Inhoud

• Stappen
• Advies

Wind is een luchtstroom die in een bijna horizontale richting beweegt van hoge druk naar lage druk. Sterke wind kan grote schade aanrichten omdat het druk uitoefent op het oppervlak van een constructie. De intensiteit van deze druk wordt de windbelasting genoemd. De invloed van wind is afhankelijk van de grootte en vorm van de constructie. Windbelasting is een noodzakelijke parameter om gebouwen te kunnen ontwerpen, bouwen met een betere veiligheid en windweerstand, en om objecten op het dak van het gebouw te installeren, zoals antennes.

Stappen

Methode 1 van 3: Bereken de windbelasting met de algemene formule

1. 

   Bepaal de gegeneraliseerde formule. De formule voor het berekenen van windbelasting is F = EEN x P x Cd, Binnen F. is windkracht of windbelasting, EEN is het geprojecteerde gebied, P. is de winddruk, en CD is de weerstandscoëfficiënt. Deze vergelijking is handig voor het schatten van de windbelasting op een bepaald object, maar voldoet niet aan de eisen van de bouwvoorschriften voor het ontwerp van een nieuw gebouw.

2. 

   
   
   Zoek het geprojecteerde gebied EEN. Dit is het gebied van het tweedimensionale oppervlak waar de wind waait. Voor een nauwkeurigere analyse moet u de berekening voor elke kant van het gebouw herhalen. Als de westkant van het gebouw bijvoorbeeld 20 meter is, vervangt u die waarde EEN om de windbelasting aan de westzijde te berekenen.
   • De formule voor oppervlakte hangt af van de vorm van het oppervlak. Gebruik voor vlakke wanden de formule Oppervlakte = lengte x hoogte. Benader het kolomoppervlak met de formule Oppervlakte = diameter x hoogte.
   • In het SI-systeem moet je meten EEN in vierkante meter (m).
   • In imperiale metingen moet u meten EEN in vierkante voet (ft).

3. 

   
   
   Bereken de winddruk. De eenvoudige formule voor het berekenen van de imperiale P-gewogen winddruk (ponden / vierkante voet) staat daarin V is de windsnelheid in mijlen per uur (mph). Om de winddruk in het SI-systeem (Newton / vierkante meter) te vinden, gebruik je en meet je de snelheid V in meters per seconde.
   • Deze formule is afgeleid van de standaardset van de American Association of Civil Engineers. De factor 0,00256 is het resultaat van een berekening op basis van typische waarden van luchtdichtheid en zwaartekrachtversnelling.
   • Ingenieurs gebruiken een nauwkeurigere formule om rekening te houden met factoren zoals het omringende terrein en het type gebouw. U vindt de berekeningsformule in de ASCE 7-05-standaardset, of gebruik de onderstaande UBC-formule.
   • Weet je niet wat de windsnelheid is, controleer dan de hoogste windsnelheid in het gebied volgens de normen van de Electronic Business Association (EIA). Het grootste deel van de Verenigde Staten bevindt zich bijvoorbeeld in zone A met windsnelheden van 38,7 m / s, maar de kustgebieden bevinden zich in zone B (44,7 m / s) of zone C (50 m / s).

4. 

   
   
   Bepaal de weerstandscoëfficiënt van het betreffende object. De sleepkracht is de kracht van de wind die op het gebouw inwerkt, bepaald door de vorm van het gebouw, de ruwheid van het oppervlak en vele andere factoren. Ingenieurs meten weerstand vaak rechtstreeks door middel van experimenten, maar als je wilt schatten, kun je de typische weerstandscoëfficiënt voor objectgeometrie opzoeken. Bijvoorbeeld:
   • De standaard weerstandscoëfficiënt voor lange cilinders is 1,2 en voor korte cilinders 0,8. Deze factoren zijn van toepassing op pylonen van antennehouders op veel gebouwen.
   • De standaard luchtweerstandscoëfficiënt voor vlakke panelen zoals gevelplaten is 2,0 voor lange vlakke platen, of 1,4 voor korte vlakke panelen.
   • De weerstandscoëfficiënt heeft geen eenheden.

5. 

   Bereken de windbelasting. Met behulp van de bovenstaande waarden kunt u nu de windbelasting berekenen met behulp van een vergelijking F = EEN x P x Cd.
6. Stel dat u de windbelasting wilt berekenen die inwerkt op een antenne van 1 meter lang en 2 cm in diameter en een windsnelheid heeft van 31,3 m / s.
   • Begin met het schatten van het geprojecteerde gebied. In dit geval,
   • Bereken de winddruk :.
   • Voor korte cilinders is de weerstandscoëfficiënt 0,8.
   • In plaats van de vergelijking:
   • 9,6 N is de windbelasting die op de antenne inwerkt.
   advertentie

Methode 2 van 3: Bereken de windbelasting met de formule van de Electronic Business Association

1. 

   Identificeer de formule die is ontwikkeld door de Electronic Business Association. De formule voor het berekenen van windbelasting is F = EEN x P x Cd x Kz x Gh, Binnen EEN projectiegebied, P. is winddruk, CD is de weerstandscoëfficiënt, Kz is de blootstellingscoëfficiënt, en GH is de coëfficiënt van windterugslag. Deze formule voor het berekenen van de windbelasting houdt rekening met verschillende aanvullende parameters en wordt vaak gebruikt om de windbelasting te berekenen die op de antenne inwerkt.

2. 

   Begrijp de variabelen in formules. Om deze formule effectief te gebruiken, moet u eerst de betekenis van elke variabele en zijn eenheid begrijpen.
   • EEN, P. en CD heeft dezelfde betekenis als in de gegeneraliseerde formule.
   • Kz is de blootstellingscoëfficiënt en wordt berekend vanaf de hoogte vanaf de grond tot het middelpunt van het object. De eenheid van Kz is de meter.
   • GH is de terugslagcoëfficiënt en wordt berekend door de totale hoogte van het object. De eenheid van GH is 1 / m of m.

3. 

   Bepaal het geprojecteerde gebied. Het geprojecteerde oppervlak van een object is afhankelijk van de vorm en grootte. Als de wind tegen een vlakke muur waait, is het geprojecteerde gebied gemakkelijker te projecteren dan een rond object. Het geprojecteerde oppervlak zal ongeveer gelijk zijn aan het oppervlak waaraan de wind wordt blootgesteld. Er is geen formule voor het berekenen van de oppervlakte van het zicht, maar u kunt het schatten met enkele basisberekeningen. De oppervlakte-eenheid is m.
   • Gebruik voor vlakke muren de formule Oppervlakte = lengte x breedte, en meet de lengte en breedte van de muur waar de wind waait.
   • Voor cilinders of kolommen kunt u het gebied benaderen op lengte en breedte. In dit geval is de breedte de diameter van de cilinder of kolom.

4. 

   Bereken de winddruk. De winddruk wordt berekend volgens de formule P = 0,613 x V, Binnen V is de windsnelheid in meters per seconde (m / s). De eenheid van winddruk is Newton per vierkante meter (N / m).
   • Als de windsnelheid bijvoorbeeld 31,3 m / s is, is de winddruk 0,613 x 31,3 = 600 N / m.
   • Een andere manier om de winddruk bij een bepaalde snelheid te berekenen, is door windsnelheidsnormen in verschillende geografische gebieden te gebruiken. Volgens de Electronic Business Association (EIA) heeft het grootste deel van de Verenigde Staten in regio A bijvoorbeeld windsnelheden van 38,7 m / s, maar kustgebieden liggen in zone B (44,7 m / s). ) of Zone C (50 m / s).

5. 

   Bepaal de weerstandscoëfficiënt van het betreffende object. De sleepkracht is de kracht van de wind die werkt in de richting van het blazen van het object. De luchtweerstandscoëfficiënt vertegenwoordigt de weerstand van een object in de vloeistof en is afhankelijk van de vorm, grootte en ruwheid van het object.
   • De standaard luchtweerstandscoëfficiënt voor lange cilinders is 1,2 en voor korte cilinders 0,8, wat vaak wordt toegepast op antenneposten op veel gebouwen.
   • De standaard luchtweerstandscoëfficiënt voor vlakke panelen zoals gevelplaten is 2,0 voor lange vlakke platen, of 1,4 voor korte vlakke panelen.
   • Het verschil tussen de weerstandscoëfficiënt van de vlakke plaat en de cilinder is ongeveer 0,6.
   • De weerstandscoëfficiënt heeft geen eenheden.

6. 

   Bereken de blootstellingscoëfficiënt Kz.Kz wordt berekend door de formule waarin z is de hoogte vanaf de grond tot het middelpunt van het object.
   • Als u bijvoorbeeld een antenne heeft die 1 meter lang is en 15 meter boven de grond, z zal 14,5 m zijn.
   • Kz = = = 0,8 m.

7. 

   Bereken de coëfficiënt van windterugslag GH. De windterugslagcoëfficiënt wordt berekend met de formule Gh = 0,65 + 0,6 /, Binnen H. is de hoogte van het object.
   • Als u bijvoorbeeld een antenne heeft die 1 meter lang is en 15 meter boven de grond, Gh = 0,65 + 0,6 / = 0,65 + 0,6 / = 1,32 m

8. 

   Bereken de windbelasting. Met behulp van de bovenstaande waarden kunt u nu de windbelasting berekenen met behulp van een vergelijking F = EEN x P x Cd x Kz x Gh. Plug de waarden in de variabelen en voer berekeningen uit.
   • Stel dat u de windbelasting wilt berekenen die inwerkt op een antenne van 1 meter lang en 2 cm in diameter en een windsnelheid heeft van 31,3 m / s. De antenne bevindt zich bovenop een gebouw van 15 meter hoog.
   • Begin met het berekenen van het geprojecteerde gebied. In dit geval, EEN = l x b = 1 mx 0,02 m = 0,02 m.
   • Bereken winddruk: P = 0,613 x V = 0,613 x 31,3 = 600 N / m.
   • Voor korte cilinders is de weerstandscoëfficiënt 0,8.
   • Bereken de blootstellingscoëfficiënt: Kz = = = 0,8 m.
   • Bereken de windterugslagcoëfficiënt: Gh = 0,65 + 0,60 / = 0,65 + 0,60 / = 1,32 m
   • In plaats van de vergelijking: F = EEN 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 is de windbelasting die op de antenne inwerkt.
   advertentie

Methode 3 van 3: Bereken de windbelasting met de formule van de standaardset UBC-97 (Uniform Building Code)

1. 

   Bepaal de formule van UBC-97. Deze formule is in 1997 gebouwd in de UBC (Uniform Building Code) norm voor het berekenen van windbelasting. De formule is F = EEN x P, Binnen EEN is het geprojecteerde gebied en P. winddruk; maar deze formule heeft een andere manier om de winddruk te berekenen.
   • De winddruk (N / m) wordt berekend met de formule P = Ce x Cq x Qs x Iw, Binnen Ce is de gecombineerde factor van de hoogte, blootstelling en terugslag van de wind, Cq is de drukcoëfficiënt (gelijk aan de weerstandscoëfficiënt in de twee bovenstaande vergelijkingen), Vraag is de stagnerende druk van de wind, en lw is de belangrijkste factor. Al deze waarden kunnen worden berekend of opgezocht in de bijbehorende tabellen.

2. 

   Bepaal het geprojecteerde gebied. Het geprojecteerde oppervlak van een object is afhankelijk van de vorm en grootte. Als de wind tegen een vlakke muur waait, is het geprojecteerde gebied gemakkelijker te projecteren dan een rond object. Het geprojecteerde oppervlak zal ongeveer gelijk zijn aan het oppervlak waaraan de wind wordt blootgesteld. Er is geen formule voor het berekenen van de oppervlakte van het zicht, maar u kunt het schatten met enkele basisberekeningen. De oppervlakte-eenheid is m.
   • Gebruik voor vlakke muren de formule Oppervlakte = lengte x breedte, en meet de lengte en breedte van de muur waar de wind waait.
   • Voor cilinders of kolommen kunt u het gebied benaderen op lengte en breedte. In dit geval is de breedte de diameter van de cilinder of kolom.

3. 

   Vastbesloten Ce, gecombineerde coëfficiënt van hoogte, blootstelling en windterugslag. Deze waarde wordt opgezocht uit Tabel 16-G in UBC en houdt rekening met drie soorten blootstelling gerelateerd aan het terrein, met hoogtes en waarden. Ce verschillend voor elk model.
   • "Blootstellingstype B is een terrein met huizen, bomen of andere oneffenheden, die ten minste 20% van de omgeving beslaan en zich uitstrekken vanaf 1,6 km of meer vanaf de betreffende locatie."
   • "Het contacttype C is vlak en over het algemeen goed geventileerd, en strekt zich 0,8 km of meer uit vanaf de plaats van overweging."
   • "D-type blootstelling is het terrein dat het zwaarst getroffen is, heeft een gemiddelde windsnelheid van 129 km / u of hoger, en vlak terreintype zonder obstakels, omgeven door groot water."

4. 

   Bepaal de drukcoëfficiënt van het betreffende object. Drukcoëfficiënt Cq is vergelijkbaar met de weerstandscoëfficiënt CD. De sleepkracht is de kracht van de wind die werkt in de richting van het blazen van het object. De luchtweerstandscoëfficiënt vertegenwoordigt de weerstand van een object in de vloeistof en is afhankelijk van de vorm, grootte en ruwheid van het object.
   • De standaard luchtweerstandscoëfficiënt voor lange cilinders is 1,2 en voor korte cilinders 0,8, wat vaak wordt toegepast op antenneposten op veel gebouwen.
   • De standaard luchtweerstandscoëfficiënt voor vlakke panelen zoals gevelplaten is 2,0 voor lange vlakke platen, of 1,4 voor korte vlakke panelen.
   • Het verschil tussen de weerstandscoëfficiënt van de vlakke plaat en de cilinder is ongeveer 0,6.
   • De weerstandscoëfficiënt heeft geen eenheden.

5. 

   Bepaal de stagnerende druk van de wind.Vraag is de stilstaande winddruk en wordt op dezelfde manier berekend als de winddrukberekening in de vorige vergelijkingen: Qs = 0,613 x V, Binnen V is de windsnelheid in meters per seconde (m / s).
   • Als de windsnelheid bijvoorbeeld 31 m / s is, is de stilstaande winddruk 0,613 x V = 0,613 x 31,3 = 600 N / m.
   • Een andere manier is om windsnelheidsnormen in verschillende geografische gebieden te gebruiken. Volgens de Electronic Business Association (EIA) heeft het grootste deel van de Verenigde Staten in regio A bijvoorbeeld windsnelheden van 38,7 m / s, maar kustgebieden liggen in zone B (44,7 m / s). ) of Zone C (50 m / s).

6. 

   Bepaal de belangrijkste factor.lw is een belangrijke coëfficiënt en kan worden opgezocht uit de 16-K-tabel in de UBC. Het is een vermenigvuldigingsfactor die wordt gebruikt om de belasting te berekenen om rekening te houden met de factoren die het gebouw gebruiken. Als een gebouw gevaarlijk materiaal bevat, zal de kritische factor hoger zijn dan een gebouw voor algemeen gebruik.
   • Berekeningen voor een gebouw met een standaard gebruik hebben een factor 1.

7. 

   Bereken de windbelasting. Met behulp van de bovenstaande waarden kunt u nu de windbelasting berekenen met behulp van een vergelijking F = EEN x P = EEN x Ce x Cq x Qs x Iw . Plug de waarden in de variabelen en voer berekeningen uit.
   • Stel dat u de windbelasting wilt berekenen die werkt op een antenne van 1 meter lang en 2 cm in diameter, 31 m / s windsnelheid. De antenne wordt bovenop een 15 m hoog gebouw geplaatst in een gebied met het terrein van Contact Type B.
   • Begin met het berekenen van het geprojecteerde gebied. In dit geval, EEN = l x b = 1 mx 0,02 m = 0,02 m.
   • Vastbesloten Ce. Volgens tabel 16-G kunnen we met een hoogte van 15 m en topografie van contacttype B omhoog zoeken Ce is 0,84.
   • Voor korte cilinders is de weerstandscoëfficiënt goed Cq is 0,8.
   • Berekenen Vraag: Qs = 0,613 x V = 0,613 x 31,3 = 600 N / m.
   • Bepaal de belangrijkste factor. Dit is een standaard gebouw lw = 1.
   • In plaats van de vergelijking: F = EEN x P = EEN x Ce x Cq x Qs x Iw = 0,02 x 0,84 x 0,8 x 600 x 1 = 8 N.
   • 8 N is de windbelasting die op de antenne inwerkt.
   advertentie

Advies

• U moet weten dat de windsnelheid verandert op verschillende hoogtes vanaf de grond. De windsnelheid neemt toe met de hoogte van de constructie en dichter bij de grond, des te grilliger verandering, omdat deze wordt beïnvloed door constructies op de grond.
• Onthoud dat het deze grillige variatie is die de nauwkeurigheid van de windbelastingberekeningen zal verminderen.