετε να υπολογίσετε το φορτίο ανέμου που λειτουργεί σε μια κεραία μήκους 1 μέτρου και διαμέτρου 2 cm και ταχύτητα ανέμου 31,3 m / s.
   • Ξεκινήστε εκτιμώντας την προβαλλόμενη περιοχή. Σε αυτήν την περίπτωση,
   • Υπολογίστε την πίεση του ανέμου :.
   • Για κοντούς κυλίνδρους, ο συντελεστής οπισθέλκουσας είναι 0,8.
   • Αντί της εξίσωσης:
   • 9,6 N είναι το φορτίο ανέμου που ενεργεί στην κεραία.
   διαφήμιση

Μέθοδος 2 από 3: Υπολογίστε το φορτίο ανέμου χρησιμοποιώντας τον τύπο του Electronic Business Association

1. 

   Προσδιορίστε τον τύπο που αναπτύχθηκε από το Electronic Business Association. Ο τύπος για τον υπολογισμό του ανέμου είναι F = A x P x Cd x Kz x Gh, Μέσα ΕΝΑ περιοχή προβολής, Π είναι η πίεση του ανέμου, CD είναι ο συντελεστής έλξης, Κζ είναι ο συντελεστής έκθεσης και GH είναι ο συντελεστής ανάκρουσης ανέμου. Αυτή η φόρμουλα ανέμου λαμβάνει υπόψη αρκετές επιπλέον παραμέτρους και χρησιμοποιείται συχνά για τον υπολογισμό του φορτίου ανέμου που λειτουργεί στην κεραία.

2. 

   Κατανοήστε τις μεταβλητές στους τύπους. Για να χρησιμοποιήσετε αποτελεσματικά αυτόν τον τύπο, πρέπει πρώτα να κατανοήσετε την έννοια κάθε μεταβλητής και της μονάδας της.
   • ΕΝΑ, Π και CD έχει την ίδια έννοια όπως στον γενικευμένο τύπο.
   • Κζ είναι ο συντελεστής έκθεσης και υπολογίζεται από το ύψος από το έδαφος έως το μεσαίο σημείο του αντικειμένου. Η μονάδα του Κζ είναι ο μετρητής.
   • GH είναι ο συντελεστής ανάκρουσης και υπολογίζεται από το συνολικό ύψος του αντικειμένου. Η μονάδα του GH είναι 1 / m ή m.

3. 

   Προσδιορίστε την προβαλλόμενη περιοχή. Η προβαλλόμενη περιοχή ενός αντικειμένου εξαρτάται από το σχήμα και το μέγεθός του. Εάν ο άνεμος φυσά σε επίπεδο τοίχο, η προβαλλόμενη περιοχή είναι ευκολότερη από ένα κυκλικό αντικείμενο. Η προβαλλόμενη περιοχή θα είναι περίπου ίση με την περιοχή που εκτίθεται ο άνεμος. Δεν υπάρχει τύπος για τον υπολογισμό της περιοχής της προβολής, αλλά μπορείτε να το εκτιμήσετε με μερικούς βασικούς υπολογισμούς. Η μονάδα της περιοχής είναι m.
   • Για επίπεδες τοίχους, χρησιμοποιήστε τον τύπο Περιοχή = μήκος x πλάτος και μετρήστε το μήκος και το πλάτος του τοίχου όπου φυσά ο άνεμος.
   • Για κυλίνδρους ή στήλες, μπορείτε να προσεγγίσετε την περιοχή κατά μήκος και πλάτος. Σε αυτήν την περίπτωση, το πλάτος είναι η διάμετρος του κυλίνδρου ή της στήλης.

4. 

   Υπολογίστε την πίεση του ανέμου. Η πίεση του ανέμου υπολογίζεται σύμφωνα με τον τύπο P = 0,613 x Β, Μέσα Β είναι η ταχύτητα του ανέμου σε μέτρα ανά δευτερόλεπτο (m / s). Η μονάδα της πίεσης ανέμου είναι Newton ανά τετραγωνικό μέτρο (N / m).
   • Για παράδειγμα, εάν η ταχύτητα του ανέμου είναι 31,3 m / s, τότε η πίεση του ανέμου είναι 0,613 x 31,3 = 600 N / m.
   • Ένας άλλος τρόπος για τον υπολογισμό της πίεσης του ανέμου σε μια συγκεκριμένη ταχύτητα είναι να χρησιμοποιήσετε πρότυπα ταχύτητας ανέμου σε διαφορετικές γεωγραφικές περιοχές. Για παράδειγμα, σύμφωνα με την Electronic Business Association (EIA), οι περισσότερες Ηνωμένες Πολιτείες στην περιοχή Α έχουν ταχύτητες ανέμου 38,7 m / s, αλλά οι παράκτιες περιοχές βρίσκονται στη ζώνη B (44,7 m / s). ) ή Ζώνη C (50 m / s).

5. 

   Προσδιορίστε τον συντελεστή αντίστασης του υπό εξέταση αντικειμένου. Η δύναμη έλξης είναι η δύναμη του ανέμου που ενεργεί προς την κατεύθυνση του φυσήματος στην επιφάνεια του αντικειμένου. Ο συντελεστής έλξης αντιπροσωπεύει την αντίσταση ενός αντικειμένου στο ρευστό και εξαρτάται από το σχήμα, το μέγεθος και την τραχύτητα του αντικειμένου.
   • Ο τυπικός συντελεστής οπισθέλκουσας για μεγάλους κυλίνδρους είναι 1,2 και για κοντούς κυλίνδρους είναι 0,8, ο οποίος εφαρμόζεται συνήθως σε στύλους κεραιών σε πολλά κτίρια.
   • Ο τυπικός συντελεστής οπισθέλκουσας για επίπεδα πάνελ, όπως οι όψεις κτιρίου είναι 2,0 για μακριά επίπεδα φύλλα, ή 1,4 για κοντές επίπεδες πλάκες.
   • Η διαφορά μεταξύ του συντελεστή αντίστασης της επίπεδης πλάκας και του κυλίνδρου είναι περίπου 0,6.
   • Ο συντελεστής έλξης δεν έχει μονάδες.

6. 

   Υπολογίστε τον συντελεστή έκθεσης Κζ.Κζ υπολογίζεται με τον τύπο στον οποίο ζ είναι το ύψος από το έδαφος έως το μεσαίο σημείο του αντικειμένου.
   • Για παράδειγμα, εάν έχετε κεραία μήκους 1 μέτρου και 15 μέτρων από το έδαφος, ζ θα είναι 14,5 μ.
   • Kz = = = 0,8 μ.

7. 

   Υπολογίστε τον συντελεστή ανάκρουσης ανέμου GH. Ο συντελεστής ανάκτησης ανέμου υπολογίζεται από τον τύπο Gh = 0,65 + 0,6 /, Μέσα Η είναι το ύψος του αντικειμένου.
   • Για παράδειγμα, εάν έχετε κεραία μήκους 1 μέτρου και 15 μέτρων από το έδαφος, Gh = 0,65 + 0,6 / = 0,65 + 0,6 / = 1,32 m

8. 

   Υπολογίστε το φορτίο ανέμου. Χρησιμοποιώντας τις παραπάνω τιμές, μπορείτε τώρα να υπολογίσετε το φορτίο ανέμου χρησιμοποιώντας μια εξίσωση F = A x P x Cd x Kz x Gh. Συνδέστε τις τιμές στις μεταβλητές και εκτελέστε υπολογισμούς.
   • Ας υποθέσουμε ότι θέλετε να υπολογίσετε το φορτίο ανέμου που λειτουργεί σε μια κεραία μήκους 1 μέτρου και 2 εκατοστών και έχει ταχύτητα ανέμου 31,3 m / s. Η κεραία βρίσκεται στην κορυφή ενός κτηρίου ύψους 15 μέτρων.
   • Ξεκινήστε υπολογίζοντας την προβαλλόμενη περιοχή. Σε αυτήν την περίπτωση, A = l x β = 1 m x 0,02 m = 0,02 m.
   • Υπολογίστε την πίεση του ανέμου: P = 0,613 x Β = 0,613 x 31,3 = 600 N / m.
   • Για κοντούς κυλίνδρους, ο συντελεστής οπισθέλκουσας είναι 0,8.
   • Υπολογίστε τον συντελεστή έκθεσης: Kz = = = 0,8 μ.
   • Υπολογίστε τον συντελεστή ανάκρουσης ανέμου: Gh = 0,65 + 0,60 / = 0,65 + 0,60 / = 1,32 μ
   • Αντί της εξίσωσης: F = A x P x Cd x Kz x Gh = 0,02 χ 600 χ 0,8 χ 0,8 χ 1,32 = 10 Β.
   • 10 N είναι το φορτίο ανέμου που ενεργεί στην κεραία.
   διαφήμιση

Μέθοδος 3 από 3: Υπολογίστε το φορτίο ανέμου με τον τύπο του τυποποιημένου συνόλου UBC-97 (Uniform Building Code)

1. 

   Προσδιορίστε τον τύπο του UBC-97. Αυτός ο τύπος κατασκευάστηκε το 1997 στο πρότυπο UBC (Uniform Building Code) για τον υπολογισμό του ανέμου. Ο τύπος είναι F = Α x Ρ, Μέσα ΕΝΑ είναι η προβλεπόμενη περιοχή και Π πίεση του ανέμου; αλλά αυτός ο τύπος έχει έναν άλλο τρόπο υπολογισμού της πίεσης του ανέμου.
   • Η πίεση του ανέμου (N / m) υπολογίζεται από τον τύπο P = Ce x Cq x Qs x Iw, Μέσα Ce είναι ο συνδυασμένος συντελεστής ύψους, έκθεσης και ανάκρουσης του ανέμου, Cq είναι ο συντελεστής πίεσης (ισοδύναμος με τον συντελεστή οπισθέλκουσας στις δύο εξισώσεις παραπάνω), Qs είναι η στάσιμη πίεση του ανέμου, και Π.Δ. είναι ο σημαντικός παράγοντας. Όλες αυτές οι τιμές μπορούν να υπολογιστούν ή να αναζητηθούν από τους αντίστοιχους πίνακες.

2. 

   Προσδιορίστε την προβαλλόμενη περιοχή. Η προβαλλόμενη περιοχή ενός αντικειμένου εξαρτάται από το σχήμα και το μέγεθός του. Εάν ο άνεμος φυσά σε επίπεδο τοίχο, η προβαλλόμενη περιοχή είναι ευκολότερη από ένα κυκλικό αντικείμενο. Η προβαλλόμενη περιοχή θα είναι περίπου ίση με την περιοχή που εκτίθεται ο άνεμος. Δεν υπάρχει τύπος για τον υπολογισμό της περιοχής της προβολής, αλλά μπορείτε να το εκτιμήσετε με μερικούς βασικούς υπολογισμούς. Η μονάδα της περιοχής είναι m.
   • Για επίπεδες τοίχους, χρησιμοποιήστε τον τύπο Περιοχή = μήκος x πλάτος και μετρήστε το μήκος και το πλάτος του τοίχου όπου φυσά ο άνεμος.
   • Για κυλίνδρους ή στήλες, μπορείτε να προσεγγίσετε την περιοχή κατά μήκος και πλάτος. Σε αυτήν την περίπτωση, το πλάτος είναι η διάμετρος του κυλίνδρου ή της στήλης.

3. 

   Προσδιορίζεται Ce, συνδυασμένος συντελεστής ύψους, έκθεσης και ανάκρουσης ανέμου. Αυτή η τιμή αναλύεται από τον Πίνακα 16-G στο UBC και λαμβάνει υπόψη τρεις τύπους έκθεσης που σχετίζονται με το έδαφος, με ύψη και τιμές. Ce διαφορετικό για κάθε μοντέλο.
   • "Ο τύπος έκθεσης Β είναι ένα έδαφος με σπίτια, δέντρα ή άλλες ανισότητες, καλύπτοντας τουλάχιστον το 20% της γύρω περιοχής και εκτείνεται από 1,6 χλμ. Ή περισσότερο από την εξεταζόμενη τοποθεσία."
   • «Ο τύπος επαφής C είναι επίπεδος και γενικά καλά αεριζόμενος, εκτείνεται 0,8 χλμ. Ή περισσότερο από την υπό εξέταση τοποθεσία.
   • "Ο τύπος έκθεσης D είναι το έδαφος που επηρεάζεται περισσότερο, έχει μέση ταχύτητα ανέμου 129 km / h ή υψηλότερη, και επίπεδο επίπεδο εδάφους χωρίς εμπόδια, περιτριγυρισμένο από μεγάλα νερά."

4. 

   Προσδιορίστε το συντελεστή πίεσης του υπό εξέταση αντικειμένου. Συντελεστής πίεσης Cq είναι παρόμοιο με τον συντελεστή μεταφοράς CD. Η δύναμη έλξης είναι η δύναμη του ανέμου που ενεργεί προς την κατεύθυνση του φυσήματος στην επιφάνεια του αντικειμένου. Ο συντελεστής έλξης αντιπροσωπεύει την αντίσταση ενός αντικειμένου στο ρευστό και εξαρτάται από το σχήμα, το μέγεθος και την τραχύτητα του αντικειμένου.
   • Ο τυπικός συντελεστής οπισθέλκουσας για μεγάλους κυλίνδρους είναι 1,2 και για κοντούς κυλίνδρους είναι 0,8, ο οποίος εφαρμόζεται συνήθως σε στύλους κεραιών σε πολλά κτίρια.
   • Ο τυπικός συντελεστής οπισθέλκουσας για επίπεδα πάνελ, όπως οι όψεις κτιρίου είναι 2,0 για μακριά επίπεδα φύλλα, ή 1,4 για κοντές επίπεδες πλάκες.
   • Η διαφορά μεταξύ του συντελεστή αντίστασης της επίπεδης πλάκας και του κυλίνδρου είναι περίπου 0,6.
   • Ο συντελεστής έλξης δεν έχει μονάδες.

5. 

   Προσδιορίστε τη στάσιμη πίεση του ανέμου.Qs είναι η στάσιμη πίεση του ανέμου και υπολογίζεται παρόμοια με τον υπολογισμό της πίεσης ανέμου στις προηγούμενες εξισώσεις: Qs = 0,613 x V, Μέσα Β είναι η ταχύτητα του ανέμου σε μέτρα ανά δευτερόλεπτο (m / s).
   • Για παράδειγμα, εάν η ταχύτητα του ανέμου είναι 31 m / s, η στάσιμη πίεση του ανέμου είναι 0,613 x V = 0,613 x 31,3 = 600 N / m.
   • Ένας άλλος τρόπος είναι να χρησιμοποιήσετε πρότυπα ταχύτητας ανέμου σε διαφορετικές γεωγραφικές περιοχές. Για παράδειγμα, σύμφωνα με την Electronic Business Association (EIA), οι περισσότερες Ηνωμένες Πολιτείες στην περιοχή Α έχουν ταχύτητες ανέμου 38,7 m / s, αλλά οι παράκτιες περιοχές βρίσκονται στη ζώνη B (44,7 m / s). ) ή Ζώνη C (50 m / s).

6. 

   Προσδιορίστε τον βασικό παράγοντα.Π.Δ. είναι ένας σημαντικός συντελεστής και μπορεί να αναζητηθεί από τον πίνακα 16-K στο UBC. Είναι ένας πολλαπλασιαστικός παράγοντας που χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό του φορτίου για να ληφθούν υπόψη οι παράγοντες της χρήσης του κτιρίου. Εάν ένα κτίριο περιέχει επικίνδυνο υλικό, ο κρίσιμος παράγοντας θα είναι υψηλότερος από ένα κτίριο για γενική χρήση.
   • Οι υπολογισμοί για ένα κτίριο με τυπική χρήση θα έχουν συντελεστή 1.

7. 

   Υπολογίστε το φορτίο ανέμου. Χρησιμοποιώντας τις παραπάνω τιμές, μπορείτε τώρα να υπολογίσετε το φορτίο ανέμου χρησιμοποιώντας μια εξίσωση F = A x P = A x Ce x Cq x Qs x Iw . Συνδέστε τις τιμές στις μεταβλητές και εκτελέστε υπολογισμούς.
   • Ας υποθέσουμε ότι θέλετε να υπολογίσετε το φορτίο ανέμου που λειτουργεί σε μια κεραία μήκους 1 μέτρου και διαμέτρου 2 cm, ταχύτητας ανέμου 31 m / s. Η κεραία τοποθετείται στην κορυφή ενός κτηρίου ύψους 15 μέτρων σε μια περιοχή με το έδαφος του τύπου Β επαφής.
   • Ξεκινήστε υπολογίζοντας την προβαλλόμενη περιοχή. Σε αυτήν την περίπτωση, A = l x β = 1 m x 0,02 m = 0,02 m.
   • Προσδιορίζεται Ce. Σύμφωνα με τον Πίνακα 16-G, χρησιμοποιώντας ύψος 15 m και τοπογραφία τύπου B επαφής, μπορούμε να κοιτάξουμε προς τα πάνω Ce είναι 0,84.
   • Για μικρούς κυλίνδρους, ο συντελεστής οπισθέλκουσας είναι καλός Cq είναι 0,8.
   • Υπολογίζω Qs: Qs = 0,613 x V = 0,613 x 31,3 = 600 N / m.
   • Προσδιορίστε τον βασικό παράγοντα. Αυτό πρέπει να είναι ένα τυπικό κτίριο Π.Δ. = 1.
   • Αντί της εξίσωσης: F = A x P = A x Ce x Cq x Qs x Iw = 0,02 χ 0,84 χ 0,8 χ 600 χ 1 = 8 Β.
   • 8 N είναι το φορτίο ανέμου που λειτουργεί στην κεραία.
   διαφήμιση

Συμβουλή

• Πρέπει να γνωρίζετε την ταχύτητα του ανέμου που αλλάζει σε διαφορετικά υψόμετρα από το έδαφος. Η ταχύτητα του ανέμου αυξάνεται με το ύψος της δομής και πιο κοντά στο έδαφος, τόσο πιο ακανόνιστη αλλαγή, επειδή επηρεάζεται από κατασκευές στο έδαφος.
• Θυμηθείτε ότι αυτή η ακανόνιστη παραλλαγή θα μειώσει την ακρίβεια των υπολογισμών του ανέμου.