Содержание

• Шаги
• Совет

Ветер - это поток воздуха, движущийся почти в горизонтальном направлении от высокого давления к низкому. Сильный ветер может нанести большой ущерб, поскольку оказывает давление на поверхность конструкции. Интенсивность этого давления называется ветровой нагрузкой. Влияние ветра зависит от размеров и формы конструкции. Ветровая нагрузка является необходимым параметром, чтобы иметь возможность проектировать и строить здания с большей безопасностью и сопротивлением ветру, а также устанавливать объекты на крышах зданий, например, антенны.

Шаги

Метод 1 из 3: Рассчитайте ветровую нагрузку по общей формуле

1. 

   Определите обобщенную формулу. Формула для расчета ветровой нагрузки: F = A x P x Cd, Внутри F сила ветра или ветровая нагрузка, А проектируемая площадь, п давление ветра, а CD - коэффициент лобового сопротивления. Это уравнение полезно для оценки ветровой нагрузки на данный объект, но не соответствует требованиям строительных норм и правил для проектирования нового здания.

2. 

   
   
   Найдите проектируемую площадь А. Это область двумерной поверхности, которую дует ветер. Для более точного анализа необходимо повторить расчет для каждой стороны здания. Например, если западная сторона здания 20 м, замените это значение А для расчета ветровой нагрузки на западной стороне.
   • Формула площади зависит от формы поверхности. Для плоских стен используйте формулу Площадь = длина x высота. Приблизьте площадь поверхности колонны по формуле Площадь = диаметр x высота.
   • В системе СИ нужно измерить А в квадратных метрах (м).
   • В имперских измерениях вам нужно измерить А в квадратных футах (ft).

3. 

   
   
   Рассчитайте давление ветра. Простая формула для расчета имперского давления ветра, взвешенного по P (фунты / квадратные футы), V - скорость ветра в милях в час (миль / ч). Чтобы найти давление ветра в системе СИ (Ньютон / квадратный метр), вы используете и измеряете скорость V в метрах в секунду.
   • Эта формула взята из стандартного набора Американской ассоциации инженеров-строителей. Коэффициент 0,00256 является результатом расчета на основе типичных значений плотности воздуха и ускорения свободного падения.
   • Инженеры используют более точную формулу для учета таких факторов, как окружающая местность и тип здания. Вы можете найти формулу расчета в стандартном наборе ASCE 7-05 или воспользоваться формулой UBC ниже.
   • Если вы не знаете, какова скорость ветра, проверьте самую высокую скорость ветра в этом районе в соответствии со стандартами Ассоциации электронного бизнеса (EIA). Например, большая часть Соединенных Штатов находится в зоне A со скоростью ветра 38,7 м / с, но прибрежные районы находятся в зоне B (44,7 м / с) или зоне C (50 м / с).

4. 

   
   
   Определите коэффициент сопротивления рассматриваемого объекта. Сила сопротивления - это сила ветра, действующего на здание, которая определяется формой здания, шероховатостью поверхности и многими другими факторами. Инженеры часто измеряют сопротивление непосредственно посредством экспериментов, но если вы хотите оценить, вы можете найти типичный коэффициент сопротивления для геометрии объекта. Например:
   • Стандартный коэффициент лобового сопротивления для длинных цилиндров составляет 1,2, а для коротких цилиндров - 0,8. Эти факторы относятся к основанию антенны, на котором она крепится, на многих зданиях.
   • Стандартный коэффициент сопротивления для плоских панелей, таких как фасады зданий, составляет 2,0 для длинных плоских листов или 1,4 для коротких плоских панелей.
   • Коэффициент лобового сопротивления не имеет единиц измерения.

5. 

   Рассчитайте ветровую нагрузку. Используя найденные выше значения, теперь вы можете рассчитать ветровую нагрузку с помощью уравнения F = A x P x Cd.
6. Предположим, вы хотите рассчитать ветровую нагрузку, действующую на антенну длиной 1 метр и диаметром 2 см, имеющую скорость ветра 31,3 м / с.
   • Начните с оценки проектируемой площади. В этом случае,
   • Рассчитайте давление ветра :.
   • Для коротких цилиндров коэффициент лобового сопротивления составляет 0,8.
   • Вместо уравнения:
   • 9,6 Н - ветровая нагрузка, действующая на антенну.
   рекламное объявление

Метод 2 из 3. Рассчитайте ветровую нагрузку по формуле Ассоциации электронного бизнеса.

1. 

   Определите формулу, разработанную Ассоциацией электронного бизнеса. Формула для расчета ветровой нагрузки: F = A x P x Cd x Kz x Gh, Внутри А площадь проекции, п давление ветра, CD - коэффициент лобового сопротивления, Kz - коэффициент экспозиции, а GH - коэффициент ветровой отдачи. Эта формула ветровой нагрузки учитывает несколько дополнительных параметров и часто используется для расчета ветровой нагрузки, действующей на антенну.

2. 

   Узнайте о переменных в формулах. Чтобы эффективно использовать эту формулу, вы должны сначала понять значение каждой переменной и ее единицы.
   • А, п а также CD имеет то же значение, что и в обобщенной формуле.
   • Kz - коэффициент экспозиции, рассчитываемый по высоте от земли до середины объекта. Единица Kz это метр.
   • GH - коэффициент отдачи, рассчитываемый по общей высоте объекта. Единица GH составляет 1 / м или м.

3. 

   Определите предполагаемую площадь. Площадь проецирования объекта зависит от его формы и размера. Если ветер дует на плоскую стену, проецируемая область легче, чем круглый объект. Площадь проецирования будет примерно равна площади, подверженной ветру. Формулы для расчета площади обзора не существует, но вы можете оценить ее с помощью некоторых основных расчетов. Единица площади - м.
   • Для плоских стен используйте формулу Площадь = длина x ширина и измерьте длину и ширину стены, по которой дует ветер.
   • Для цилиндров или столбиков площадь можно приблизительно определить по длине и ширине. В данном случае ширина - это диаметр цилиндра или колонны.

4. 

   Рассчитайте давление ветра. Ветровое давление рассчитывается по формуле P = 0,613 х V, Внутри V - скорость ветра в метрах в секунду (м / с). Единица ветрового давления - ньютон на квадратный метр (Н / м).
   • Например, если скорость ветра составляет 31,3 м / с, то давление ветра составляет 0,613 x 31,3 = 600 Н / м.
   • Другой способ рассчитать давление ветра при определенной скорости - использовать стандарты скорости ветра в разных географических регионах. Например, по данным Ассоциации электронного бизнеса (EIA), на большей части территории США в регионе А скорость ветра составляет 38,7 м / с, но прибрежные районы находятся в зоне B (44,7 м / с. ) или Зона C (50 м / с).

5. 

   Определите коэффициент сопротивления рассматриваемого объекта. Сила сопротивления - это сила ветра, действующая в направлении дуновения на поверхность объекта. Коэффициент сопротивления представляет собой сопротивление объекта в жидкости и зависит от формы, размера и шероховатости объекта.
   • Стандартный коэффициент лобового сопротивления для длинных цилиндров составляет 1,2, а для коротких цилиндров - 0,8, что обычно применяется к антенным столбам во многих зданиях.
   • Стандартный коэффициент сопротивления для плоских панелей, таких как фасады зданий, составляет 2,0 для длинных плоских листов или 1,4 для коротких плоских панелей.
   • Разница между коэффициентом сопротивления плоской пластины и цилиндра составляет примерно 0,6.
   • Коэффициент лобового сопротивления не имеет единиц измерения.

6. 

   Рассчитать коэффициент воздействия Kz.Kz рассчитывается по формуле, в которой z высота от земли до середины объекта.
   • Например, если у вас есть антенна длиной 1 метр и 15 метров от земли, z составит 14,5 м.
   • Kz = = = 0,8 м.

7. 

   Рассчитать коэффициент ветровой отдачи GH. Коэффициент отдачи ветра рассчитывается по формуле Gh = 0,65 + 0,6 /, Внутри ЧАС высота объекта.
   • Например, если у вас есть антенна длиной 1 метр и 15 метров от земли, Gh = 0,65 + 0,6 / = 0,65 + 0,6 / = 1,32 м

8. 

   Рассчитайте ветровую нагрузку. Используя найденные выше значения, теперь вы можете рассчитать ветровую нагрузку с помощью уравнения F = A x P x Cd x Kz x Gh. Вставьте значения в переменные и выполните вычисления.
   • Предположим, вы хотите рассчитать ветровую нагрузку, действующую на антенну длиной 1 метр и диаметром 2 см, имеющую скорость ветра 31,3 м / с. Антенна расположена на крыше 15-метрового здания.
   • Начнем с расчета предполагаемой площади. В этом случае, А = l x w = 1 м x 0,02 м = 0,02 м.
   • Рассчитайте давление ветра: P = 0,613 х V = 0,613 x 31,3 = 600 Н / м.
   • Для коротких цилиндров коэффициент лобового сопротивления составляет 0,8.
   • Рассчитайте коэффициент воздействия: Kz = = = 0,8 м.
   • Рассчитайте коэффициент отдачи ветра: Gh = 0,65 + 0,60 / = 0,65 + 0,60 / = 1,32 м
   • Вместо уравнения: F = A x P x Cd x Kz x Gh = 0,02 x 600 x 0,8 x 0,8 x 1,32 = 10 Н.
   • 10 Н - ветровая нагрузка, действующая на антенну.
   рекламное объявление

Метод 3 из 3: Рассчитайте ветровую нагрузку по формуле стандартного набора UBC-97 (Единые строительные нормы и правила)

1. 

   Определите формулу UBC-97. Эта формула была построена в 1997 году в стандарте UBC (Единый строительный кодекс) для расчета ветровой нагрузки. Формула F = A x P, Внутри А проектируемая площадь и п давление ветра; но в этой формуле есть другой способ вычисления давления ветра.
   • Ветровое давление (Н / м) рассчитывается по формуле P = Ce x Cq x Qs x Iw, Внутри Ce - комбинированный коэффициент высоты, воздействия и отдачи ветра, Cq - коэффициент давления (эквивалентный коэффициенту сопротивления в двух приведенных выше уравнениях), Qs застойное давление ветра, а lw это важный фактор. Все эти значения можно рассчитать или найти в соответствующих таблицах.

2. 

   Определите предполагаемую площадь. Площадь проецирования объекта зависит от его формы и размера. Если ветер дует на плоскую стену, проецируемая область легче, чем круглый объект. Площадь проецирования будет примерно равна площади, подверженной ветру. Формулы для расчета площади обзора не существует, но вы можете оценить ее с помощью некоторых основных расчетов. Единица площади - м.
   • Для плоских стен используйте формулу Площадь = длина x ширина и измерьте длину и ширину стены, по которой дует ветер.
   • Для цилиндров или столбиков площадь можно приблизительно определить по длине и ширине. В данном случае ширина - это диаметр цилиндра или колонны.

3. 

   Решительный Ce, комбинированный коэффициент высоты, экспозиции и ветровой отдачи. Это значение ищется в Таблице 16-G в UBC и учитывает три типа воздействия, связанные с местностью, с высотами и значениями. Ce для каждой модели.
   • «Тип воздействия B - это местность с домами, деревьями или другими неровностями, покрывающая не менее 20% окружающей территории и простирающаяся на 1,6 км или более от рассматриваемого места».
   • «Контакт типа C плоский и, как правило, хорошо вентилируется, простирается на 0,8 км или более от места рассмотрения».
   • «Тип воздействия D - это местность, которая наиболее сильно пострадала, имеет среднюю скорость ветра 129 км / ч или выше и плоскую местность без препятствий, окруженную большими водами».

4. 

   Определите коэффициент напора рассматриваемого объекта. Коэффициент давления Cq аналогичен коэффициенту лобового сопротивления CD. Сила сопротивления - это сила ветра, действующая в направлении дуновения на поверхность объекта. Коэффициент сопротивления представляет собой сопротивление объекта в жидкости и зависит от формы, размера и шероховатости объекта.
   • Стандартный коэффициент лобового сопротивления для длинных цилиндров составляет 1,2, а для коротких цилиндров - 0,8, что обычно применяется к антенным столбам во многих зданиях.
   • Стандартный коэффициент сопротивления для плоских панелей, таких как фасады зданий, составляет 2,0 для длинных плоских листов или 1,4 для коротких плоских панелей.
   • Разница между коэффициентом сопротивления плоской пластины и цилиндра составляет примерно 0,6.
   • Коэффициент лобового сопротивления не имеет единиц измерения.

5. 

   Определите застойный напор ветра.Qs - постоянное давление ветра и рассчитывается аналогично расчету давления ветра в предыдущих уравнениях: Qs = 0,613 x V, Внутри V - скорость ветра в метрах в секунду (м / с).
   • Например, если скорость ветра составляет 31 м / с, то давление стоячего ветра составляет 0,613 x V = 0,613 x 31,3 = 600 Н / м.
   • Другой способ - использовать эталоны скорости ветра в разных географических регионах. Например, по данным Ассоциации электронного бизнеса (EIA), на большей части территории США в регионе А скорость ветра составляет 38,7 м / с, но прибрежные районы находятся в зоне B (44,7 м / с. ) или Зона C (50 м / с).

6. 

   Определите ключевой фактор.lw является важным коэффициентом, и его можно найти в таблице 16-K в UBC. Это множитель, используемый для расчета нагрузки с учетом факторов использования здания. Если в здании есть опасные материалы, критический фактор будет выше, чем у здания общего пользования.
   • Расчеты для здания со стандартным использованием будут иметь коэффициент 1.

7. 

   Рассчитайте ветровую нагрузку. Используя найденные выше значения, теперь вы можете рассчитать ветровую нагрузку с помощью уравнения F = A x P = A x Ce x Cq x Qs x Iw . Вставьте значения в переменные и выполните вычисления.
   • Предположим, вы хотите рассчитать ветровую нагрузку, действующую на антенну длиной 1 метр и диаметром 2 см при скорости ветра 31 м / с. Антенна размещается на вершине здания высотой 15 м на территории контактного типа B.
   • Начнем с расчета предполагаемой площади. В этом случае, А = l x w = 1 м x 0,02 м = 0,02 м.
   • Решительный Ce. Согласно Таблице 16-G, используя высоту 15 м и топографию контакта типа B, мы можем найти Ce составляет 0,84.
   • Для коротких цилиндров коэффициент лобового сопротивления хороший Cq составляет 0,8.
   • Рассчитать Qs: Qs = 0,613 x V = 0,613 x 31,3 = 600 Н / м.
   • Определите ключевой фактор. Это стандартное здание. lw = 1.
   • Вместо уравнения: F = A x P = A x Ce x Cq x Qs x Iw = 0,02 х 0,84 х 0,8 х 600 х 1 = 8 Н.
   • 8 Н - ветровая нагрузка, действующая на антенну.
   рекламное объявление

Совет

• Вы должны знать, что скорость ветра меняется на разной высоте от земли. Скорость ветра увеличивается с высотой конструкции и чем ближе к земле, тем более беспорядочным изменением является ее влияние на конструкции на земле.
• Помните, что именно этот беспорядочный ход снижает точность расчетов ветровой нагрузки.