المحتوى

• خطوات
• النصيحة

الرياح هي تيار من الهواء يتحرك في اتجاه أفقي تقريبًا من ضغط مرتفع إلى ضغط منخفض. يمكن أن تسبب الرياح القوية أضرارًا كبيرة لأنها تضغط على سطح الهيكل. تسمى شدة هذا الضغط بحمل الرياح. يعتمد تأثير الرياح على حجم وشكل الهيكل. يعتبر حمل الرياح معيارًا ضروريًا لتكون قادرًا على تصميم المباني وتشييدها بأمان أفضل ومقاومة الرياح ، ولتثبيت أشياء فوق المباني مثل الهوائيات.

خطوات

الطريقة 1 من 3: احسب حمولة الرياح باستخدام الصيغة العامة

1. 

   حدد الصيغة المعممة. صيغة حساب حمل الرياح هي F = A x P x Cd، في داخل F هي قوة الرياح أو حمل الرياح ، أ هي المنطقة المسقطة ، ص هو ضغط الرياح ، و قرص مضغوط هو معامل السحب. هذه المعادلة مفيدة لتقدير حمل الرياح على كائن معين ، ولكنها لا تفي بمتطلبات أكواد البناء لتصميم مبنى جديد.

2. 

   
   
   ابحث عن المنطقة المسقطة أ. هذه هي مساحة السطح ثنائي الأبعاد التي تهبها الرياح. لتحليل أكثر دقة ، يجب عليك تكرار الحساب لكل جانب من جوانب المبنى. على سبيل المثال ، إذا كان الجانب الغربي من المبنى 20 مترًا ، فاستبدل هذه القيمة أ لحساب حمل الرياح على الجانب الغربي.
   • تعتمد صيغة المساحة على شكل السطح. للجدران المسطحة ، استخدم صيغة المساحة = الطول × الارتفاع. تقريب مساحة سطح العمود باستخدام الصيغة المساحة = القطر × الارتفاع.
   • في نظام SI ، تحتاج إلى القياس أ بالمتر المربع (م).
   • في القياسات الإمبراطورية ، تحتاج إلى القياس أ بالقدم المربع.

3. 

   
   
   احسب ضغط الرياح. الصيغة البسيطة لحساب ضغط الرياح الإمبراطوري P (رطل / قدم مربع) موجودة هناك الخامس هي سرعة الرياح بالأميال في الساعة (ميل في الساعة). لإيجاد ضغط الرياح في نظام SI (نيوتن / متر مربع) ، تستخدمه وتقيس السرعة الخامس بالأمتار في الثانية.
   • هذه الصيغة مشتقة من مجموعة معايير الرابطة الأمريكية للمهندسين المدنيين. العامل 0.00256 هو نتيجة عملية حسابية تعتمد على القيم النموذجية لكثافة الهواء وتسارع الجاذبية.
   • يستخدم المهندسون صيغة أكثر دقة للنظر في عوامل مثل التضاريس المحيطة ونوع المبنى. يمكنك العثور على صيغة الحساب في المجموعة القياسية ASCE 7-05 ، أو استخدام صيغة UBC أدناه.
   • إذا كنت لا تعرف سرعة الرياح ، فتحقق من أعلى سرعة للرياح في المنطقة وفقًا لمعايير جمعية الأعمال الإلكترونية (EIA). على سبيل المثال ، تقع معظم الولايات المتحدة في المنطقة أ مع سرعة رياح تبلغ 38.7 م / ث ، ولكن المناطق الساحلية تقع في المنطقة ب (44.7 م / ث) أو المنطقة ج (50 م / ث).

4. 

   
   
   تحديد معامل المقاومة للكائن قيد الدراسة. قوة السحب هي قوة الرياح التي تؤثر على المبنى ، ويحكمها شكل المبنى وخشونة السطح والعديد من العوامل الأخرى. غالبًا ما يقيس المهندسون المقاومة مباشرة من خلال التجارب ، ولكن إذا كنت تريد التقدير ، يمكنك البحث عن معامل السحب النموذجي لأشكال الكائنات. فمثلا:
   • معامل السحب القياسي للأسطوانات الطويلة هو 1.2 وللأسطوانات القصيرة 0.8. تنطبق هذه العوامل على قاعدة الهوائي التي تثبت الهوائي في العديد من المباني.
   • معامل السحب القياسي للألواح المسطحة مثل واجهات المبنى هو 2.0 للألواح المسطحة الطويلة ، أو 1.4 للألواح المسطحة القصيرة.
   • لا يحتوي معامل السحب على وحدات.

5. 

   احسب حمولة الرياح. باستخدام القيم الموجودة أعلاه ، يمكنك الآن حساب حمل الرياح باستخدام معادلة F = A x P x Cd.
6. لنفترض أنك تريد حساب حمل الرياح الذي يعمل على هوائي يبلغ طوله مترًا واحدًا وقطره 2 سم ، وسرعة رياحه 31.3 م / ث.
   • ابدأ بتقدير المنطقة المسقطة. في هذه الحالة،
   • احسب ضغط الرياح:.
   • معامل السحب للأسطوانات القصيرة هو 0.8.
   • بدلاً من المعادلة:
   • 9،6 N هو حمل الرياح الذي يعمل على الهوائي.
   الإعلانات

الطريقة 2 من 3: احسب حمولة الرياح باستخدام صيغة جمعية الأعمال الإلكترونية

1. 

   حدد الصيغة التي طورتها جمعية الأعمال الإلكترونية. صيغة حساب حمل الرياح هي F = A x P x Cd x Kz x Gh، في داخل أ منطقة الإسقاط ص هو ضغط الرياح ، قرص مضغوط هو معامل السحب ، Kz هو معامل التعرض ، و GH هو معامل ارتداد الرياح. تأخذ صيغة حمل الرياح هذه في الاعتبار العديد من المعلمات الإضافية ، وغالبًا ما تُستخدم لحساب حمل الرياح الذي يعمل على الهوائي.

2. 

   افهم المتغيرات في الصيغ. لاستخدام هذه الصيغة بشكل فعال ، يجب أن تفهم أولاً معنى كل متغير ووحدته.
   • أ, ص و قرص مضغوط له نفس المعنى كما في الصيغة المعممة.
   • Kz هو معامل التعريض ويُحسب من الارتفاع من الأرض إلى منتصف الجسم. وحدة Kz هو العداد.
   • GH هو معامل الارتداد ويحسب بالارتفاع الكلي للجسم. وحدة GH هو 1 / م أو م.

3. 

   حدد المنطقة المسقطة. تعتمد المساحة المسقطة من كائن ما على شكله وحجمه. إذا كانت الرياح تهب على جدار مسطح ، فإن المنطقة المسقطة تكون أسهل من الجسم الدائري. ستكون المنطقة المسقطة مساوية تقريبًا للمنطقة التي تتعرض لها الرياح. لا توجد معادلة لحساب مساحة العرض ، ولكن يمكنك تقديرها ببعض الحسابات الأساسية. وحدة المساحة م.
   • بالنسبة للجدران المسطحة ، استخدم صيغة المساحة = الطول × العرض ، وقم بقياس طول وعرض الجدار حيث تهب الرياح.
   • بالنسبة للأسطوانات أو الأعمدة ، يمكنك تقريب المساحة حسب الطول والعرض. في هذه الحالة ، يكون العرض هو قطر الأسطوانة أو العمود.

4. 

   احسب ضغط الرياح. يتم حساب ضغط الرياح وفقًا للصيغة P = 0.613 × الخامس، في داخل الخامس هي سرعة الرياح بالأمتار في الثانية (م / ث). وحدة ضغط الرياح هي نيوتن لكل متر مربع (N / m).
   • على سبيل المثال ، إذا كانت سرعة الرياح 31.3 م / ث ، فإن ضغط الرياح هو 0.613 × 31.3 = 600 نيوتن / م.
   • هناك طريقة أخرى لحساب ضغط الرياح عند سرعة معينة وهي استخدام معايير سرعة الرياح في مناطق جغرافية مختلفة. على سبيل المثال ، وفقًا لجمعية الأعمال الإلكترونية (EIA) ، تتمتع معظم الولايات المتحدة في المنطقة أ بسرعات رياح تبلغ 38.7 م / ث ، لكن المناطق الساحلية تقع في المنطقة ب (44.7 م / ث. ) أو المنطقة ج (50 م / ث).

5. 

   تحديد معامل المقاومة للكائن قيد الدراسة. قوة السحب هي قوة الرياح التي تعمل في اتجاه النفخ على سطح الجسم. يمثل معامل السحب مقاومة الجسم في السائل ، ويعتمد على شكل الجسم وحجمه وخشونته.
   • معامل السحب القياسي للأسطوانات الطويلة هو 1.2 وللأسطوانات القصيرة 0.8 ، وهو ما يُطبق عادة على أعمدة الهوائي في العديد من المباني.
   • معامل السحب القياسي للألواح المسطحة مثل واجهات المبنى هو 2.0 للألواح المسطحة الطويلة ، أو 1.4 للألواح المسطحة القصيرة.
   • الفرق بين معامل مقاومة اللوح المسطح والأسطوانة حوالي 0.6.
   • لا يحتوي معامل السحب على وحدات.

6. 

   احسب معامل التعرض Kz.Kz بواسطة الصيغة التي ض هو الارتفاع من الأرض إلى منتصف الجسم.
   • على سبيل المثال ، إذا كان لديك هوائي يبلغ طوله 1 مترًا و 15 مترًا من الأرض ، ض سيكون 14.5 م.
   • Kz = = = 0.8 م.

7. 

   احسب معامل ارتداد الرياح GH. يتم حساب معامل ارتداد الرياح بالصيغة Gh = 0.65 + 0.6 /، في داخل ح هو ارتفاع الجسم.
   • على سبيل المثال ، إذا كان لديك هوائي يبلغ طوله 1 مترًا و 15 مترًا من الأرض ، Gh = 0.65 + 0.6 / = 0.65 + 0.6 / = 1.32 م

8. 

   احسب حمولة الرياح. باستخدام القيم الموجودة أعلاه ، يمكنك الآن حساب حمل الرياح باستخدام معادلة F = A x P x Cd x Kz x Gh. أدخل القيم في المتغيرات وقم بإجراء العمليات الحسابية.
   • لنفترض أنك تريد حساب حمل الرياح الذي يعمل على هوائي يبلغ طوله مترًا واحدًا وقطره 2 سم ، وسرعة رياحه 31.3 مترًا / ثانية. يقع الهوائي فوق مبنى يبلغ ارتفاعه 15 مترًا.
   • ابدأ بحساب المنطقة المسقطة. في هذه الحالة، أ = ل س ث = 1 م × 0.02 م = 0.02 م.
   • حساب ضغط الرياح: P = 0.613 × الخامس = 0.613 × 31.3 = 600 نيوتن / م.
   • معامل السحب للأسطوانات القصيرة هو 0.8.
   • احسب معامل التعرض: Kz = = = 0.8 م.
   • احسب معامل ارتداد الرياح: Gh = 0.65 + 0.60 / = 0.65 + 0.60 / = 1.32 م
   • بدلاً من المعادلة: F = A x P x Cd x Kz x Gh = 0.02 × 600 × 0.8 × 0.8 × 1.32 = 10 ن.
   • 10 N هو حمل الرياح الذي يعمل على الهوائي.
   الإعلانات

الطريقة 3 من 3: احسب حمل الرياح باستخدام صيغة المجموعة القياسية UBC-97 (كود البناء الموحد)

1. 

   حدد صيغة UBC-97. تم بناء هذه الصيغة في عام 1997 في معيار UBC (كود البناء الموحد) لحساب حمل الرياح. الصيغة F = A x P.، في داخل أ هي المنطقة المسقطة و ص ضغط الرياح لكن هذه الصيغة لها طريقة أخرى لحساب ضغط الرياح.
   • يتم حساب ضغط الرياح (N / m) بواسطة الصيغة P = Ce x Cq x Qs x Iw، في داخل م هو العامل المشترك للارتفاع والتعرض والارتداد للريح ، Cq هو معامل الضغط (ما يعادل معامل السحب في المعادلتين أعلاه) ، س هو ضغط الرياح الراكد ، و لو هو العامل المهم. يمكن حساب كل هذه القيم أو البحث عنها من الجداول المقابلة.

2. 

   حدد المنطقة المسقطة. تعتمد المساحة المسقطة من كائن ما على شكله وحجمه. إذا كانت الرياح تهب على جدار مسطح ، فإن المنطقة المسقطة تكون أسهل من الجسم الدائري. ستكون المنطقة المسقطة مساوية تقريبًا للمنطقة التي تتعرض لها الرياح. لا توجد معادلة لحساب مساحة العرض ، ولكن يمكنك تقديرها ببعض الحسابات الأساسية. وحدة المساحة م.
   • بالنسبة للجدران المسطحة ، استخدم صيغة المساحة = الطول × العرض ، وقم بقياس طول وعرض الجدار حيث تهب الرياح.
   • بالنسبة للأسطوانات أو الأعمدة ، يمكنك تقريب المساحة حسب الطول والعرض. في هذه الحالة ، يكون العرض هو قطر الأسطوانة أو العمود.

3. 

   تحدد م، معامل الارتفاع والتعرض والارتداد الناتج عن الرياح. يتم البحث عن هذه القيمة من الجدول 16-G في UBC وتأخذ في الاعتبار ثلاثة أنواع من الاتصال المتعلقة بالتضاريس ، مع الارتفاعات والقيم. م مختلفة لكل نموذج.
   • "نوع التعرض B هو تضاريس بها منازل أو أشجار أو غير ذلك من أشكال التفاوت ، وتغطي 20٪ على الأقل من المنطقة المحيطة وتمتد من 1.6 كم أو أكثر من الموقع قيد الدراسة."
   • "نوع التلامس C مسطح وجيد التهوية بشكل عام ، ويمتد لمسافة 0.8 كم أو أكثر من الموقع المعين."
   • "نوع D- التعرض هو التضاريس الأكثر تضررًا ، ويبلغ متوسط ​​سرعة الرياح 129 كم / ساعة أو أعلى ، ونوع التضاريس من دون عوائق ، وتحيط به المياه الكبيرة."

4. 

   تحديد معامل الضغط للكائن قيد الدراسة. معامل الضغط Cq يشبه معامل السحب قرص مضغوط. قوة السحب هي قوة الرياح التي تعمل في اتجاه النفخ على سطح الجسم. يمثل معامل السحب مقاومة الجسم في السائل ، ويعتمد على شكل الجسم وحجمه وخشونته.
   • معامل السحب القياسي للأسطوانات الطويلة هو 1.2 وللأسطوانات القصيرة 0.8 ، وهو ما يُطبق عادة على أعمدة الهوائي في العديد من المباني.
   • معامل السحب القياسي للألواح المسطحة مثل واجهات المبنى هو 2.0 للألواح المسطحة الطويلة ، أو 1.4 للألواح المسطحة القصيرة.
   • الفرق بين معامل مقاومة اللوح المسطح والأسطوانة حوالي 0.6.
   • لا يحتوي معامل السحب على وحدات.

5. 

   حدد ضغط الهواء الراكد.س هو ضغط الرياح الراكد ويتم حسابه بشكل مشابه لحساب ضغط الرياح في المعادلات السابقة: Qs = 0.613 × V، في داخل الخامس هي سرعة الرياح بالأمتار في الثانية (م / ث).
   • على سبيل المثال ، إذا كانت سرعة الرياح 31 م / ث ، فإن ضغط الرياح الراكدة هو 0.613 × V = 0.613 × 31.3 = 600 نيوتن / م.
   • طريقة أخرى هي استخدام معايير سرعة الرياح في مناطق جغرافية مختلفة. على سبيل المثال ، وفقًا لجمعية الأعمال الإلكترونية (EIA) ، تتمتع معظم الولايات المتحدة في المنطقة أ بسرعات رياح تبلغ 38.7 م / ث ، لكن المناطق الساحلية تقع في المنطقة ب (44.7 م / ث. ) أو المنطقة ج (50 م / ث).

6. 

   حدد العامل الرئيسي.لو عامل مهم ويمكن العثور عليه من جدول 16-K في UBC. إنه عامل مضاعف يستخدم لحساب الحمل لمراعاة عوامل استخدام المبنى. إذا كان المبنى يحتوي على مادة خطرة ، فسيكون العامل الحاسم أعلى من المبنى للاستخدام العام.
   • سيكون للحسابات الخاصة بالمبنى ذي الاستخدام القياسي عامل واحد.

7. 

   احسب حمولة الرياح. باستخدام القيم الموجودة أعلاه ، يمكنك الآن حساب حمل الرياح باستخدام معادلة F = A x P = A x Ce x Cq x Qs x Iw . أدخل القيم في المتغيرات وقم بإجراء العمليات الحسابية.
   • لنفترض أنك تريد حساب حمل الرياح الذي يعمل على هوائي بطول متر واحد وقطر 2 سم ، وسرعة رياح 31 م / ث. يتم وضع الهوائي فوق مبنى يبلغ ارتفاعه 15 مترًا في منطقة بها تضاريس جهة الاتصال من النوع B.
   • ابدأ بحساب المنطقة المسقطة. في هذه الحالة، أ = ل س ث = 1 م × 0.02 م = 0.02 م.
   • تحدد م. وفقًا للجدول 16-G ، باستخدام ارتفاع 15 مترًا وطوبوغرافيا نوع الاتصال B ، يمكننا البحث م هو 0.84.
   • معامل السحب جيد بالنسبة للاسطوانات القصيرة Cq هو 0.8.
   • احسب س: Qs = 0.613 × V = 0.613 × 31.3 = 600 نيوتن / م.
   • حدد العامل الرئيسي. يجب أن يكون هذا المبنى القياسي لو = 1.
   • بدلاً من المعادلة: F = A x P = A x Ce x Cq x Qs x Iw = 0.02 × 0.84 × 0.8 × 600 × 1 = 8 ن.
   • 8 N هو حمل الرياح الذي يعمل على الهوائي.
   الإعلانات

النصيحة

• يجب أن تعلم أن سرعة الرياح تتغير على ارتفاعات مختلفة من الأرض. تزداد سرعة الرياح مع ارتفاع الهيكل ، وكلما اقتربنا من الأرض ، كلما زاد التغيير غير المنتظم ، حيث تتأثر بالهياكل الموجودة على الأرض.
• تذكر أن هذا الاختلاف غير المنتظم هو الذي سيقلل من دقة حسابات حمل الرياح.