Een windbelasting verwijst naar de intensiteit van de kracht die wind op een constructie uitoefent. Hoewel u een eenvoudige formule kunt gebruiken om windbelastingen uit windsnelheid te berekenen, moeten bouwontwerpers, ingenieurs en constructeurs veel extra berekeningen opnemen om ervoor te zorgen dat hun structuren niet overhellen bij harde wind.

Winddruk

U kunt een algemeen idee krijgen van de druk op een stuk van 1 voet bij 1 voet van een constructie 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 bedoeld is om bestand te zijn tegen wind van 100 mph gebouwd zijn om bestand te zijn tegen een winddruk van 25,6 psf. Verschillende websites bieden multifactor online calculators om winddrukken op standaardstructuren te bepalen.

Drag coëfficiënt

Bij het vertalen van winddruk naar windbelasting moet rekening worden gehouden met de vorm van de constructie, die de luchtweerstandscoëfficiënt bepaalt ( Cd), 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 nummer zonder eenheden. Complexe vormen vereisen een zorgvuldige analyse en testen om hun Cd-waarden te bepalen. Autofabrikanten gebruiken bijvoorbeeld windtunnels om de cd van een voertuig te vinden.

Load Is a Force

Gewapend met druk- en sleepgegevens, kunt u de windbelasting vinden met behulp van de volgende formule: kracht = gebied x druk x Cd. Met behulp van het voorbeeld van een vlak gedeelte van een constructie kan het gebied - of de lengte x breedte - worden ingesteld op 1 vierkante voet, resulterend in een windbelasting van 1 x 25,6 x 2 = 51,2 psf voor een wind van 100 mph. Een 10-voet-bij-12-voets muur eist een gebied van 120 vierkante voet op, wat betekent dat het een 100 mph windbelasting van 120 x 51.2 = 6.144 psf zou moeten 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 windsnelheid kan variëren met de hoogte boven de grond, atmosferische druk , terrein, temperatuur, ijsvorming, het effect van windvlagen en andere variabelen. Verschillende autoriteiten publiceren conflicterende Cd-waarden, die verschillende resultaten kunnen opleveren, afhankelijk van de gekozen autoriteit. Ingenieurs hebben normaal gesproken overbouwconstructies zodat ze bestand zijn tegen windbelastingen die hoger zijn dan de maximale windsnelheid die wordt verwacht op de locatie van de constructie. Verschillende belastingen zijn van toepassing op winden die vanaf de zijkant, achter, boven of onder op een structuur worden geblazen.