Vsebina
Moči vetra ni mogoče podcenjevati. Kot sila se veter spreminja od lahkega vetra, ki dviguje zmaja do orkana, ki se odtrga s strehe. Tudi lahki drogovi in podobne običajne, vsakodnevne konstrukcije morajo biti zasnovane tako, da prenesejo moč vetra. Kljub temu ni težko izračunati predvidene površine, ki jo vplivajo obremenitve z vetrom.
Formula za obremenitev z vetrom
Formula za izračun vetrne obremenitve, v svoji najpreprostejši obliki, je sila vetra, ki je enaka tlaku vetra, časom predvidene površine in koeficientu vlečenja. Matematično je formula zapisana kot F = PACd. Dodatni dejavniki, ki vplivajo na obremenitve vetra, vključujejo sunke vetra, višino objektov in terenske okoliške strukture. Tudi strukturne podrobnosti lahko ujamejo veter.
Opredelitev predvidenega območja
Projicirano območje pomeni površino, pravokotno na veter. Inženirji se lahko odločijo, da bodo za izračun sile vetra uporabili največjo predvideno površino.
Izračun predvidenega območja ravnine, obrnjene proti vetru, zahteva tridimenzionalno obliko kot dvodimenzionalno površino. Ravna površina standardne stene, obrnjene neposredno v veter, bo predstavljala kvadratno ali pravokotno površino. Projicirano območje stožca bi lahko predstavljalo kot trikotnik ali kot krog. Projektirano območje krogle bo vedno predstavljeno kot krog.
Izračuni predvidene površine
Predvidena površina trga
Območje, ki ga veter zadene na kvadratno ali pravokotno strukturo, je odvisno od usmeritve konstrukcije proti vetru. Če veter udari pravokotno na kvadratno ali pravokotno površino, je izračun površine enaka dolžini in širini (A = LH). Pri steni, ki je visoka 20 in visoka 10 čevljev, je predvideno območje 20 × 10 ali 200 kvadratnih čevljev.
Največja širina pravokotne konstrukcije pa bo razdalja od enega do drugega kota, ne pa razdalja med sosednjimi vogali. Na primer, razmislite o zgradbi, široki 10 in 12 metrov, do 10 čevljev. Če veter udari pravokotno na neko stran, bo predvideno območje ene stene 10 × 10 ali 100 kvadratnih čevljev, medtem ko bo predvideno območje druge stene 12 × 10 ali 120 kvadratnih metrov.
Če pa veter udari pravokotno na kot, lahko dolžino predvidenega območja izračunamo po pitagorejski teoremi (a2+ b2 = c2). Razdalja med nasprotnimi vogali (L) postane 102+122= L2, ali 100 + 144 = L2= 244 čevljev. Nato je L = √244 = 15,6 čevljev. Projektirano območje nato postane L × H, 15,6 × 10 = 156 kvadratnih čevljev.
Projektirano območje sfere
Dvodimenzionalni pogled ali projicirano čelno območje krogle gledamo neposredno v kroglo krog. Premer projiciranega kroga je enak premeru krogle.
Izračun predvidene površine zato uporablja formulo površine za krog: območje je enako pi kratu polmeru krat polmeru ali A = πr2. Če je premer krogle 20 čevljev, potem bo polmer 20 ÷ 2 = 10 in predvideno območje bo A = π × 102≈3,14 × 100 = 314 kvadratnih čevljev.
Projektirano območje stožca
Obremenitev vetra na stožcu je odvisna od orientacije stožca. Če stožec sedi na njegovi podlagi, bo predvideno območje stožca trikotnik. Formula območja trikotnika, osnovna višina krat polovice (B × H ÷ 2), zahteva poznavanje dolžine čez podlago in višine do vrha stožcev. Če je konstrukcija 10 centimetrov čez podlago in visoka 15 čevljev, potem izračun predvidene površine postane 10 × 15 ÷ 2 = 150 ÷ 2 = 75 kvadratnih čevljev.
Če pa je stožec uravnotežen, tako da osnova ali konica kaže neposredno v veter, bo predvideno območje krog s premerom enak razdalji čez osnovo. Nato bi uporabili območje za formulo kroga.
Če stožec leži tako, da veter udarja pravokotno na stran (vzporedno z osnovo), bo predvideno območje stožca enako trikotne oblike, kot če stožec sedi na njegovem dnu. Za izračun predvidenega območja bi nato uporabili območje formule trikotnika.