Inhoud
Een windbelasting verwijst naar de intensiteit van de kracht die wind op een constructie uitoefent. Hoewel u een eenvoudige formule kunt gebruiken om windbelastingen te berekenen op basis van windsnelheid, moeten bouwontwerpers, ingenieurs en constructeurs veel aanvullende berekeningen opnemen om ervoor te zorgen dat hun structuren niet overwaaien in een harde wind.
Wind druk
U kunt een algemeen idee krijgen van de druk op een sectie van 1 voet bij 1 voet van een structuur met behulp van de volgende formule: winddruk per vierkante voet = 0,00256 x het kwadraat van de windsnelheid. Een windsnelheid van 40 mijl per uur (mph) creëert bijvoorbeeld een druk van (0,00256 x (40) ^ 2) = 4,096 pond per vierkante voet (psf). Volgens deze formule moet een constructie die bestand is tegen 100 mph wind worden gebouwd om een winddruk van 25,6 psf te weerstaan. Verschillende websites bieden multifactor online rekenmachines om de winddruk op standaardstructuren te bepalen.
Sleepcoëfficiënt
Bij het vertalen van winddruk naar windbelasting moet rekening worden gehouden met de vorm van de structuur, die de weerstandscoëfficiënt (Cd) bepaalt, een maat voor de windweerstand. Ingenieurs hebben standaard Cd-waarden voor verschillende vormen uitgewerkt. Een plat oppervlak heeft bijvoorbeeld een Cd van 2,0, terwijl de Cd van een lange cilinder 1,2 is. Cd is een puur getal zonder eenheden. Complexe vormen vereisen zorgvuldige analyse en testen om hun Cd-waarden te bepalen. Autofabrikanten gebruiken bijvoorbeeld windtunnels om de Cd van een voertuig te vinden.
Lading is een kracht
Gewapend met druk- en sleepgegevens kunt u de windbelasting vinden met behulp van de volgende formule: kracht = oppervlakte x druk x Cd. Met behulp van het voorbeeld van een vlak gedeelte van een structuur kan het gebied - of lengte x breedte - worden ingesteld op 1 vierkante voet, wat resulteert in een windbelasting van 1 x 25,6 x 2 = 51,2 psf voor een wind van 100 mph. Een 10-voet-bij-12-voet muur claimt een oppervlakte van 120 vierkante voet, wat betekent dat het een windbelasting van 100 mph van 120 x 51,2 = 6.144 psf zou moeten kunnen weerstaan. In de echte wereld gebruiken ingenieurs formules die geavanceerder zijn en extra variabelen bevatten.
Andere variabelen
Ingenieurs moeten rekening houden met het feit dat de windsnelheid kan variëren met de hoogte boven de grond, atmosferische druk, terrein, temperatuur, ijsvorming, het effect van windstoten en andere variabelen. Verschillende autoriteiten publiceren conflicterende Cd-waarden, die verschillende resultaten kunnen opleveren, afhankelijk van de gekozen autoriteit. Ingenieurs "bouwen" normaal gesproken structuren over zodat ze bestand zijn tegen windbelasting die hoger is dan de maximale windsnelheid die op de locatie van de constructie wordt verwacht. Verschillende belastingen zijn van toepassing op wind die op een constructie blaast vanaf de zijkant, achter, boven of onder.