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La force du vent ne peut être sous-estimée. En tant que force, le vent varie d’une légère brise soulevant un cerf-volant à l’ouragan déchirant un toit.Même les lampadaires et les structures communes courantes similaires doivent être conçus pour résister à la force du vent. Calculer la surface projetée impactée par les charges de vent n’est cependant pas difficile.
Formule de charge de vent
La formule de calcul de la charge du vent, dans sa forme la plus simple, est la suivante: la force de la charge du vent est égale à la pression du vent multipliée par la surface projetée multipliée par le coefficient de traînée.Mathématiquement, la formule est écrite sous la forme F = PACré. Les rafales de vent, la hauteur des structures et le terrain environnant sont des facteurs supplémentaires ayant une incidence sur les charges de vent.En outre, les détails structurels peuvent attraper le vent.
Définition de la zone projetée
La surface projetée désigne la surface perpendiculaire au vent. Les ingénieurs peuvent choisir d’utiliser lesurface projetée maximale pour calculer la force des vents.
Le calcul de la surface projetée d’une surface plane faisant face au vent nécessite de penser à la forme tridimensionnelle en tant quesurface bidimensionnelle. La surface plane d'un mur standard faisant face au vent présentera une surface carrée ou rectangulaire. La surface projetée d’un cône pourrait présentertriangle ou en cercle. La surface projetée d'une sphère sera toujours présentée sous forme de cercle.
Calculs de superficie projetée
Surface projetée d'un carré
La région où le vent frappesur une structure carrée ou rectangulaire dépend de l'orientation de la structure au vent. Si le vent frappe perpendiculairement à une surface carrée ou rectangulaire, la surfaceLe calcul est égal à la superficie égale à la longueur multipliée par la largeur (A = LH). Pour un mur de 20 pieds de long sur 10 pieds de haut, la surface projetée est égale à 20 × 10 ou 200 pieds carrés.
cependant,la plus grande largeur d'une structure rectangulaire sera la distance d'un coin au coin opposé, pas la distance entre les coins adjacents. Par exemple, considéronsun bâtiment de 10 pieds de largeur sur 12 pieds de longueur sur 10 pieds de hauteur. Si le vent frappe perpendiculairement à un côté, la surface projetée d'un mur sera de 10 × 10 ou 100 pieds carréstandis que la surface projetée de l'autre mur sera de 12 × 10 ou 120 pieds carrés.
Cependant, si le vent frappe perpendiculairement à un coin, la longueur de la surface projetée peut êtrecalculé selon le théorème de Pythagore (un2+ b2 = c2) La distance entre les coins opposés (L) devient 102+122= L2ou 100 + 144 = L2= 244 pieds.Alors, L = √244 = 15,6 pieds. La surface projetée devient alors L × H, 15,6 × 10 = 156 pieds carrés.
Surface projetée d'une sphère
Regardant directement dans une sphère,la vue bidimensionnelle ou la zone frontale projetée d'une sphère est un cercle. Le diamètre projeté des cercles est égal au diamètre de la sphère.
Le calcul de la surface projetée utilise doncla formule de l'aire pour un cercle: l'aire est égale à pi fois rayon, fois rayon, ou A = πr2. Si le diamètre de la sphère est de 20 pieds, le rayon sera 20 ÷ 2 = 10 et lela surface projetée sera A = π × 102.143,14 × 100 = 314 pieds carrés.
Surface projetée d'un cône
La charge de vent sur un cône dépend de l'orientation du cône.Si le cône repose sur sa base, la surface projetée du cône sera un triangle. La formule de surface pour un triangle, fois la base fois la hauteur fois la moitié (B × H 2),nécessite de connaître la longueur à la base et la hauteur au sommet des cônes. Si la structure mesure 10 pieds de largeur à la base et 15 pieds de hauteur, le calcul de la surface projetée devient alors 10 ×15 2 = 150 2 = 75 pieds carrés.
Si, toutefois, le cône est équilibré de sorte que la base ou la pointe pointe directement dans le vent, la surface projetée sera un cercle de diamètre.égale à la distance à travers la base. La surface pour une formule de cercle serait alors appliquée.
Si le cône est couché de telle sorte que le vent frappe perpendiculairement au côté (parallèle à la base),alors la surface projetée du cône aura la même forme triangulaire que lorsque le cône repose sur sa base. L'aire d'une formule en triangle serait alors utilisée pour calculer l'aire projetée.