תוֹכֶן

• צעדים
• עֵצָה

רוח היא זרם אוויר הנע בכיוון אופקי כמעט מלחץ גבוה ללחץ נמוך. רוחות חזקות עלולות לגרום לנזק רב מכיוון שהיא מפעילה לחץ על פני המבנה. עוצמת הלחץ הזה נקראת עומס הרוח. השפעת הרוח תלויה בגודל המבנה ובצורתו. עומס רוח הוא פרמטר הכרחי כדי להיות מסוגל לתכנן, לבנות בניינים עם בטיחות ועמידות רוח טובה יותר ולהתקין חפצים על גג הבניין כמו אנטנות.

צעדים

שיטה 1 מתוך 3: חישב את עומס הרוח באמצעות הנוסחה הכללית

1. 

   קבע את הנוסחה הכללית. הנוסחה לחישוב עומס הרוח היא F = A x P x Cd, בפנים F הוא כוח רוח או עומס רוח, א הוא האזור המוקרן, פ הוא לחץ הרוח, ו CD הוא מקדם הגרר. משוואה זו שימושית להערכת עומס הרוח על עצם מסוים, אך אינה עומדת בדרישות קודי הבנייה לתכנון בניין חדש.

2. 

   
   
   מצא את השטח המוקרן א. זהו שטח המשטח הדו-ממדי שהרוח נושבת. לצורך ניתוח מדויק יותר, עליך לחזור על החישוב לכל צד של הבניין. לדוגמה, אם הצד המערבי של הבניין הוא 20 מטר, החלף את הערך הזה א לחישוב עומס הרוח בצד המערבי.
   • הנוסחה לאזור תלויה בצורת המשטח. עבור קירות שטוחים, השתמש בנוסחה שטח = אורך x גובה. בערך שטח הפנים של העמודה עם הנוסחה שטח = קוטר x גובה.
   • במערכת SI, אתה צריך למדוד א במ"ר (מ ').
   • במדידות קיסריות, אתה צריך למדוד א ברגל מרובע (רגל).

3. 

   
   
   חשב את לחץ הרוח. הנוסחה הפשוטה לחישוב לחץ רוח קיסרי משוקלל P (קילו / רגל מרובע) נמצאת שם ו היא מהירות הרוח במיילים לשעה (קמ"ש). כדי למצוא לחץ רוח במערכת SI (ניוטון / מטר מרובע), אתה משתמש ומודד מהירות ו במטרים לשנייה.
   • נוסחה זו נגזרת ממערך התקנים האמריקאי להנדסה אזרחית. הגורם 0.00256 הוא תוצאה של חישוב המבוסס על ערכים אופייניים של צפיפות אוויר ותאוצה כבידה.
   • מהנדסים משתמשים בנוסחה מדויקת יותר כדי לשקול גורמים כמו שטח סביב וסוג מבנה. אתה יכול למצוא את נוסחת החישוב במערך הסטנדרטי של ASCE 7-05, או להשתמש בנוסחת UBC להלן.
   • אם אינך יודע מהי מהירות הרוח, בדוק את מהירות הרוח הגבוהה ביותר באזור על פי הסטנדרטים של איגוד העסקים האלקטרוניים (EIA). לדוגמא, מרבית ארצות הברית נמצאת באזור A עם מהירויות רוח של 38.7 m / s, אך אזורי החוף נמצאים באזור B (44.7 m / s) או אזור C (50 m / s).

4. 

   
   
   קבע את מקדם ההתנגדות של האובייקט הנבדק. כוח הגרירה הוא כוח הרוח הפועל על הבניין, נשלט על ידי צורת הבניין, חספוס פני השטח וגורמים רבים אחרים. מהנדסים לעיתים קרובות מודדים התנגדות ישירות באמצעות ניסויים, אך אם ברצונכם להעריך תוכלו לחפש את מקדם הגרר האופייני לצורת האובייקט. לדוגמה:
   • מקדם הגרר הסטנדרטי של צילינדרים ארוכים הוא 1.2 ועבור צילינדרים קצרים הוא 0.8. גורמים אלה חלים על עמודי מחזיקי אנטנות בבניינים רבים.
   • מקדם הגרר הסטנדרטי לפנלים שטוחים כגון פרצופי בניין הוא 2.0 ליריעות שטוחות ארוכות, או 1.4 לפאנלים שטוחים קצרים.
   • למקדם הגרר אין יחידות.

5. 

   חשב את עומס הרוח. באמצעות הערכים שנמצאו לעיל, כעת ניתן לחשב את עומס הרוח באמצעות משוואה F = A x P x Cd.
6. נניח שתרצה לחשב את עומס הרוח הפועל על אנטנה שאורכו מטר אחד וקוטרו 2 ס"מ, ומהירות רוחה היא 31.3 מ '/ שנ'.
   • התחל על ידי אומדן השטח המוקרן. במקרה הזה,
   • חשב את לחץ הרוח :.
   • עבור צילינדרים קצרים מקדם הגרר הוא 0.8.
   • במקום המשוואה:
   • 9,6 N הוא עומס הרוח הפועל על האנטנה.
   פרסומת

שיטה 2 מתוך 3: חשב את עומס הרוח באמצעות הנוסחה של איגוד העסקים האלקטרוניים

1. 

   זהה את הנוסחה שפותחה על ידי איגוד העסקים האלקטרוניים. הנוסחה לחישוב עומס הרוח היא F = A x P x Cd x Kz x Gh, בפנים א אזור הקרנה, פ הוא לחץ רוח, CD הוא מקדם הגרר, Kz הוא מקדם החשיפה, ו GH הוא מקדם רתיעה לרוח. נוסחת עומס רוח זו שוקלת כמה פרמטרים נוספים, ולעתים קרובות משמשת לחישוב עומס הרוח הפועל על האנטנה.

2. 

   הבן את המשתנים בנוסחאות. כדי להשתמש בנוסחה זו ביעילות, עליך להבין תחילה את המשמעות של כל משתנה ויחידתו.
   • א, פ ו CD יש את אותה משמעות כמו בנוסחה הכללית.
   • Kz הוא מקדם החשיפה ומחושב מהגובה מהקרקע עד נקודת האמצע של האובייקט. היחידה של Kz הוא המונה.
   • GH הוא מקדם הרתיעה ומחושב על ידי הגובה הכולל של האובייקט. היחידה של GH הוא 1 / מ 'או מ'.

3. 

   קבע את השטח המוקרן. השטח המוקרן של אובייקט תלוי בצורתו ובגודל שלו. אם הרוח נושבת על קיר שטוח, השטח המוקרן קל יותר מאובייקט מעגלי. השטח המוקרן יהיה שווה בערך לאזור בו נחשפת הרוח. אין נוסחה לחישוב שטח התצוגה, אך ניתן לאמוד אותה באמצעות כמה חישובים בסיסיים. יחידת השטח היא מ '.
   • עבור קירות שטוחים, השתמש בנוסחה שטח = אורך x רוחב, ומדד את אורך ורוחב הקיר בו נושבת הרוח.
   • עבור צילינדרים או עמודים, אתה יכול לערוך את האזור לפי אורך ורוחב. במקרה זה, הרוחב הוא קוטר הגליל או העמוד.

4. 

   חשב את לחץ הרוח. לחץ הרוח מחושב על פי הנוסחה P = 0.613 x V., בפנים ו היא מהירות הרוח במטרים לשנייה (m / s). יחידת לחץ הרוח היא ניוטון למטר מרובע (N / m).
   • לדוגמא, אם מהירות הרוח היא 31.3 m / s אז לחץ הרוח הוא 0.613 x 31.3 = 600 N / m.
   • דרך נוספת לחשב את לחץ הרוח במהירות מסוימת היא להשתמש בתקני מהירות רוח באזורים גיאוגרפיים שונים. לדוגמה, על פי איגוד העסקים האלקטרוניים (EIA), לרוב ארצות הברית באזור A יש מהירויות רוח של 38.7 m / s, אך אזורי החוף נמצאים באזור B (44.7 m / s). ) או אזור C (50 מ 'לשנייה).

5. 

   קבע את מקדם ההתנגדות של האובייקט הנבדק. כוח הגרר הוא כוח הרוח הפועל לכיוון נושבת האובייקט. מקדם הגרר מייצג את ההתנגדות של אובייקט בנוזל, ותלוי בצורתו, בגודלו ובחספוסו של האובייקט.
   • מקדם הגרר הסטנדרטי עבור צילינדרים ארוכים הוא 1.2 ועבור צילינדרים קצרים הוא 0.8, המופעל בדרך כלל על עמודי אנטנות בבניינים רבים.
   • מקדם הגרר הסטנדרטי לפנלים שטוחים כגון פרצופי בניין הוא 2.0 ליריעות שטוחות ארוכות, או 1.4 לפאנלים שטוחים קצרים.
   • ההבדל בין מקדם ההתנגדות של הלוח השטוח והגליל הוא כ 0.6.
   • למקדם הגרר אין יחידות.

6. 

   חשב את מקדם החשיפה Kz.Kz מחושב לפי הנוסחה שבה z הוא הגובה מהקרקע עד נקודת האמצע של האובייקט.
   • לדוגמא, אם יש לך אנטנה שאורכה מטר אחד ו -15 מטר מהקרקע, z יהיה 14.5 מ '.
   • Kz = = = 0.8 מ '.

7. 

   חשב את מקדם רתיעה לרוח GH. מקדם רתיעה הרוח מחושב על ידי הנוסחה Gh = 0.65 + 0.6 /, בפנים ה הוא גובה האובייקט.
   • לדוגמא, אם יש לך אנטנה שאורכה מטר אחד ו -15 מטר מהקרקע, Gh = 0.65 + 0.6 / = 0.65 + 0.6 / = 1.32 מ '

8. 

   חשב את עומס הרוח. באמצעות הערכים שנמצאו לעיל, כעת ניתן לחשב את עומס הרוח באמצעות משוואה F = A x P x Cd x Kz x Gh. חבר את הערכים למשתנים ובצע חישובים.
   • נניח שתרצה לחשב את עומס הרוח הפועל על אנטנה שאורכו מטר אחד וקוטרו 2 ס"מ, ומהירות רוחה היא 31.3 מ '/ שנ'. האנטנה ממוקמת על גבי בניין בגובה 15 מטר.
   • התחל בחישוב השטח המוקרן. במקרה הזה, A = l x w = 1 מ 'x 0.02 מ' = 0.02 מ '.
   • חשב את לחץ הרוח: P = 0.613 x V. = 0.613 x 31.3 = 600 ננומטר.
   • עבור צילינדרים קצרים מקדם הגרר הוא 0.8.
   • חשב את מקדם החשיפה: Kz = = = 0.8 מ '.
   • חשב את מקדם רתיעה הרוח: Gh = 0.65 + 0.60 / = 0.65 + 0.60 / = 1.32 מ '
   • במקום המשוואה: 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 הוא עומס הרוח הפועל על האנטנה.
   פרסומת

שיטה 3 מתוך 3: חישב את עומס הרוח לפי הנוסחה של הסט הסטנדרטי UBC-97 (קוד בנייה אחיד)

1. 

   קבע את הנוסחה של UBC-97. נוסחה זו נבנתה בשנת 1997 בתקן UBC (Uniform Building Code) לחישוב עומס הרוח. הנוסחה היא F = A x P, בפנים א הוא האזור המוקרן ו פ לחץ רוח; אך לנוסחה זו יש דרך אחרת לחישוב לחץ רוח.
   • לחץ רוח (N / m) מחושב לפי הנוסחה P = Ce x Cq x Qs x Iw, בפנים לִספִירַת הַנוֹצרִים הוא הגורם המשולב של הגובה, החשיפה והרתיעה של הרוח, Cq הוא מקדם הלחץ (שווה ערך למקדם הגרר בשתי המשוואות לעיל), שאלות הוא הלחץ העומד של הרוח, ו lw הוא הגורם החשוב. ניתן לחשב או לחפש את כל הערכים הללו מהטבלאות המתאימות.

2. 

   קבע את השטח המוקרן. השטח המוקרן של אובייקט תלוי בצורתו ובגודל שלו. אם הרוח נושבת על קיר שטוח, השטח המוקרן קל יותר מאובייקט מעגלי. השטח המוקרן יהיה שווה בערך לאזור בו נחשפת הרוח. אין נוסחה לחישוב שטח התצוגה, אך ניתן לאמוד אותה באמצעות כמה חישובים בסיסיים. יחידת השטח היא מ '.
   • עבור קירות שטוחים, השתמש בנוסחה שטח = אורך x רוחב, ומדד את אורך ורוחב הקיר בו נושבת הרוח.
   • עבור צילינדרים או עמודים, אתה יכול לערוך את האזור לפי אורך ורוחב. במקרה זה, הרוחב הוא קוטר הגליל או העמוד.

3. 

   נחושה בדעתה לִספִירַת הַנוֹצרִים, מקדם גובה משולב, חשיפה ורתיעה לרוח. ערך זה נבדק מטבלה 16-G ב- UBC והוא שוקל שלושה סוגים של חשיפה הקשורים לשטח, עם גבהים וערכים. לִספִירַת הַנוֹצרִים לכל דגם.
   • "סוג החשיפה B הוא שטח עם בתים, עצים או חוסר אחידות אחר, המכסה לפחות 20% מהסביבה ומשתרע על פני 1.6 ק"מ ומעלה מהמקום הנבדק."
   • "סוג הקשר C הוא שטוח ומאוורר היטב, ונמתח 0.8 ק"מ ומעלה מאתר השיקול."
   • "סוג חשיפה D הוא השטח המושפע ביותר, בעל מהירות רוח ממוצעת של 129 קמ"ש ומעלה, וסוג שטח שטוח ללא חסימות, מוקף במים גדולים."

4. 

   קבעו את מקדם הלחץ של האובייקט הנבדק. מקדם לחץ Cq דומה למקדם הגרר CD. כוח הגרר הוא כוח הרוח הפועל לכיוון נושבת האובייקט. מקדם הגרר מייצג את ההתנגדות של אובייקט בנוזל, ותלוי בצורתו, בגודלו ובחספוסו של האובייקט.
   • מקדם הגרר הסטנדרטי עבור צילינדרים ארוכים הוא 1.2 ועבור צילינדרים קצרים הוא 0.8, המופעל בדרך כלל על עמודי אנטנות בבניינים רבים.
   • מקדם הגרר הסטנדרטי לפנלים שטוחים כגון פרצופי בניין הוא 2.0 ליריעות שטוחות ארוכות, או 1.4 לפאנלים שטוחים קצרים.
   • ההבדל בין מקדם ההתנגדות של הלוח השטוח והגליל הוא כ 0.6.
   • למקדם הגרר אין יחידות.

5. 

   קבעו את הלחץ העומד של הרוח.שאלות הוא לחץ הרוח העומד ומחושב באופן דומה לחישוב לחץ הרוח במשוואות הקודמות: Qs = 0.613 x V., בפנים ו היא מהירות הרוח במטרים לשנייה (m / s).
   • לדוגמא, אם מהירות הרוח היא 31 מ / ש, לחץ הרוח העומד הוא 0.613 x V = 0.613 x 31.3 = 600 N / m.
   • דרך נוספת היא להשתמש בתקני מהירות רוח באזורים גיאוגרפיים שונים. לדוגמה, על פי איגוד העסקים האלקטרוניים (EIA), לרוב ארצות הברית באזור A יש מהירויות רוח של 38.7 m / s, אך אזורי החוף נמצאים באזור B (44.7 m / s). ) או אזור C (50 מ 'לשנייה).

6. 

   קבע את גורם המפתח.lw הוא מקדם חשוב וניתן לחפש אותו משולחן 16 K ב- UBC. זהו גורם מכפיל המשמש לחישוב העומס כדי להתחשב בגורמי השימוש בבניין. אם בניין מכיל חומר מסוכן, הגורם הקריטי יהיה גבוה יותר מבניין לשימוש כללי.
   • לחישובים לבניין עם שימוש רגיל יהיה גורם 1.

7. 

   חשב את עומס הרוח. באמצעות הערכים שנמצאו לעיל, כעת ניתן לחשב את עומס הרוח באמצעות משוואה F = A x P = A x Ce x Cq x Qs x Iw . חבר את הערכים למשתנים ובצע חישובים.
   • נניח שברצונך לחשב את עומס הרוח הפועל על אנטנה באורך 1 מטר וקוטר 2 ס"מ, במהירות רוח 31 מ / ש. האנטנה ממוקמת על גבי בניין בגובה 15 מ 'באזור עם שטח סוג B.
   • התחל בחישוב השטח המוקרן. במקרה הזה, A = l x w = 1 מ 'x 0.02 מ' = 0.02 מ '.
   • נחושה בדעתה לִספִירַת הַנוֹצרִים. על פי לוח 16-G, בעזרת גובה של 15 מ 'וטופוגרפיה של סוג מגע B, אנחנו יכולים להסתכל למעלה לִספִירַת הַנוֹצרִים הוא 0.84.
   • עבור צילינדרים קצרים מקדם הגרר טוב Cq הוא 0.8.
   • לחשב שאלות: Qs = 0.613 x V. = 0.613 x 31.3 = 600 ננומטר.
   • קבע את גורם המפתח. זהו בניין סטנדרטי צריך lw = 1.
   • במקום המשוואה: 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 הוא עומס הרוח הפועל על האנטנה.
   פרסומת

עֵצָה

• עליך לדעת שמהירות הרוח משתנה בגבהים שונים מהקרקע. מהירות הרוח עולה ככל שגובה המבנה וקרוב יותר לקרקע, כך השינוי הבלתי יציב, מכיוון שהוא מושפע ממבנים על הקרקע.
• זכור כי זוהי וריאציה בלתי יציבה שתפחית את דיוק חישובי עומסי הרוח.