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• Conseil

Le vent est un flux d'air se déplaçant dans une direction presque horizontale de la haute pression à la basse pression. Les vents forts peuvent causer de gros dommages car ils exercent une pression sur la surface d'une structure. L'intensité de cette pression est appelée la charge du vent. L'influence du vent dépend de la taille et de la forme de la structure. La charge du vent est un paramètre nécessaire pour pouvoir concevoir et construire des bâtiments avec une meilleure sécurité et une meilleure résistance au vent, et pour installer des objets au-dessus de bâtiments tels que des antennes.

Pas

Méthode 1 sur 3: Calculez la charge du vent en utilisant la formule générale

1. 

   Déterminez la formule généralisée. La formule de calcul de la charge du vent est F = A x P x Cd, À l'intérieur F est la force du vent ou la charge du vent, UNE est la surface projetée, P est la pression du vent, et CD est le coefficient de traînée. Cette équation est utile pour estimer la charge de vent sur un objet donné, mais ne répond pas aux exigences des codes du bâtiment pour la conception d'un nouveau bâtiment.

2. 

   
   
   Trouvez la zone projetée UNE. C'est la zone de la surface bidimensionnelle que le vent souffle. Pour une analyse plus précise, vous devez répéter le calcul pour chaque côté du bâtiment. Par exemple, si le côté ouest du bâtiment est de 20 m, remplacez cette valeur UNE pour calculer la charge de vent du côté ouest.
   • La formule de l'aire dépend de la forme de la surface. Pour les murs plats, utilisez la formule Aire = longueur x hauteur. Approximer la surface de la colonne avec la formule Aire = diamètre x hauteur.
   • Dans le système SI, vous devez mesurer UNE en mètre carré (m).
   • Dans les mesures impériales, vous devez mesurer UNE en pieds carrés (pi).

3. 

   
   
   Calculez la pression du vent. La formule simple pour calculer la pression du vent pondérée P impériale (livres / pieds carrés) est, là-dedans V est la vitesse du vent en miles par heure (mph). Pour trouver la pression du vent dans le système SI (Newton / mètre carré), vous utilisez et mesurez la vitesse V en mètres par seconde.
   • Cette formule est dérivée de l'ensemble de normes de l'Association américaine des ingénieurs civils. Le facteur 0,00256 est le résultat d'un calcul basé sur des valeurs typiques de densité de l'air et d'accélération gravitationnelle.
   • Les ingénieurs utilisent une formule plus précise pour tenir compte de facteurs tels que le terrain environnant et le type de bâtiment. Vous pouvez trouver la formule de calcul dans l'ensemble de normes ASCE 7-05 ou utiliser la formule UBC ci-dessous.
   • Si vous ne connaissez pas la vitesse du vent, vérifiez la vitesse du vent la plus élevée dans la zone selon les normes de l'Electronic Business Association (EIA). Par exemple, la plupart des États-Unis se trouvent dans la zone A avec des vitesses de vent de 38,7 m / s, mais les zones côtières sont dans la zone B (44,7 m / s) ou la zone C (50 m / s).

4. 

   
   
   Déterminez le coefficient de résistance de l'objet considéré. La force de traînée est la force du vent agissant sur le bâtiment, régie par la forme du bâtiment, la rugosité de la surface et de nombreux autres facteurs. Les ingénieurs mesurent souvent la résistance directement à travers des expériences, mais si vous souhaitez estimer, vous pouvez rechercher le coefficient de traînée typique pour la géométrie de l'objet. Par exemple:
   • Le coefficient de traînée standard pour les cylindres longs est de 1,2 et pour les cylindres courts est de 0,8. Ces facteurs s'appliquent aux pylônes de support d'antenne sur de nombreux bâtiments.
   • Le coefficient de traînée standard pour les panneaux plats tels que les faces de bâtiment est de 2,0 pour les feuilles plates longues ou de 1,4 pour les panneaux plats courts.
   • Le coefficient de traînée n'a pas d'unité.

5. 

   Calculez la charge de vent. En utilisant les valeurs ci-dessus, vous pouvez maintenant calculer la charge du vent en utilisant une équation F = A x P x Cd.
6. Supposons que vous souhaitiez calculer la charge du vent agissant sur une antenne de 1 mètre de longueur et 2 cm de diamètre et dont la vitesse du vent est de 31,3 m / s.
   • Commencez par estimer la surface projetée. Dans ce cas,
   • Calculez la pression du vent:.
   • Pour les cylindres courts, le coefficient de traînée est de 0,8.
   • Au lieu de l'équation:
   • 9,6 N est la charge du vent agissant sur l'antenne.
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Méthode 2 sur 3: Calculez la charge de vent en utilisant la formule de l'Electronic Business Association

1. 

   Identifiez la formule développée par l'Electronic Business Association. La formule de calcul de la charge du vent est F = A x P x Cd x Kz x Gh, À l'intérieur UNE zone de projection, P est la pression du vent, CD est le coefficient de traînée, Kz est le coefficient d'exposition, et GH est le coefficient de recul du vent. Cette formule de charge de vent prend en compte plusieurs paramètres supplémentaires et est souvent utilisée pour calculer la charge de vent agissant sur l'antenne.

2. 

   Comprenez les variables des formules. Pour utiliser cette formule efficacement, vous devez d'abord comprendre la signification de chaque variable et son unité.
   • UNE, P et CD a la même signification que dans la formule généralisée.
   • Kz est le coefficient d'exposition et est calculé à partir de la hauteur du sol au milieu de l'objet. L'unité de Kz est le mètre.
   • GH est le coefficient de recul et est calculé par la hauteur totale de l'objet. L'unité de GH vaut 1 / m ou m.

3. 

   Déterminez la surface projetée. La zone projetée d'un objet dépend de sa forme et de sa taille. Si le vent souffle sur un mur plat, la zone projetée est plus facile qu'un objet circulaire. La zone projetée sera approximativement égale à la zone à laquelle le vent est exposé. Il n'existe pas de formule pour calculer la surface de la vue, mais vous pouvez l'estimer avec quelques calculs de base. L'unité de superficie est le m.
   • Pour les murs plats, utilisez la formule Aire = longueur x largeur et mesurez la longueur et la largeur du mur où le vent souffle.
   • Pour les cylindres ou les colonnes, vous pouvez estimer la surface par longueur et largeur. Dans ce cas, la largeur est le diamètre du cylindre ou de la colonne.

4. 

   Calculez la pression du vent. La pression du vent est calculée selon la formule P = 0,613 x V, À l'intérieur V est la vitesse du vent en mètres par seconde (m / s). L'unité de pression du vent est le Newton par mètre carré (N / m).
   • Par exemple, si la vitesse du vent est de 31,3 m / s, alors la pression du vent est de 0,613 x 31,3 = 600 N / m.
   • Une autre façon de calculer la pression du vent à une vitesse particulière consiste à utiliser des normes de vitesse du vent dans différentes zones géographiques. Par exemple, selon l'Electronic Business Association (EIA), la plupart des États-Unis dans la région A ont des vitesses de vent de 38,7 m / s, mais les zones côtières sont dans la zone B (44,7 m / s. ) ou Zone C (50 m / s).

5. 

   Déterminez le coefficient de résistance de l'objet considéré. La force de traînée est la force du vent agissant dans le sens du souffle sur la surface de l'objet. Le coefficient de traînée représente la résistance d'un objet dans le fluide et dépend de la forme, de la taille et de la rugosité de l'objet.
   • Le coefficient de traînée standard pour les cylindres longs est de 1,2 et pour les cylindres courts est de 0,8, ce qui est couramment appliqué aux poteaux d'antenne de nombreux bâtiments.
   • Le coefficient de traînée standard pour les panneaux plats tels que les faces de bâtiment est de 2,0 pour les feuilles plates longues ou de 1,4 pour les panneaux plats courts.
   • La différence entre le coefficient de résistance de la plaque plane et du cylindre est d'environ 0,6.
   • Le coefficient de traînée n'a pas d'unité.

6. 

   Calculer le coefficient d'exposition Kz.Kz est calculé par la formule dans laquelle z est la hauteur entre le sol et le milieu de l'objet.
   • Par exemple, si vous avez une antenne qui mesure 1 mètre de long et 15 mètres du sol, z sera de 14,5 m.
   • Kz = = = 0,8 m.

7. 

   Calculer le coefficient de recul du vent GH. Le coefficient de recul du vent est calculé par la formule Gh = 0,65 + 0,6 /, À l'intérieur H est la hauteur de l'objet.
   • Par exemple, si vous avez une antenne qui mesure 1 mètre de long et 15 mètres du sol, Gh = 0,65 + 0,6 / = 0,65 + 0,6 / = 1,32 m

8. 

   Calculez la charge de vent. En utilisant les valeurs ci-dessus, vous pouvez maintenant calculer la charge du vent en utilisant une équation F = A x P x Cd x Kz x Gh. Branchez les valeurs dans les variables et effectuez des calculs.
   • Supposons que vous souhaitiez calculer la charge du vent agissant sur une antenne de 1 mètre de long et 2 cm de diamètre et que la vitesse du vent est de 31,3 m / s. L'antenne est située au sommet d'un bâtiment de 15 m de haut.
   • Commencez par calculer la surface projetée. Dans ce cas, A = l x w = 1 m x 0,02 m = 0,02 m.
   • Calculez la pression du vent: P = 0,613 x V = 0,613 x 31,3 = 600 N / m.
   • Pour les cylindres courts, le coefficient de traînée est de 0,8.
   • Calculez le coefficient d'exposition: Kz = = = 0,8 m.
   • Calculez le coefficient de recul du vent: Gh = 0,65 + 0,60 / = 0,65 + 0,60 / = 1,32 m
   • Au lieu de l'équation: F = A x P x Cd x Kz x Gh = 0,02 x 600 x 0,8 x 0,8 x 1,32 = 10 N.
   • 10 N est la charge du vent agissant sur l'antenne.
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Méthode 3 sur 3: Calculez la charge de vent à l'aide de la formule du jeu de normes UBC-97 (Uniform Building Code)

1. 

   Déterminez la formule de l'UBC-97. Cette formule a été construite en 1997 dans la norme UBC (Uniform Building Code) pour le calcul de la charge due au vent. La formule est F = A x P, À l'intérieur UNE est la surface projetée et P la pression du vent; mais cette formule a une autre façon de calculer la pression du vent.
   • La pression du vent (N / m) est calculée par la formule P = Ce x Cq x Qs x Iw, À l'intérieur Ce est le facteur combiné de la hauteur, de l'exposition et du recul du vent, Cq est le coefficient de pression (équivalent au coefficient de traînée dans les deux équations ci-dessus), Qs est la pression stagnante du vent, et lw est le facteur important. Toutes ces valeurs peuvent être calculées ou recherchées dans les tableaux correspondants.

2. 

   Déterminez la surface projetée. La zone projetée d'un objet dépend de sa forme et de sa taille. Si le vent souffle sur un mur plat, la zone projetée est plus facile qu'un objet circulaire. La zone projetée sera approximativement égale à la zone à laquelle le vent est exposé. Il n'existe pas de formule pour calculer la surface de la vue, mais vous pouvez l'estimer avec quelques calculs de base. L'unité de superficie est le m.
   • Pour les murs plats, utilisez la formule Aire = longueur x largeur et mesurez la longueur et la largeur du mur où le vent souffle.
   • Pour les cylindres ou les colonnes, vous pouvez estimer la surface par longueur et largeur. Dans ce cas, la largeur est le diamètre du cylindre ou de la colonne.

3. 

   Déterminé Ce, coefficient combiné de hauteur, d'exposition et de recul du vent. Cette valeur est recherchée à partir du tableau 16-G de l'UBC et considère trois types d'exposition liés au terrain, avec des hauteurs et des valeurs. Ce différent pour chaque modèle.
   • "Le type d'exposition B est un terrain avec des maisons, des arbres ou d'autres irrégularités, couvrant au moins 20% de la zone environnante et s'étendant sur 1,6 km ou plus de l'emplacement considéré."
   • «Le contact de type C est plat et généralement bien ventilé, s'étendant sur 0,8 km ou plus du site considéré.»
   • "Le type d'exposition D est le terrain le plus gravement touché, a une vitesse moyenne du vent de 129 km / h ou plus, et un type de terrain plat sans obstructions, entouré de grandes eaux."

4. 

   Déterminez le coefficient de pression de l'objet considéré. Coefficient de pression Cq est similaire au coefficient de traînée CD. La force de traînée est la force du vent agissant dans le sens du souffle sur la surface de l'objet. Le coefficient de traînée représente la résistance d'un objet dans le fluide et dépend de la forme, de la taille et de la rugosité de l'objet.
   • Le coefficient de traînée standard pour les cylindres longs est de 1,2 et pour les cylindres courts est de 0,8, ce qui est couramment appliqué aux poteaux d'antenne de nombreux bâtiments.
   • Le coefficient de traînée standard pour les panneaux plats tels que les faces de bâtiment est de 2,0 pour les feuilles plates longues ou de 1,4 pour les panneaux plats courts.
   • La différence entre le coefficient de résistance de la plaque plane et du cylindre est d'environ 0,6.
   • Le coefficient de traînée n'a pas d'unité.

5. 

   Déterminez la pression stagnante du vent.Qs est la pression du vent stagnant et est calculée de la même manière que le calcul de la pression du vent dans les équations précédentes: Qs = 0,613 x V, À l'intérieur V est la vitesse du vent en mètres par seconde (m / s).
   • Par exemple, si la vitesse du vent est de 31 m / s, alors la pression du vent stagnant est de 0,613 x V = 0,613 x 31,3 = 600 N / m.
   • Une autre façon consiste à utiliser les normes de vitesse du vent dans différentes zones géographiques. Par exemple, selon l'Electronic Business Association (EIA), la plupart des États-Unis dans la région A ont des vitesses de vent de 38,7 m / s, mais les zones côtières sont dans la zone B (44,7 m / s. ) ou Zone C (50 m / s).

6. 

   Déterminez le facteur clé.lw est un coefficient important et peut être consulté à partir du tableau 16-K de l'UBC. C'est un facteur multiplicateur utilisé pour calculer la charge pour tenir compte des facteurs qui utilisent le bâtiment. Si un bâtiment contient des matières dangereuses, le facteur critique sera plus élevé qu'un bâtiment à usage général.
   • Les calculs pour un bâtiment avec une utilisation standard auront un facteur de 1.

7. 

   Calculez la charge de vent. En utilisant les valeurs ci-dessus, vous pouvez maintenant calculer la charge du vent en utilisant une équation F = A x P = A x Ce x Cq x Qs x Iw . Branchez les valeurs dans les variables et effectuez des calculs.
   • Supposons que vous vouliez calculer la charge de vent agissant sur une antenne de 1 mètre de long et 2 cm de diamètre, vitesse du vent de 31 m / s. L'antenne est placée au sommet d'un bâtiment de 15 m de haut dans une zone avec le terrain de contact de type B.
   • Commencez par calculer la surface projetée. Dans ce cas, A = l x w = 1 m x 0,02 m = 0,02 m.
   • Déterminé Ce. Selon le tableau 16-G, en utilisant une hauteur de 15 m et une topographie de contact de type B, on peut rechercher Ce est de 0,84.
   • Pour les cylindres courts, le coefficient de traînée est bon Cq est de 0,8.
   • Calculer Qs: Qs = 0,613 x V = 0,613 x 31,3 = 600 N / m.
   • Déterminez le facteur clé. Ceci est un bâtiment standard devrait lw = 1.
   • Au lieu de l'équation: F = A x P = A x Ce x Cq x Qs x Iw = 0,02 x 0,84 x 0,8 x 600 x 1 = 8 N.
   • 8 N est la charge du vent agissant sur l'antenne.
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Conseil

• Il faut savoir que la vitesse du vent change à différentes altitudes du sol. La vitesse du vent augmente avec la hauteur de la structure et plus près du sol, plus le changement est erratique, car il est affecté par les structures au sol.
• N'oubliez pas que c'est cette variation erratique qui réduira la précision des calculs de la charge du vent.