En vindbelastning avser intensiteten av kraften som vind gäller för en struktur. Även om du kan använda en enkel formel för att beräkna vindbelastningar från vindhastighet, måste byggnadsdesigners, ingenjörer och konstruktörer infoga många extra beräkningar för att säkerställa att deras konstruktioner inte blåser över i en hög vind.

Vindtryck

Du kan få en allmän uppfattning om trycket på en 1-fot-1-fots-sektion av en struktur med hjälp av följande formel: vindtryck per kvadratfot = 0,00256 x kvadraten av vindhastigheten. Till exempel skapar en 40 mil /timme (mph) vindhastighet ett tryck av (0,00256 x (40) ^ 2) = 4,096 pund per kvadratfot (psf). Enligt denna formel måste en konstruktion som är avsedd att motstå 100 mph vindar byggas för att motstå ett vindtryck på 25,6 psf. Flera webbplatser erbjuder multifaktor online-kalkylatorer för att bestämma vindtrycket på standardkonstruktioner.

Dragkoefficient

Om man övergår vindtryck till vindbelastning måste hänsyn tas till strukturen, vilken bestämmer dragkoefficienten ( Cd), ett mått på vindmotstånd. Ingenjörer har utarbetat standard Cd-värden för olika former. Till exempel har en platt yta en Cd på 2,0, medan Cd i en lång cylinder är 1,2. Cd är ett rent nummer utan några enheter. Komplexa former kräver noggrann analys och testning för att bestämma deras Cd-värden. Till exempel använder bilfabrikat vindtunnel för att hitta fordonets Cd.

Ladda är en kraft

Beväpnad med tryck och dra data, hittar du vindbelastningen med följande formel: kraft = område x tryck x Cd. Med hjälp av exemplet på en platt sektion av en struktur kan området - eller längd x bredd - sättas till 1 kvadratfot, vilket resulterar i en vindbelastning på 1 x 25,6 x 2 = 51,2 psf för en vindhastighet på 100 mph. En vägg på 10 fot med 12 fot hävdar ett område på 120 kvadratmeter vilket innebär att det skulle behöva stå emot en 100 mph vindbelastning på 120 x 51,2 = 6 144 psf. I den verkliga världen använder ingenjörer formler som är mer sofistikerade och innehåller ytterligare variabler.

Andra variabler

Ingenjörer måste redogöra för att vindhastigheten kan variera med höjd över marken, atmosfärstryck , terräng, temperatur, isbildning, effekten av vindar och andra variabler. Olika myndigheter publicerar motstridiga Cd-värden, vilket kan ge olika resultat beroende på vald myndighet. Ingenjörer är normalt "överbyggda" strukturer så att de kan klara vindbelastningar över den maximala vindhastigheten som förväntas på byggnadens plats. Olika belastningar gäller för vindar som blåser på en struktur från sidan bakom ovanför eller under.