Yazar:
Monica Porter
Yaratılış Tarihi:
18 Mart 2021
Güncelleme Tarihi:
1 Temmuz 2024
İçerik
Rüzgar, yüksek basınçtan düşük basınca neredeyse yatay bir yönde hareket eden bir hava akımıdır. Kuvvetli rüzgarlar, bir yapının yüzeyine baskı uyguladığından büyük hasara neden olabilir. Bu basıncın yoğunluğuna rüzgar yükü denir. Rüzgarın etkisi yapının büyüklüğüne ve şekline bağlıdır. Rüzgar yükü, daha güvenli ve rüzgar direncine sahip binalar tasarlayabilmek, inşa edebilmek ve binanın çatısına anten gibi nesneler yerleştirebilmek için gerekli bir parametredir.
Adımlar
Yöntem 1/3: Genel formülü kullanarak rüzgar yükünü hesaplayın
Genelleştirilmiş formülü belirleyin. Rüzgar yükünü hesaplamak için formül F = A x P x Cd, İçeride F rüzgar kuvveti veya rüzgar yükü, Bir öngörülen alandır, P rüzgar basıncı ve CD sürükleme katsayısıdır. Bu denklem, belirli bir nesnedeki rüzgar yükünü tahmin etmek için kullanışlıdır, ancak yeni bir binanın tasarımı için bina kodlarının gereksinimlerini karşılamaz.
Öngörülen alanı bulun Bir. Bu, rüzgarın estiği iki boyutlu yüzeyin alanıdır. Daha doğru bir analiz için, hesaplamayı binanın her bir tarafı için tekrarlamalısınız. Örneğin, binanın batı tarafı 20m ise, bu değeri değiştirin Bir batı tarafındaki rüzgar yükünü hesaplamak için.- Alan formülü, yüzeyin şekline bağlıdır. Düz duvarlar için Alan = uzunluk x yükseklik formülünü kullanın. Alan = çap x yükseklik formülüyle sütun yüzey alanını yaklaşık olarak belirleyin.
- SI sisteminde ölçmeniz gerekir Bir metrekare (m) cinsinden.
- İmparatorluk ölçümlerinde ölçmeniz gerekir Bir fit kare (ft) cinsinden.
Rüzgar basıncını hesaplayın. Emperyal P ağırlıklı rüzgar basıncını (pound / fit kare) hesaplamanın basit formülü burada V saatte mil (mph) cinsinden rüzgar hızıdır. SI sisteminde (Newton / metrekare) rüzgar basıncını bulmak için hızı kullanır ve ölçersiniz V saniyede metre cinsinden.- Bu formül Amerikan İnşaat Mühendisleri Birliği standart setinden türetilmiştir. 0,00256 faktörü, tipik hava yoğunluğu ve yerçekimi ivmesi değerlerine dayalı bir hesaplamanın sonucudur.
- Mühendisler, çevredeki arazi ve bina türü gibi faktörleri dikkate almak için daha kesin bir formül kullanır. Hesaplama formülünü ASCE 7-05 standart setinde bulabilir veya aşağıdaki UBC formülünü kullanabilirsiniz.
- Rüzgar hızının ne olduğunu bilmiyorsanız, Elektronik Ticaret Birliği (EIA) standartlarına göre bölgedeki en yüksek rüzgar hızını kontrol edin. Örneğin, Amerika Birleşik Devletleri'nin çoğu 38,7 m / s rüzgar hızıyla A Bölgesi'nde, ancak kıyı bölgeleri B Bölgesi (44,7 m / sn) veya C Bölgesi'nde (50 m / sn).
Söz konusu nesnenin direnç katsayısını belirleyin. Sürtünme kuvveti, binanın şekli, yüzey pürüzlülüğü ve diğer birçok faktör tarafından yönetilen, binaya etkiyen rüzgar kuvvetidir. Mühendisler genellikle direnci doğrudan deneylerle ölçerler, ancak tahmin etmek isterseniz nesnenin şekli için tipik sürükleme katsayısına bakabilirsiniz. Örneğin:- Uzun silindirler için standart sürükleme katsayısı 1,2 ve kısa silindirler için 0,8'dir. Bu faktörler, birçok binada anteni tutan antenin tabanı için geçerlidir.
- Bina yüzleri gibi düz paneller için standart sürükleme katsayısı, uzun düz levhalar için 2.0 veya kısa düz paneller için 1.4'tür.
- Sürtünme katsayısının birimi yoktur.
Rüzgar yükünü hesaplayın. Yukarıda bulunan değerleri kullanarak artık bir denklem kullanarak rüzgar yükünü hesaplayabilirsiniz. F = A x P x Cd.
- 1 metre uzunluğunda ve 2 cm çapında 31,3 m / s rüzgar hızı olan bir antene etki eden rüzgar yükünü hesaplamak istediğinizi varsayalım.
- Öngörülen alanı tahmin ederek başlayın. Bu durumda,
- Rüzgar basıncını hesaplayın :.
- Kısa silindirler için sürükleme katsayısı 0,8'dir.
- Denklem yerine:
- 9,6 N, antene etki eden rüzgar yüküdür.
Yöntem 2/3: Elektronik Ticaret Birliği formülünü kullanarak rüzgar yükünü hesaplayın
Electronic Business Association tarafından geliştirilen formülü tanımlayın. Rüzgar yükünü hesaplamak için formül F = A x P x Cd x Kz x Gh, İçeride Bir projeksiyon alanı, P rüzgar basıncı CD sürükleme katsayısı, Kz maruz kalma katsayısı ve GH rüzgar geri tepme katsayısıdır. Bu rüzgar yükü formülü birkaç ek parametreyi dikkate alır ve genellikle antene etki eden rüzgar yükünü hesaplamak için kullanılır.
Formüllerdeki değişkenleri anlayın. Bu formülü etkili bir şekilde kullanmak için önce her değişkenin anlamını ve birimini anlamalısınız.
- Bir, P ve CD genelleştirilmiş formüldeki ile aynı anlama sahiptir.
- Kz maruz kalma katsayısıdır ve yerden nesnenin orta noktasına kadar olan yükseklikten hesaplanır. Birimi Kz ölçerdir.
- GH geri tepme katsayısıdır ve nesnenin toplam yüksekliği ile hesaplanır. Birimi GH 1 / m veya m'dir.
Öngörülen alanı belirleyin. Bir nesnenin yansıtılan alanı, şekline ve boyutuna bağlıdır. Rüzgar düz bir duvara doğru esiyorsa, yansıtılan alanın yansıtılması dairesel bir nesneye göre daha kolaydır. Öngörülen alan, rüzgarın maruz kaldığı alana yaklaşık olarak eşit olacaktır. Görünümün alanını hesaplamak için bir formül yoktur, ancak bazı temel hesaplamalarla tahmin edebilirsiniz. Alan birimi m'dir.
- Düz duvarlar için Alan = uzunluk x genişlik formülünü kullanın ve rüzgarın estiği duvarın uzunluğunu ve genişliğini ölçün.
- Silindirler veya sütunlar için alanı uzunluk ve genişliğe göre yaklaşık olarak tahmin edebilirsiniz. Bu durumda genişlik, silindirin veya sütunun çapıdır.
Rüzgar basıncını hesaplayın. Rüzgar basıncı formüle göre hesaplanır P = 0,613 x V, İçeride V saniyede metre cinsinden rüzgar hızıdır (m / s). Rüzgar basıncı birimi metrekare başına Newton'dur (N / m).
- Örneğin rüzgar hızı 31,3 m / s ise rüzgar basıncı 0,613 x 31,3 = 600 N / m'dir.
- Rüzgar basıncını belirli bir hızda hesaplamanın başka bir yolu, farklı coğrafi alanlarda rüzgar hızı standartlarını kullanmaktır. Örneğin, Elektronik İş Birliği'ne (EIA) göre, Amerika Birleşik Devletleri'nin A Bölgesi'ndeki çoğunun rüzgar hızı 38,7 m / s'dir, ancak kıyı bölgeleri Bölge B'dedir (44,7 m / s). ) veya Bölge C (50 m / s).
Söz konusu nesnenin direnç katsayısını belirleyin. Sürtünme kuvveti, cismin yüzeyine esen rüzgar yönünde etki eden kuvvettir. Sürtünme katsayısı akışkan içindeki bir nesnenin direncini temsil eder ve nesnenin şekline, boyutuna ve pürüzlülüğüne bağlıdır.
- Uzun silindirler için standart sürtünme katsayısı 1,2'dir ve kısa silindirler için 0,8'dir ve bu genellikle birçok binada anten direklerine uygulanır.
- Bina yüzleri gibi düz paneller için standart sürükleme katsayısı, uzun düz levhalar için 2.0 veya kısa düz paneller için 1.4'tür.
- Düz plakanın ve silindirin direnç katsayısı arasındaki fark yaklaşık 0,6'dır.
- Sürtünme katsayısının birimi yoktur.
Maruz kalma katsayısını hesaplayın Kz.Kz aşağıdaki formülle hesaplanır z yerden nesnenin orta noktasına kadar olan yüksekliktir.
- Örneğin yerden 1 metre uzunluğunda ve 15 metre yükseklikte bir anteniniz varsa, z 14,5 m olacak.
- Kz = = = 0,8 m.
Rüzgar geri tepme katsayısını hesaplayın GH. Rüzgar geri tepme katsayısı formülle hesaplanır Gh = 0,65 + 0,6 /, İçeride H nesnenin yüksekliğidir.
- Örneğin yerden 1 metre uzunluğunda ve 15 metre yükseklikte bir anteniniz varsa, Gh = 0,65 + 0,6 / = 0,65 + 0,6 / = 1,32 m
Rüzgar yükünü hesaplayın. Yukarıda bulunan değerleri kullanarak artık bir denklem kullanarak rüzgar yükünü hesaplayabilirsiniz. F = A x P x Cd x Kz x Gh. Değerleri değişkenlere yerleştirin ve hesaplamalar yapın.
- 1 metre uzunluğunda ve 2 cm çapında 31,3 m / s rüzgar hızı olan bir antene etki eden rüzgar yükünü hesaplamak istediğinizi varsayalım. Anten, 15 m yüksekliğindeki bir binanın tepesinde yer almaktadır.
- Öngörülen alanı hesaplayarak başlayın. Bu durumda, Bir = l x w = 1 m x 0,02 m = 0,02 m.
- Rüzgar basıncını hesaplayın: P = 0,613 x V = 0,613 x 31,3 = 600 N / m.
- Kısa silindirler için sürükleme katsayısı 0,8'dir.
- Maruz kalma katsayısını hesaplayın: Kz = = = 0,8 m.
- Rüzgar geri tepme katsayısını hesaplayın: Gh = 0,65 + 0,60 / = 0,65 + 0,60 / = 1,32 m
- Denklem yerine: 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, antene etki eden rüzgar yüküdür.
Yöntem 3/3: Standart set UBC-97 (Tekdüzen Yapı Kodu) formülüne göre rüzgar yükünü hesaplayın
UBC-97 formülünü belirleyin. Bu formül 1997 yılında rüzgar yükünü hesaplamak için UBC (Tekdüzen Yapı Kodu) standardında oluşturulmuştur. Formül F = A x P, İçeride Bir öngörülen alandır ve P rüzgar basıncı; ancak bu formülün rüzgar basıncını hesaplamanın başka bir yolu vardır.
- Rüzgar basıncı (N / m) formülle hesaplanır P = Ce x Cq x Qs x Iw, İçeride Ce rüzgarın yüksekliği, maruziyeti ve geri tepmesinin birleşik faktörüdür, Cq basınç katsayısıdır (yukarıdaki iki denklemdeki sürükleme katsayısına eşdeğer), Qs rüzgarın durgun basıncı ve lw önemli faktördür. Tüm bu değerler hesaplanabilir veya ilgili tablolardan incelenebilir.
Öngörülen alanı belirleyin. Bir nesnenin yansıtılan alanı, şekline ve boyutuna bağlıdır. Rüzgar düz bir duvara doğru esiyorsa, yansıtılan alanın yansıtılması dairesel bir nesneye göre daha kolaydır. Öngörülen alan, rüzgarın maruz kaldığı alana yaklaşık olarak eşit olacaktır. Görünümün alanını hesaplamak için bir formül yoktur, ancak bazı temel hesaplamalarla tahmin edebilirsiniz. Alan birimi m'dir.
- Düz duvarlar için Alan = uzunluk x genişlik formülünü kullanın ve rüzgarın estiği duvarın uzunluğunu ve genişliğini ölçün.
- Silindirler veya sütunlar için alanı uzunluk ve genişliğe göre yaklaşık olarak tahmin edebilirsiniz. Bu durumda genişlik, silindirin veya sütunun çapıdır.
Belirlenen Ce, birleşik yükseklik katsayısı, maruz kalma ve rüzgar geri tepmesi. Bu değer, UBC'deki Tablo 16-G'den bakılır ve arazi ile ilgili yükseklikler ve değerlerle üç tür temas dikkate alınır. Ce her model için farklı.
- "Pozlama tipi B, evlerin, ağaçların veya diğer düzensizliklerin bulunduğu, çevredeki alanın en az% 20'sini kaplayan ve söz konusu yerden 1,6 km veya daha fazla mesafeden uzanan bir arazidir."
- "Kontak tipi C düzdür ve genellikle iyi havalandırılır, söz konusu yerden 0,8 km veya daha fazla uzanır."
- "D-maruz kalma türü, en ciddi şekilde etkilenen arazidir, ortalama 129 km / sa veya daha yüksek bir rüzgar hızına sahiptir ve engellenmeyen, geniş sularla çevrili düz arazi türüdür."
Söz konusu nesnenin basınç katsayısını belirleyin. Basınç katsayısı Cq sürükleme katsayısına benzer CD. Sürtünme kuvveti, cismin yüzeyine esen rüzgar yönünde etki eden kuvvettir. Sürtünme katsayısı akışkan içindeki bir nesnenin direncini temsil eder ve nesnenin şekline, boyutuna ve pürüzlülüğüne bağlıdır.
- Uzun silindirler için standart sürtünme katsayısı 1,2'dir ve kısa silindirler için 0,8'dir ve bu genellikle birçok binada anten direklerine uygulanır.
- Bina yüzleri gibi düz paneller için standart sürükleme katsayısı, uzun düz levhalar için 2.0 veya kısa düz paneller için 1.4'tür.
- Düz plakanın ve silindirin direnç katsayısı arasındaki fark yaklaşık 0,6'dır.
- Sürtünme katsayısının birimi yoktur.
Rüzgarın durgun basıncını belirleyin.Qs durgun rüzgar basıncıdır ve önceki denklemlerdeki rüzgar basıncı hesaplamasına benzer şekilde hesaplanır: Qs = 0,613 x V, İçeride V saniyede metre cinsinden rüzgar hızıdır (m / s).
- Örneğin rüzgar hızı 31 m / s ise durgun rüzgar basıncı 0,613 x V = 0,613 x 31,3 = 600 N / m'dir.
- Başka bir yol, farklı coğrafi bölgelerde rüzgar hızı standartlarını kullanmaktır. Örneğin, Elektronik İş Birliği'ne (EIA) göre, Amerika Birleşik Devletleri'nin A Bölgesi'ndeki çoğunun rüzgar hızı 38,7 m / s'dir, ancak kıyı bölgeleri Bölge B'dedir (44,7 m / s). ) veya Bölge C (50 m / s).
Anahtar faktörü belirleyin.lw önemli bir faktördür ve UBC'deki 16-K tablosundan bulunabilir. Binanın kullanım faktörlerini dikkate almak için yükü hesaplamak için kullanılan bir çarpan faktörüdür. Bir bina tehlikeli malzeme içeriyorsa, kritik faktör genel kullanıma yönelik bir binadan daha yüksek olacaktır.
- Standart kullanıma sahip bir bina için hesaplamaların faktörü 1 olacaktır.
Rüzgar yükünü hesaplayın. Yukarıda bulunan değerleri kullanarak artık bir denklem kullanarak rüzgar yükünü hesaplayabilirsiniz. F = A x P = A x Ce x Cq x Qs x Iw . Değerleri değişkenlere yerleştirin ve hesaplamalar yapın.
- 1 metre uzunluğunda ve 2 cm çapında 31 m / s rüzgar hızı olan bir antene etki eden rüzgar yükünü hesaplamak istediğinizi varsayalım. Anten, Kontak Tip B arazi alanında 15 m yüksekliğindeki bir binanın tepesine yerleştirilir.
- Öngörülen alanı hesaplayarak başlayın. Bu durumda, Bir = l x w = 1 m x 0,02 m = 0,02 m.
- Belirlenen Ce. Tablo 16-G'ye göre, 15 m yükseklik ve kontak tipi B topografyası kullanarak, Ce 0.84.
- Kısa silindirler için sürtünme katsayısı iyidir Cq 0.8'dir.
- Hesaplamak Qs: Qs = 0,613 x V = 0,613 x 31,3 = 600 N / m.
- Anahtar faktörü belirleyin. Bu standart bir binadır lw = 1.
- Denklem yerine: 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, antene etki eden rüzgar yüküdür.
Tavsiye
- Yerden farklı rakımlarda rüzgar hızının değiştiğini bilmelisiniz. Rüzgar hızı, yapının yüksekliği ile artar ve zemine yaklaştıkça, yerdeki yapılardan etkilendiği için daha düzensiz değişim olur.
- Rüzgar yükü hesaplamalarının doğruluğunu azaltacak olanın bu düzensiz varyasyon olduğunu unutmayın.
