NộI Dung
Sức mạnh của gió không thể được đánh giá thấp. Là một lực, gió thay đổi từ một cơn gió nhẹ nâng một con diều đến cơn bão xé toạc một mái nhà. Ngay cả các cực nhẹ và các cấu trúc phổ biến tương tự, hàng ngày phải được thiết kế để chịu được lực của gió. Tuy nhiên, việc tính toán diện tích dự kiến bị ảnh hưởng bởi tải trọng gió không khó.
Công thức tải gió
Công thức tính toán tải trọng gió, ở dạng đơn giản nhất, là lực tải gió bằng với thời gian áp lực gió dự kiến hệ số lần hệ số lực cản. Về mặt toán học, công thức được viết là F = PACCười mở miệng. Các yếu tố khác ảnh hưởng đến tải trọng gió bao gồm gió giật, độ cao của các công trình và địa hình xung quanh các công trình. Ngoài ra, các chi tiết cấu trúc có thể bắt gió.
Định nghĩa khu vực dự kiến
Diện tích chiếu có nghĩa là diện tích bề mặt vuông góc với gió. Các kỹ sư có thể chọn sử dụng diện tích chiếu tối đa để tính toán lực gió.
Tính diện tích chiếu của một mặt phẳng đối diện với gió đòi hỏi phải nghĩ đến hình dạng ba chiều là bề mặt hai chiều. Bề mặt phẳng của một bức tường tiêu chuẩn đối diện trực tiếp với gió sẽ thể hiện một bề mặt hình vuông hoặc hình chữ nhật. Vùng chiếu của hình nón có thể là hình tam giác hoặc hình tròn. Khu vực chiếu của một hình cầu sẽ luôn hiện diện như một vòng tròn.
Tính toán diện tích dự kiến
Khu vực dự kiến của một quảng trường
Khu vực gió tấn công vào một cấu trúc hình vuông hoặc hình chữ nhật phụ thuộc vào hướng của cấu trúc với gió. Nếu gió đập vuông góc với bề mặt hình vuông hoặc hình chữ nhật, tính toán diện tích là diện tích bằng chiều dài lần chiều rộng (A = LH). Đối với một bức tường dài 20 feet cao 10 feet, diện tích dự kiến bằng 20 × 10 hoặc 200 feet vuông.
Tuy nhiên, chiều rộng lớn nhất của cấu trúc hình chữ nhật sẽ là khoảng cách từ một góc đến góc đối diện, không phải khoảng cách giữa các góc liền kề. Ví dụ, hãy xem xét một tòa nhà rộng 10 feet, dài 12 feet, cao 10 feet. Nếu gió chạm vuông góc với một bên, diện tích chiếu của một bức tường sẽ là 10 × 10 hoặc 100 feet vuông trong khi diện tích chiếu của bức tường kia sẽ là 12 × 10 hoặc 120 feet vuông.
Tuy nhiên, nếu gió chạm vuông góc với một góc, tuy nhiên, chiều dài của khu vực chiếu có thể được tính theo Định lý Pythagore (a2+ b2 = c2). Khoảng cách giữa các góc đối diện (L) trở thành 102+122= L2hoặc 100 + 144 = L2= 244 feet. Khi đó, L = 244 = 15,6 feet. Vùng được chiếu sau đó trở thành L × H, 15,6 × 10 = 156 feet vuông.
Khu vực chiếu của một hình cầu
Nhìn thẳng vào một quả cầu, góc nhìn hai chiều hoặc diện tích mặt trước của hình cầu là một hình tròn. Các đường tròn chiếu đường kính bằng với đường kính của hình cầu.
Do đó, tính toán diện tích dự kiến sử dụng công thức diện tích cho một vòng tròn: diện tích bằng pi lần bán kính lần bán kính hoặc A = πr2. Nếu đường kính của hình cầu là 20 feet, thì bán kính sẽ là 20 ÷ 2 = 10 và diện tích chiếu sẽ là A = π × 1023,14 × 100 = 314 feet vuông.
Khu vực chiếu của hình nón
Tải trọng gió trên một hình nón phụ thuộc vào hướng của hình nón. Nếu hình nón nằm trên đế của nó, thì diện tích chiếu của hình nón sẽ là một hình tam giác. Công thức diện tích cho một tam giác, số lần cơ sở chiều cao gấp rưỡi (B × H 2), đòi hỏi phải biết chiều dài trên cơ sở và chiều cao đến đỉnh hình nón. Nếu cấu trúc là 10 feet trên cơ sở và cao 15 feet, thì tính toán diện tích dự kiến sẽ trở thành 10 × 15 2 = 150 2 = 75 feet vuông.
Tuy nhiên, nếu hình nón được cân bằng sao cho đế hoặc đầu nhọn hướng thẳng vào gió, khu vực được chiếu sẽ là một vòng tròn có đường kính bằng khoảng cách trên cơ sở. Khu vực cho một công thức vòng tròn sau đó sẽ được áp dụng.
Nếu hình nón nằm sao cho gió chạm vuông góc với mặt bên (song song với đế), thì diện tích hình nón của hình nón sẽ có dạng hình tam giác giống như khi hình nón nằm trên đế của nó. Diện tích của một công thức tam giác sau đó sẽ được sử dụng để tính diện tích chiếu.