Tartalom
A szél erejét nem szabad alábecsülni. Erőként a szél változhat a könnyű szellőtől, amely egy sárkányt emeli, a tetőtől leszakadó hurrikánig. Még a fényoszlopokat és a hasonló általános, mindennapi szerkezeteket úgy is meg kell tervezni, hogy ellenálljanak a szél erőinek. A szélterhelés által becsült terület kiszámítása azonban nem nehéz.
Szélterhelés-képlet
A szélterhelés kiszámítására szolgáló képlet a legegyszerűbb formájában a szélterhelés megegyezik a szélnyomás szorzata a tervezett terület és a húzási tényező szorzatával. Matematikailag a képletet F = PAC-ként írjákd. A szélterhelést befolyásoló további tényezők közé tartoznak a széllökések, a szerkezetek magassága és a terepet körülvevő szerkezetek. Emellett a szerkezeti részletek is elkaphatják a szél.
Tervezett terület meghatározása
Kivetített terület: a szélre merőleges felület. A mérnökök dönthetnek úgy, hogy a legnagyobb előrevetített területet használják a szél erő kiszámításához.
A szél felé néző sík felület kivetített területének kiszámításához a háromdimenziós alakot kétdimenziós felületre kell gondolkodni. A standard falnak a szél felé néző, sík felülete négyzet vagy téglalap alakú. A kúp kivetített területe háromszögként vagy körként jelenhet meg. A gömb kivetített területe mindig körként jelenik meg.
Tervezett terület kiszámítása
Egy tér tervezett területe
A szélnek egy négyzet vagy téglalap alakú szerkezetre gyakorolt területe attól függ, hogy a szerkezet milyen mértékben irányul a szélhez. Ha a szél merőleges egy négyzet vagy téglalap alakú felületre, akkor a terület kiszámítása a terület megegyezik a hossz és szélesség (A = LH) értékével. 20 láb hosszú és 10 láb magas fal esetén a vetített terület 20 × 10 vagy 200 négyzetláb nagyságú.
A téglalap alakú szerkezet legnagyobb szélessége azonban a távolság az egyik sarktól a másik sarokig, nem pedig a szomszédos sarkok közötti távolság. Vegyünk például egy épületet, amely 10 láb széles, 12 láb hosszú, 10 láb magas. Ha a szél merőlegesen oldalra ütközik, akkor az egyik fal kivetített területe 10 × 10 vagy 100 négyzetláb, míg a másik fal kivetített területe 12 × 10 vagy 120 négyzetláb.
Ha azonban a szél merőleges egy sarokra, akkor a kivetített terület hosszát a Pythagorai tétel szerint lehet kiszámítani (a2+ b2 = c2). A szemben lévő sarkok (L) közötti távolság 10 lesz2+122= L2, vagy 100 + 144 = L2= 244 láb. Ezután L = √244 = 15,6 láb. A kivetített terület ezután L × H lesz, 15,6 × 10 = 156 négyzetláb.
A gömb tervezett területe
Közvetlenül a gömbbe nézve a gömb kétdimenziós nézete vagy vetített homlokterülete egy kör. A körbevetített átmérő megegyezik a gömb átmérőjével.
A kivetített terület kiszámítása tehát egy körre vonatkozik a terület képlettel: a terület megegyezik a pi és a sugár szorzata és a sugár, vagy A = πr2. Ha a gömb átmérője 20 láb, akkor a sugár 20 ÷ 2 = 10, és a kivetített terület A = π × 102.13,14 × 100 = 314 négyzetláb.
A kúp tervezett területe
A kúp szélterhelése a kúp tájolásától függ. Ha a kúp az alapján ül, akkor a kúp kivetített területe háromszög lesz. A háromszög területének képletéhez, az alap és a magasság felének szorzata (B × H ÷ 2), megkövetelni kell az alap teljes hosszának és a kúp hegyének magasságának ismeretét. Ha a szerkezet 10 láb az alap felett és 15 láb magas, akkor a vetített terület kiszámítása 10 × 15 ÷ 2 = 150 ÷ 2 = 75 négyzetláb lesz.
Ha azonban a kúp kiegyensúlyozott úgy, hogy az alap vagy a hegy közvetlenül a szél felé mutat, akkor a kivetített terület olyan kör lesz, amelynek átmérője megegyezik az alap átmérőjével. Ezután a körképlet területét alkalmazzák.
Ha a kúp úgy fekszik, hogy a szél merőlegesen ütközik az oldalra (az alappal párhuzamosan), akkor a kúp kivetített területe ugyanolyan háromszög alakú lesz, mint amikor a kúp az alapján ül. Ezután a háromszög képletének területét kell használni a kivetített terület kiszámításához.