Bereken windlading

Wind is `n massa lug wat meestal in `n horisontale rigting van `n hoëdrukgebied na `n laagdrukgebied beweeg. Hoë winde kan baie vernietigend wees omdat dit druk teen die oppervlak van `n struktuur genereer. Die intensiteit van hierdie druk is die windlas. Die effek van die wind hang af van die grootte en vorm van die struktuur. Windlasberekening is nodig vir die ontwerp en konstruksie van geboue vir veiliger, meer windbestande geboue en die plasing van voorwerpe soos antennas bo-op geboue.

Trappe

Metode 1 van 3: Berekening van windlading met `n algemene formule

Prent getiteld Bereken windlading Stap 1
1. Definieer die algemene formule. Die algemene formule vir windlading is F = A x P x Cd, waardeur f die krag of windlas is, a die geprojekteerde area van die voorwerp, bl is die winddruk en CD die sleepkoëffisiënt. Hierdie vergelyking is nuttig om die windlas op `n spesifieke voorwerp te skat, maar voldoen nie aan boustandaarde vir die beplanning van nuwe konstruksieprojekte nie.
Prent getiteld Bereken windlading Stap 3
2. Bepaal die geprojekteerde area a. Dit is die area van die tweedimensionele vlak wat die wind tref. Vir `n volledige ontleding, herhaal die berekening vir elke kant van die gebou. Byvoorbeeld, as `n gebou `n westelike kant het met `n oppervlakte van 20m, gebruik jy daardie waarde vir a wanneer die windlas op die westelike vlak bereken word.
  • Die formule vir die berekening van die oppervlakte hang af van die vorm van die vlak. Vir `n plat muur gebruik jy die formule area = lengte x hoogte. Benader die oppervlakte van die gesig van `n kolom met oppervlakte = deursnee x hoogte.
  • Die volgende is van toepassing op SI-berekeninge: a is in vierkante meter (m).
  • Vir Imperiale Berekeninge, a is in vierkante voet (voet).
  • Prent getiteld Bereken windlading Stap 4
    3. Bereken die winddruk. Die eenvoudige formule vir die winddruk P in imperiale eenhede (pond per vierkante voet) is bl=0,00256V2{displaystyle P=0.00256V^{2}}P=0,00256V^{2}, waardeur V die windspoed is in myl per uur (mph). Om die winddruk in SI-eenhede (Newton per vierkante meter) te vind, gebruik bl=0,613V2{displaystyle P=0.613V^{2}}P=0,613V^{2}, en meet jou V in meter per sekonde.
  • Hierdie formule is gebaseer op die standaard van die American Society of Civil Engineers. Die koëffisiënt 0.00256 is die resultaat van `n berekening gebaseer op tipiese waardes vir die digtheid van die lug en gravitasieversnelling.
  • Ingenieurs gebruik `n meer presiese formule om rekening te hou met faktore soos die omliggende terrein en tipe konstruksie. Jy kan die formule opsoek deur die ASCE-kode 7-05, of .
  • As jy nie seker is oor die windspoed nie, kan jy dit in jou area opsoek deur die Electronic Industries Association (EIA) standaard te gebruik. Byvoorbeeld, die meeste van die VSA is in Sone A met 86,6 mph winde, maar kusgebiede kan in Sone B (100 mph) of Sone C (111,8 mph) wees.
  • Prent getiteld Bereken windlading Stap 5
    4. Bepaal die sleepkoëffisiënt vir die betrokke voorwerp. Die sleepkoëffisiënt is die krag wat die lug op `n gebou uitoefen, beïnvloed deur die vorm van die gebou, die ruheid van die oppervlak en `n aantal ander faktore. Ingenieurs meet gewoonlik sleepkoëffisiënt direk deur eksperimente te gebruik, maar vir `n rowwe skatting kan jy tipiese sleepkoëffisiënte opsoek vir `n spesifieke vorm wat jy wil meet. Byvoorbeeld:
  • Die standaard sleepkoëffisiënt vir `n lang silinderloop is 1,2 en vir `n kort silinder 0,8. Dit is van toepassing op antennabuise soos dié op baie geboue.
  • Die standaardkoëffisiënt vir `n plat oppervlak soos die voorkant van `n gebou is 2.0 vir `n lang plat oppervlak of 1.4 vir `n korter plat oppervlak.
  • Die sleepkoëffisiënt het geen eenhede nie.
  • Prent getiteld Bereken windlading Stap 6
    5. Bereken die windlas. Met behulp van die waardes soos hierbo bepaal, kan jy nou die windlas met die vergelyking bereken F = A x P x Cd.
    6. Byvoorbeeld: kom ons sê jy wil die windlas op `n antenna 3 voet hoog met `n deursnee van 0,5 duim in `n rukwind van 70 mph bepaal.
  • Begin deur die geprojekteerde area te skat. In hierdie geval, a=dw=(3ft)(0,5in)(1ft/12in)=0.125ft2{displaystyle A=dw=(3ft)(0.5in)(1ft/12in)=0.125 vt^{2}}A=dw=(3ft)(0.5in)(1ft/12in)=0.125ft^{{2}}
  • Bereken die winddruk: bl=0,00256V2=0,00256(702)=12,5blsf{displaystyle P=0.00256V^{2}=0.00256(70^{2})=12.5psf}P=0.00256V^{{2}}=0.00256(70^{{2}})=12.5psf.
  • Vir `n kort silinder is die sleepkoëffisiënt 0,8.
  • Vervang dit in die vergelyking: f=ablCd=(0,125ft2)(12,5blsf)(0.8)=1,25lbs.{displaystyle F=APCd=(0.125ft^{2})(12.5psf)(0.8)=1.25lbs.}F=APCd=(0.125ft^{{2}})(12.5psf)(0.8)=1.25lbs
  • Die windlas op die antenna is dus 1,25 pond.
  • Metode 2 van 3: Berekening van die windlas deur die Electronic Industries Association-formule te gebruik

    Prent getiteld Bereken windlading Stap 7
    1. Definieer die formule wat deur die Electronic Industries Association ontwikkel is. Die formule vir windlading is F = A x P x Cd x Kz x Gh waardeur a die geprojekteerde area is, bl die winddruk, CD die sleepkoëffisiënt, kz die blootstellingskoëffisiënt en gh die reaksiefaktor vir `n rukwind. Hierdie formule het nog `n paar parameters wat in ag geneem word vir die bepaling van die windlas. Hierdie formule word gewoonlik gebruik om die windlas op antennas te bereken.
    Prent getiteld Bereken windlading Stap 8
    2. Verstaan ​​die veranderlikes van die vergelyking. Om `n vergelyking korrek te gebruik, moet jy eers verstaan ​​wat elke veranderlike is en wat sy eenhede is.
  • a, bl en CD is dieselfde veranderlikes as wat in die algemene vergelyking gebruik word.
  • kz is die blootstellingskoëffisiënt en word bereken vanaf die hoogte vanaf die grond tot by die middel van die voorwerp. Die eenheid van kz is die aantal voete.
  • gh is die reaksiefaktor vir rukwinde en word bereken met inagneming van die volle hoogte van die voorwerp. Die eenhede van gh is 1/voet of voet.
  • Prent getiteld Bereken windlading Stap 9
    3. Bepaal die geprojekteerde area. Die geprojekteerde area van jou voorwerp hang af van die vorm en grootte daarvan. As die wind `n plat muur tref, is die geprojekteerde area makliker om te bereken as wanneer die voorwerp afgerond is. Die geprojekteerde oppervlak sal `n benadering wees van die oppervlak wat die wind sal kontak. Daar is nie een oorkoepelende formule vir die berekening van die geprojekteerde area nie, maar jy kan dit skat met `n paar eenvoudige berekeninge. Die eenheid vir die area is ft.
  • Vir `n plat muur, gebruik die formule area = lengte x breedte, meet die lengte en breedte van die muur wat die wind tref.
  • Vir `n buis of kolom kan jy ook die oppervlakte skat deur die lengte en breedte daarvan te gebruik. In hierdie geval is die breedte die deursnee van die pyp of kolom.
  • Prent getiteld Bereken windlading Stap 10
    4. Bereken die winddruk. Winddruk word deur die vergelyking gegee P = 0,00256 x V, waardeur V die spoed van die wind is in myl per uur (mph). Die eenheid vir windlading is pond per vierkante voet (psf).
  • Byvoorbeeld, as die windspoed 70 mph is, dan is die winddruk 0,00256 x 70 = 12,5 psf.
  • `n Alternatief vir die berekening van die winddruk by `n gegewe windspoed is om die standaard vir verskillende sones van die wind te gebruik. Byvoorbeeld, volgens die Electronic Industries Association (EIA), is die meeste van die VSA in Sone A met 86,6 mph winde, maar kusgebiede kan in Sone B (100 mph) of Sone C (111) wees.8 mph) lê.
  • Prent getiteld Bereken windlading Stap 11
    5. Bepaal die sleepkoëffisiënt vir die betrokke voorwerp. Die sleuringskoëffisiënt is die netto krag in die vloeirigting as gevolg van druk op `n voorwerp se oppervlak.Die weerstandskoëffisiënt verteenwoordig die weerstand wat `n voorwerp in `n vloeistof ervaar en hang af van die vorm, grootte en grofheid van `n voorwerp.
  • Die standaard sleepkoëffisiënt vir `n lang silinderloop is 1,2 en vir `n kort silinder 0,8. Dit is van toepassing op antennabuise soos dié op baie geboue.
  • Die standaardkoëffisiënt vir `n plat oppervlak soos die voorkant van `n gebou is 2.0 vir `n lang plat oppervlak of 1.4 vir `n korter plat oppervlak.
  • Die verskil tussen die sleepkoëffisiënt vir plat en silindriese voorwerpe is ongeveer 0,6.
  • Die sleepkoëffisiënt het geen eenhede nie.
  • Prent getiteld Bereken windlading Stap 12
    6. Bereken die blootstellingskoëffisiënt, kz.kz word volgens die formule bereken [z/33], waardeur Z die hoogte is vanaf die grond tot by die middel van die voorwerp.
  • Byvoorbeeld, as jy `n antenna van 3 voet lank en 48 voet van die grond af het, Z gelyk aan 46,5 vt.
  • Kz = [z/33] = [46.5/33] = 1.1 voet.
  • Prent getiteld Bereken windlading Stap 13
    7. Bereken die windvlaagreaksiefaktor gh. Die windvlaagreaksiefaktor word met behulp van die vergelyking bereken Gh = 0,65 + 0,60/[(u/33)] waardeur h is die hoogte van die voorwerp.
  • Byvoorbeeld, as jy `n 3 voet antenna op `n hoogte van 48 voet van die grond af het, dan: Gh = 0,65 + 0,60/[(u/33)] = 0,65 + 0,60/(51/33) = 1,22 vt.
  • Prent getiteld Bereken windlading Stap 14
    8. Bereken die windlas. Met behulp van die waardes soos hierbo bepaal, kan jy nou die windlas met die vergelyking bereken F = A x P x Cd x Kz x Gh. Vul al jou veranderlikes in en voer die berekening uit.
  • Byvoorbeeld, kom ons sê jy wil die windlading op `n antenna bepaal wat 3 voet lank is met `n deursnee van 0,5 duim, in `n windvlaag van 70 mph. Die antenna is bo-op `n 48 voet hoë gebou geplaas.
  • Begin om die geprojekteerde area te bereken. In hierdie geval A = l x w = 3 vt x (0,5 in x (1 vt/12 duim)) = 0,125 vt.
  • Bereken die winddruk: P = 0,00256 x V = 0,00256 x 70 = 12,5 psf.
  • Vir `n kort silinder is die sleepkoëffisiënt 0,8.
  • Bereken die blootstellingskoëffisiënt: Kz = [z/33] = [46.5/33] = 1.1 vt.
  • Bereken die Gust Response Faktor: Gh =0,65+0,60/[(u/33)] =0,65+0,60/(51/33) = 1,22 vt
  • Vervang in die vergelyking: F = A x P x Cd x Kz x Gh = 0,125 x 12,5 x 0,8 x 1,1 x 1,22 = 1,68 pond.
  • Die windlas op die antenna is 1,68 lbs.
  • Metode 3 van 3: Berekening van die windlas deur die Uniform Building Code (UBC) `97 formule

    Prent getiteld Bereken windlading Stap 15
    1. Definieer die UBC `97-formule. Hierdie formule is in 1997 ontwikkel as deel van die Uniform Building Code (UBC) vir die berekening van die windlas. Die formule is F = A x P, waardeur a die geprojekteerde area en bl die winddruk is; hierdie formule het egter `n alternatiewe berekening vir die windlas.
    • Winddruk (PSF) word bereken as P = Ce x Cq x Qs x Iw, waardeur Ce die gekombineerde hoogte bo seespieël, blootstelling, en windvlaag reaksie faktor is, cq `n drukkoëffisiënt (gelyk aan die sleepkoëffisiënt in die vorige twee vergelykings), Vs is windstagnasie druk, en iw die belangrikheidsfaktor. Al hierdie waardes kan uit die toepaslike tabelle bereken of verkry word.
    Prent getiteld Bereken windlading Stap 16
    2. Bepaal die geprojekteerde area. Die geprojekteerde area van jou voorwerp hang af van die vorm en grootte daarvan. As die wind `n plat muur tref, is die geprojekteerde area makliker om te bereken as wanneer die voorwerp afgerond is. `n Geprojekteerde oppervlak sal `n benadering wees van die oppervlak wat die wind sal kontak. Daar is geen aparte formule vir die berekening van die geprojekteerde area nie, maar jy kan dit skat met `n paar eenvoudige berekeninge. Die eenheid van oppervlakte is m.
  • Vir `n plat muur gebruik jy die formule area = lengte x breedte, met die aanname van die lengte en breedte van die vlak waar die wind dit tref.
  • Vir `n buis of kolom kan jy die oppervlakte skat deur die lengte en breedte daarvan te gebruik. In hierdie geval is die breedte die deursnee van die pyp of kolom.
  • Prent getiteld Bereken windlading Stap 17
    3. Bepaal Ce, die gekombineerde hoogte bo seespieël, blootstelling en windvlaagreaksiefaktor. Hierdie waarde is gekies op grond van UBC se Tabel 16-G en neem drie terreinposisies met verskillende hoogtes en Ce waardes vir elkeen.
  • "Blootstelling B is terrein met geboue, bome of ander oppervlakonreëlmatighede wat ten minste 20 persent van die omliggende gebied dek en 1,6 kilometer of meer van die terrein af strek.".
  • `Blootstelling C is plat terrein en meestal oop, 0,8 km of meer rondom die terrein`.
  • `Blootstelling D is die ergste, met standaard windsnelhede van 129 km/h of meer en terrein wat plat en onbelemmerd is, wat na groot watermassas kyk`.
  • Prent getiteld Bereken windlading Stap 18
    4. Bepaal die drukkoëffisiënt vir die betrokke voorwerp. Die drukkoëffisiënt, cq, is dieselfde as die sleepkoëffisiënt (CD). Weerstand is die netto krag in die rigting van vloei as gevolg van druk op `n voorwerp se oppervlak. Die sleepkoëffisiënt verteenwoordig die sleep van `n voorwerp deur `n vloeistof en hang af van `n voorwerp se vorm, grootte en grofheid.
  • Die standaard sleepkoëffisiënt vir `n lang silinderloop is 1,2 en vir `n kort silinder 0,8. Dit is van toepassing op antennabuise soos dié op baie geboue.
  • Die standaardkoëffisiënt vir `n plat oppervlak soos die voorkant van `n gebou is 2.0 vir `n lang plat oppervlak of 1.4 vir `n korter plat oppervlak.
  • Die verskil tussen die sleepkoëffisiënt vir `n plat vlak en `n silinder is ongeveer 0,6.
  • Die sleepkoëffisiënt het geen eenhede nie.
  • Prent getiteld Bereken windlading Stap 19
    5. Bepaal die winddrukstagnasie.Vs is die stagnasie van die winddruk en ekwivalent aan die winddrukberekening van die vorige vergelykings: Qs = 0,00256 x V, waardeur V die windspoed is in myl per uur (mph).
  • Byvoorbeeld, as die windspoed 70 mph is, sal die winddrukstagnasie 0,00256 x 70 = 12,5 psf wees.
  • `n Alternatief vir hierdie berekening is om die standaard vir verskillende windsones te gebruik. Byvoorbeeld, volgens die Electronic Industries Association (EIA), is die meeste van die VSA in Sone A met 86,6 mph winde, maar kusgebiede kan in Sone B (100 mph) of Sone C (111) wees.8 mph) lê
  • Prent getiteld Bereken windlading Stap 20
    6. Bepaal die belangrikheidsfaktor.iw is die belangrikheidsfaktor en kan met behulp van Tabel 16-K van die UBC bepaal word. Dit is `n vermenigvuldiging wat in die ladingsberekening gebruik word wat die gebruik van die gebou in ag neem. As `n gebou gevaarlike materiale bevat, sal die belangrikheidsfaktor hoër wees as dié van `n tradisionele gebou.
  • Berekeninge vir geboue met `n standaardgebruik het `n belangrikheidsfaktor van een.
  • Prent getiteld Bereken windlading Stap 21
    7. Bereken die windlas. Met behulp van die waardes soos hierbo bepaal, kan jy nou die windlas met die vergelyking bereken F = A x P = A x Ce x Cq x Qs x Iw. Vervang al jou veranderlikes en werk die vergelyking uit.
  • Byvoorbeeld, kom ons sê jy wil die windlas op `n 3-voet antenna met `n deursnee van 0,5 duim in `n 70 mph rukwind bepaal. Die antenna word bo-op `n 48 voet hoë gebou geplaas, in `n gebied van `blootstelling B` terrein.
  • Begin deur die geprojekteerde oppervlakte te bereken. In hierdie geval: A = l x w = 3 vt x (0,5 in x (1 vt/12 duim)) = 0,125 vt.
  • Bepaal Ce. Gebaseer op Tabel 16-G en die hoogte 48 voet en `n `blootstelling B`-terrein, Ce 0,84.
  • Vir `n kort silinder is die sleepkoëffisiënt cq gelyk aan 0,8.
  • bereken Vs: Qs = 0,00256 x V = 0,00256 x 70 = 12,5 psf.
  • Bepaal die belangrikheidsfaktor. Dit is `n standaardgebou, daarom iw is 1.
  • Vervang in die vergelyking: F = A x P = A x Ce x Cq x Qs x Iw = 0,125 x 0,84 x 0,8 x 12,5 x 1= 1,05 pond.
  • Die windlas op die antenna is dus 1,05 pond.
  • Wenke

    • Weet dat windspoed op verskillende hoogtes verskil. Windspoed neem toe met strukturele hoogte en nader aan die grond is die meeste onvoorspelbaar aangesien dit beïnvloed word deur die interaksie met dinge op die grond.
    • Wees bewus daarvan dat hierdie onvoorspelbaarheid dit moeilik kan maak om akkurate windberekeninge te maak.

    Оцените, пожалуйста статью