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• Passi
• Consigli

Il vento è un flusso d'aria che si muove in una direzione quasi orizzontale da alta pressione a bassa pressione. I venti forti possono causare gravi danni in quanto esercitano pressione sulla superficie di una struttura. L'intensità di questa pressione è chiamata carico del vento. L'influenza del vento dipende dalle dimensioni e dalla forma della struttura. Il carico del vento è un parametro necessario per poter progettare e costruire edifici con una migliore sicurezza e resistenza al vento e per installare oggetti sopra gli edifici come le antenne.

Passi

Metodo 1 di 3: calcola il carico del vento utilizzando la formula generale

1. 

   Determina la formula generalizzata. La formula per calcolare il carico del vento è F = A x P x Cd, Dentro F è la forza del vento o il carico del vento, UN è l'area proiettata, P è la pressione del vento, e CD è il coefficiente di resistenza. Questa equazione è utile per stimare il carico del vento su un dato oggetto, ma non soddisfa i requisiti dei regolamenti edilizi per la progettazione di un nuovo edificio.

2. 

   
   
   Trova l'area proiettata UN. Questa è l'area della superficie bidimensionale che soffia il vento. Per un'analisi più accurata, è necessario ripetere il calcolo per ogni lato dell'edificio. Ad esempio, se il lato ovest dell'edificio è di 20 m, sostituire tale valore UN per calcolare il carico del vento sul lato ovest.
   • La formula dell'area dipende dalla forma della superficie. Per i muri piatti, utilizzare la formula Area = lunghezza x altezza. Approssimare l'area della superficie della colonna con la formula Area = diametro x altezza.
   • Nel sistema SI, è necessario misurare UN in metri quadrati (m).
   • Nelle misurazioni imperiali, devi misurare UN in piedi quadrati (ft).

3. 

   
   
   Calcola la pressione del vento. La semplice formula per calcolare la pressione del vento ponderata P imperiale (libbre / piedi quadrati) è lì V è la velocità del vento in miglia orarie (mph). Per trovare la pressione del vento nel sistema SI (Newton / metro quadrato), si utilizza e si misura la velocità V in metri al secondo.
   • Questa formula deriva dal set standard dell'American Association of Civil Engineers. Il fattore 0,00256 è il risultato di un calcolo basato su valori tipici di densità dell'aria e accelerazione gravitazionale.
   • Gli ingegneri utilizzano una formula più precisa per considerare fattori come il terreno circostante e il tipo di edificio. È possibile trovare la formula di calcolo nel set standard ASCE 7-05 o utilizzare la formula UBC di seguito.
   • Se non sai qual è la velocità del vento, controlla la velocità del vento più alta nella zona secondo gli standard della Electronic Business Association (EIA). Ad esempio, la maggior parte degli Stati Uniti si trova nella Zona A con velocità del vento di 38,7 m / s, ma le zone costiere si trovano nella Zona B (44,7 m / s) o nella Zona C (50 m / s).

4. 

   
   
   Determina il coefficiente di resistenza dell'oggetto in esame. La forza di resistenza è la forza del vento che agisce sull'edificio, governata dalla forma dell'edificio, dalla rugosità della superficie e da molti altri fattori. Gli ingegneri spesso misurano la resistenza direttamente attraverso esperimenti, ma se vuoi stimare puoi cercare il coefficiente di resistenza tipico per la geometria dell'oggetto. Per esempio:
   • Il coefficiente di resistenza standard per i cilindri lunghi è 1,2 e per i cilindri corti è 0,8. Questi fattori si applicano ai piloni del supporto dell'antenna su molti edifici.
   • Il coefficiente di resistenza aerodinamica standard per i pannelli piatti come le facce degli edifici è 2.0 per le lastre piane lunghe o 1.4 per i pannelli piatti corti.
   • Il coefficiente di resistenza non ha unità.

5. 

   Calcola il carico del vento. Utilizzando i valori sopra riportati, è ora possibile calcolare il carico del vento utilizzando un'equazione F = A x P x Cd.
6. Supponiamo di voler calcolare il carico del vento che agisce su un'antenna di 1 metro di lunghezza e 2 cm di diametro, con una velocità del vento di 31,3 m / s.
   • Inizia stimando l'area proiettata. In questo caso,
   • Calcola la pressione del vento :.
   • Per i cilindri corti, il coefficiente di resistenza è 0,8.
   • Invece dell'equazione:
   • 9,6 N è il carico del vento che agisce sull'antenna.
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Metodo 2 di 3: calcola il carico del vento utilizzando la formula della Electronic Business Association

1. 

   Identifica la formula sviluppata dalla Electronic Business Association. La formula per calcolare il carico del vento è F = A x P x Cd x Kz x Gh, Dentro UN area di proiezione, P è la pressione del vento, CD è il coefficiente di resistenza aerodinamica, Kz è il coefficiente di esposizione, e GH è il coefficiente di rinculo del vento. Questa formula del carico del vento considera diversi parametri aggiuntivi e viene spesso utilizzata per calcolare il carico del vento che agisce sull'antenna.

2. 

   Comprendi le variabili nelle formule. Per utilizzare questa formula in modo efficace, è necessario prima comprendere il significato di ciascuna variabile e la sua unità.
   • UN, P e CD ha lo stesso significato della formula generalizzata.
   • Kz è il coefficiente di esposizione ed è calcolato dall'altezza dal suolo al punto medio dell'oggetto. L'unità di Kz è il metro.
   • GH è il coefficiente di rinculo ed è calcolato dall'altezza totale dell'oggetto. L'unità di GH è 1 / m o m.

3. 

   Determina l'area proiettata. L'area proiettata di un oggetto dipende dalla sua forma e dimensione. Se il vento soffia su una parete piatta, l'area proiettata è più facile da proiettare rispetto a un oggetto circolare. L'area proiettata sarà approssimativamente uguale all'area esposta al vento. Non esiste una formula per calcolare l'area della vista, ma puoi stimarla con alcuni calcoli di base. L'unità di superficie è di m.
   • Per i muri piatti, utilizzare la formula Area = lunghezza x larghezza e misurare la lunghezza e la larghezza del muro in cui soffia il vento.
   • Per i cilindri o le colonne, è possibile approssimare l'area in base alla lunghezza e alla larghezza. In questo caso, la larghezza è il diametro del cilindro o della colonna.

4. 

   Calcola la pressione del vento. La pressione del vento viene calcolata secondo la formula P = 0,613 x V, Dentro V è la velocità del vento in metri al secondo (m / s). L'unità di pressione del vento è Newton per metro quadrato (N / m).
   • Ad esempio, se la velocità del vento è 31,3 m / s, la pressione del vento è 0,613 x 31,3 = 600 N / m.
   • Un altro modo per calcolare la pressione del vento a una determinata velocità è utilizzare gli standard di velocità del vento in diverse aree geografiche. Ad esempio, secondo l'Electronic Business Association (EIA), la maggior parte degli Stati Uniti nella regione A ha velocità del vento di 38,7 m / s, ma le aree costiere si trovano nella zona B (44,7 m / s. ) o Zona C (50 m / s).

5. 

   Determina il coefficiente di resistenza dell'oggetto in esame. La forza di trascinamento è la forza del vento che agisce nella direzione di soffiaggio dell'oggetto. Il coefficiente di resistenza rappresenta la resistenza di un oggetto nel fluido e dipende dalla forma, dimensione e rugosità dell'oggetto.
   • Il coefficiente di resistenza aerodinamica standard per i cilindri lunghi è 1,2 e per i cilindri corti è 0,8, che viene comunemente applicato ai pali dell'antenna in molti edifici.
   • Il coefficiente di resistenza aerodinamica standard per i pannelli piatti come le facce degli edifici è 2.0 per le lastre piane lunghe o 1.4 per i pannelli piatti corti.
   • La differenza tra il coefficiente di resistenza della piastra piana e del cilindro è di circa 0,6.
   • Il coefficiente di resistenza non ha unità.

6. 

   Calcola il coefficiente di esposizione Kz.Kz è calcolato dalla formula in cui z è l'altezza dal suolo al punto medio dell'oggetto.
   • Ad esempio, se hai un'antenna lunga 1 metro e 15 metri da terra, z sarà di 14,5 m.
   • Kz = = = 0,8 m.

7. 

   Calcola il coefficiente di rinculo del vento GH. Il coefficiente di rinculo del vento è calcolato dalla formula Gh = 0,65 + 0,6 /, Dentro H è l'altezza dell'oggetto.
   • Ad esempio, se hai un'antenna lunga 1 metro e 15 metri da terra, Gh = 0,65 + 0,6 / = 0,65 + 0,6 / = 1,32 m

8. 

   Calcola il carico del vento. Utilizzando i valori sopra riportati, è ora possibile calcolare il carico del vento utilizzando un'equazione F = A x P x Cd x Kz x Gh. Inserisci i valori nelle variabili ed esegui i calcoli.
   • Supponiamo di voler calcolare il carico del vento che agisce su un'antenna di 1 metro di lunghezza e 2 cm di diametro, 31,3 m / s di velocità del vento. L'antenna si trova in cima a un edificio alto 15 m.
   • Inizia calcolando l'area proiettata. In questo caso, A = l x l = 1 m x 0,02 m = 0,02 m.
   • Calcola la pressione del vento: P = 0,613 x V = 0,613 x 31,3 = 600 N / m.
   • Per i cilindri corti, il coefficiente di resistenza è 0,8.
   • Calcola il coefficiente di esposizione: Kz = = = 0,8 m.
   • Calcola il coefficiente di rinculo del vento: Gh = 0,65 + 0,60 / = 0,65 + 0,60 / = 1,32 m
   • Invece dell'equazione: 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 è il carico del vento che agisce sull'antenna.
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Metodo 3 di 3: Calcola il carico del vento con la formula del set standard UBC-97 (Uniform Building Code)

1. 

   Determina la formula di UBC-97. Questa formula è stata costruita nel 1997 nello standard UBC (Uniform Building Code) per il calcolo del carico del vento. La formula è F = A x P, Dentro UN è l'area proiettata e P pressione del vento; ma questa formula ha un altro modo per calcolare la pressione del vento.
   • La pressione del vento (N / m) è calcolata dalla formula P = Ce x Cq x Qs x Iw, Dentro Ce è il fattore combinato di altezza, esposizione e contraccolpo del vento, Cq è il coefficiente di pressione (equivalente al coefficiente di resistenza nelle due equazioni precedenti), Qs è la pressione stagnante del vento, e lw è il fattore importante. Tutti questi valori possono essere calcolati o consultati dalle tabelle corrispondenti.

2. 

   Determina l'area proiettata. L'area proiettata di un oggetto dipende dalla sua forma e dimensione. Se il vento soffia su una parete piatta, l'area proiettata è più facile da proiettare rispetto a un oggetto circolare. L'area proiettata sarà approssimativamente uguale all'area esposta al vento. Non esiste una formula per calcolare l'area della vista, ma puoi stimarla con alcuni calcoli di base. L'unità di superficie è di m.
   • Per i muri piatti, utilizzare la formula Area = lunghezza x larghezza e misurare la lunghezza e la larghezza del muro in cui soffia il vento.
   • Per i cilindri o le colonne, è possibile approssimare l'area in base alla lunghezza e alla larghezza. In questo caso, la larghezza è il diametro del cilindro o della colonna.

3. 

   Determinato Ce, coefficiente combinato di altezza, esposizione e rinculo del vento. Questo valore è cercato dalla Tabella 16-G in UBC e considera tre tipi di esposizione legati al terreno, con altezze e valori. Ce diverso per ogni modello.
   • "Il tipo di esposizione B è un terreno con case, alberi o altre irregolarità, che copre almeno il 20% dell'area circostante e si estende da 1,6 km o più dalla posizione in esame."
   • "Il tipo di contatto C è piatto e generalmente ben ventilato, si estende per 0,8 km o più dal sito in esame."
   • "Il tipo di esposizione D è il terreno più gravemente colpito, ha una velocità media del vento di 129 km / ho superiore e il tipo di terreno pianeggiante senza ostacoli, circondato da grandi acque".

4. 

   Determina il coefficiente di pressione dell'oggetto in esame. Coefficiente di pressione Cq è simile al coefficiente di resistenza CD. La forza di trascinamento è la forza del vento che agisce nella direzione di soffiaggio dell'oggetto. Il coefficiente di resistenza rappresenta la resistenza di un oggetto nel fluido e dipende dalla forma, dimensione e rugosità dell'oggetto.
   • Il coefficiente di resistenza aerodinamica standard per i cilindri lunghi è 1,2 e per i cilindri corti è 0,8, che viene comunemente applicato ai pali dell'antenna in molti edifici.
   • Il coefficiente di resistenza aerodinamica standard per i pannelli piatti come le facce degli edifici è 2.0 per le lastre piane lunghe o 1.4 per i pannelli piatti corti.
   • La differenza tra il coefficiente di resistenza della piastra piana e del cilindro è di circa 0,6.
   • Il coefficiente di resistenza non ha unità.

5. 

   Determina la pressione stagnante del vento.Qs è la pressione del vento stagnante e viene calcolata in modo simile al calcolo della pressione del vento nelle equazioni precedenti: Qs = 0,613 x V, Dentro V è la velocità del vento in metri al secondo (m / s).
   • Ad esempio, se la velocità del vento è 31 m / s, la pressione del vento stagnante è 0,613 x V = 0,613 x 31,3 = 600 N / m.
   • Un altro modo è utilizzare gli standard di velocità del vento in diverse aree geografiche. Ad esempio, secondo l'Electronic Business Association (EIA), la maggior parte degli Stati Uniti nella regione A ha velocità del vento di 38,7 m / s, ma le aree costiere si trovano nella zona B (44,7 m / s. ) o Zona C (50 m / s).

6. 

   Determina il fattore chiave.lw è un coefficiente importante e può essere consultato dalla tabella 16-K nell'UBC. È un fattore moltiplicatore utilizzato per calcolare il carico per considerare i fattori di utilizzo dell'edificio. Se un edificio contiene materiale pericoloso, il fattore critico sarà maggiore di un edificio per uso generale.
   • I calcoli per un edificio con un uso standard avranno un fattore 1.

7. 

   Calcola il carico del vento. Utilizzando i valori sopra riportati, è ora possibile calcolare il carico del vento utilizzando un'equazione F = A x P = A x Ce x Cq x Qs x Iw . Inserisci i valori nelle variabili ed esegui i calcoli.
   • Supponiamo di voler calcolare il carico del vento che agisce su un'antenna di 1 metro di lunghezza e 2 cm di diametro, 31 m / s di velocità del vento. L'antenna è posta sulla sommità di un edificio alto 15 m in un'area con terreno di Tipo di Contatto B.
   • Inizia calcolando l'area proiettata. In questo caso, A = l x l = 1 m x 0,02 m = 0,02 m.
   • Determinato Ce. Secondo la Tabella 16-G, utilizzando un'altezza di 15 me la topografia del tipo di contatto B, possiamo cercare Ce è 0,84.
   • Per i cilindri corti, il coefficiente di resistenza aerodinamica è buono Cq è 0,8.
   • Calcolare Qs: Qs = 0,613 x V = 0,613 x 31,3 = 600 N / m.
   • Determina il fattore chiave. Questo è un edificio standard lw = 1.
   • Invece dell'equazione: 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 è il carico del vento che agisce sull'antenna.
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Consigli

• Dovresti sapere che la velocità del vento cambia a diverse altitudini dal suolo. La velocità del vento aumenta con l'altezza della struttura e più vicino al suolo, il cambiamento più irregolare, in quanto è influenzato dalle strutture a terra.
• Ricorda che è questa variazione irregolare che ridurrà la precisione dei calcoli del carico del vento.