Contenido

• Pasos
• Consejo

El viento es una corriente de aire que se mueve en una dirección casi horizontal de alta presión a baja presión. Los vientos fuertes pueden causar grandes daños ya que ejercen presión sobre la superficie de una estructura. La intensidad de esta presión se llama carga de viento. La influencia del viento depende del tamaño y la forma de la estructura. La carga de viento es un parámetro necesario para poder diseñar y construir edificios con mayor seguridad y resistencia al viento, e instalar objetos encima de edificios como antenas.

Pasos

Método 1 de 3: Calcule la carga de viento usando la fórmula general

1. 

   Determine la fórmula generalizada. La fórmula para calcular la carga de viento es F = A x P x Cd, Dentro F es la fuerza del viento o la carga del viento, UN es el área proyectada, PAGS es la presión del viento, y discos compactos es el coeficiente de arrastre. Esta ecuación es útil para estimar la carga de viento en un objeto dado, pero no cumple con los requisitos de los códigos de construcción para el diseño de un nuevo edificio.

2. 

   
   
   Encuentra el área proyectada UN. Esta es el área de la superficie bidimensional que sopla el viento. Para un análisis más preciso, debe repetir el cálculo para cada lado del edificio. Por ejemplo, si el lado oeste del edificio mide 20 m, reemplace ese valor UN para calcular la carga de viento en el lado oeste.
   • La fórmula del área depende de la forma de la superficie. Para paredes planas, use la fórmula Área = largo x alto. Calcule el área de la superficie de la columna con la fórmula Área = diámetro x altura.
   • En el sistema SI, necesita medir UN en metro cuadrado (m).
   • En medidas imperiales, debe medir UN en pies cuadrados (ft).

3. 

   
   
   Calcula la presión del viento. La fórmula simple para calcular la presión del viento ponderada P imperial (libras / pies cuadrados) es, allí V es la velocidad del viento en millas por hora (mph). Para encontrar la presión del viento en el sistema SI (Newton / metro cuadrado), usa y mide la velocidad V en metros por segundo.
   • Esta fórmula se deriva del conjunto de estándares de la Asociación Estadounidense de Ingenieros Civiles. El factor 0,00256 es el resultado de un cálculo basado en valores típicos de densidad del aire y aceleración gravitacional.
   • Los ingenieros utilizan una fórmula más precisa para considerar factores como el terreno circundante y el tipo de edificio. Puede encontrar la fórmula de cálculo en el conjunto de estándares ASCE 7-05 o utilizar la fórmula UBC a continuación.
   • Si no sabe cuál es la velocidad del viento, verifique la velocidad del viento más alta en el área de acuerdo con los estándares de la Electronic Business Association (EIA). Por ejemplo, la mayor parte de los Estados Unidos se encuentra en la Zona A con velocidades del viento de 38,7 m / s, pero las áreas costeras están en la Zona B (44,7 m / s) o la Zona C (50 m / s).

4. 

   
   
   Determine el coeficiente de resistencia del objeto en consideración. La fuerza de arrastre es la fuerza del viento que actúa sobre el edificio, gobernada por la forma del edificio, la rugosidad de la superficie y muchos otros factores. Los ingenieros a menudo miden la resistencia directamente a través de experimentos, pero si desea estimar, puede buscar el coeficiente de arrastre típico para la geometría del objeto. Por ejemplo:
   • El coeficiente de arrastre estándar para cilindros largos es 1.2 y para cilindros cortos es 0.8. Estos factores se aplican a las torres de soporte de antena en muchos edificios.
   • El coeficiente de arrastre estándar para paneles planos, como las caras de los edificios, es de 2,0 para paneles planos largos o de 1,4 para paneles planos cortos.
   • El coeficiente de arrastre no tiene unidades.

5. 

   Calcula la carga de viento. Usando los valores encontrados arriba, ahora puede calcular la carga de viento usando una ecuación F = A x P x Cd.
6. Suponga que desea calcular la carga de viento que actúa sobre una antena de 1 metro de longitud y 2 cm de diámetro, y que tiene una velocidad del viento de 31,3 m / s.
   • Empiece por estimar el área proyectada. En este caso,
   • Calcule la presión del viento :.
   • Para cilindros cortos, el coeficiente de arrastre es 0,8.
   • En lugar de la ecuación:
   • 9,6 N es la carga de viento que actúa sobre la antena.
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Método 2 de 3: Calcule la carga de viento utilizando la fórmula de la Electronic Business Association

1. 

   Identificar la fórmula desarrollada por la Electronic Business Association. La fórmula para calcular la carga de viento es F = A x P x Cd x Kz x Gh, Dentro UN área de proyección, PAGS es la presión del viento, discos compactos es el coeficiente de arrastre, Kz es el coeficiente de exposición, y GH es el coeficiente de retroceso del viento. Esta fórmula de carga de viento considera varios parámetros adicionales y se usa a menudo para calcular la carga de viento que actúa sobre la antena.

2. 

   Comprende las variables en fórmulas. Para usar esta fórmula de manera efectiva, primero debe comprender el significado de cada variable y su unidad.
   • UN, PAGS y discos compactos tiene el mismo significado que en la fórmula generalizada.
   • Kz es el coeficiente de exposición y se calcula a partir de la altura desde el suelo hasta el punto medio del objeto. La unidad de Kz es el metro.
   • GH es el coeficiente de retroceso y se calcula por la altura total del objeto. La unidad de GH es 1 / mo m.

3. 

   Determine el área proyectada. El área proyectada de un objeto depende de su forma y tamaño. Si el viento sopla contra una pared plana, el área proyectada es más fácil de proyectar que un objeto circular. El área proyectada será aproximadamente igual al área expuesta al viento. No existe una fórmula para calcular el área de la vista, pero puede estimarla con algunos cálculos básicos. La unidad de área es m.
   • Para paredes planas, use la fórmula Área = largo x ancho, y mida el largo y ancho de la pared donde sopla el viento.
   • Para cilindros o columnas, puede aproximar el área por largo y ancho. En este caso, el ancho es el diámetro del cilindro o columna.

4. 

   Calcula la presión del viento. La presión del viento se calcula según la fórmula P = 0,613 x V, Dentro V es la velocidad del viento en metros por segundo (m / s). La unidad de presión del viento es Newton por metro cuadrado (N / m).
   • Por ejemplo, si la velocidad del viento es 31,3 m / s, entonces la presión del viento es 0,613 x 31,3 = 600 N / m.
   • Otra forma de calcular la presión del viento a una velocidad particular es utilizar estándares de velocidad del viento en diferentes áreas geográficas. Por ejemplo, según la Asociación de Negocios Electrónicos (EIA), la mayor parte de los Estados Unidos en la Región A tiene velocidades del viento de 38,7 m / s, pero las áreas costeras están en la Zona B (44,7 m / s. ) o Zona C (50 m / s).

5. 

   Determine el coeficiente de resistencia del objeto en consideración. La fuerza de arrastre es la fuerza del viento que actúa en la dirección de soplar sobre la superficie del objeto. El coeficiente de arrastre representa la resistencia de un objeto en el fluido y depende de la forma, el tamaño y la rugosidad del objeto.
   • El coeficiente de arrastre estándar para cilindros largos es 1.2 y para cilindros cortos es 0.8, que se aplica comúnmente a los postes de antena en muchos edificios.
   • El coeficiente de arrastre estándar para paneles planos, como las caras de los edificios, es de 2,0 para paneles planos largos o de 1,4 para paneles planos cortos.
   • La diferencia entre el coeficiente de resistencia de la placa plana y el cilindro es de aproximadamente 0,6.
   • El coeficiente de arrastre no tiene unidades.

6. 

   Calcule el coeficiente de exposición Kz.Kz se calcula mediante la fórmula en la que z es la altura desde el suelo hasta el punto medio del objeto.
   • Por ejemplo, si tiene una antena de 1 metro de largo y 15 metros del suelo, z será de 14,5 m.
   • Kz = = = 0,8 m.

7. 

   Calcule el coeficiente de retroceso del viento GH. El coeficiente de retroceso del viento se calcula mediante la fórmula Gh = 0,65 + 0,6 /, Dentro H es la altura del objeto.
   • Por ejemplo, si tiene una antena de 1 metro de largo y 15 metros del suelo, Gh = 0,65 + 0,6 / = 0,65 + 0,6 / = 1,32 m

8. 

   Calcula la carga de viento. Usando los valores encontrados arriba, ahora puede calcular la carga de viento usando una ecuación F = A x P x Cd x Kz x Gh. Inserte los valores en las variables y realice cálculos.
   • Suponga que desea calcular la carga de viento que actúa sobre una antena de 1 metro de longitud y 2 cm de diámetro, y que tiene una velocidad del viento de 31,3 m / s. La antena está ubicada en lo alto de un edificio de 15 m de altura.
   • Comience calculando el área proyectada. En este caso, A = largo x ancho = 1 m x 0,02 m = 0,02 m.
   • Calcule la presión del viento: P = 0,613 x V = 0,613 x 31,3 = 600 N / m.
   • Para cilindros cortos, el coeficiente de arrastre es 0,8.
   • Calcule el coeficiente de exposición: Kz = = = 0,8 m.
   • Calcule el coeficiente de retroceso del viento: Gh = 0,65 + 0,60 / = 0,65 + 0,60 / = 1,32 m
   • En lugar de la ecuación: 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 es la carga de viento que actúa sobre la antena.
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Método 3 de 3: Calcule la carga de viento mediante la fórmula del conjunto estándar UBC-97 (Código Uniforme de Construcción)

1. 

   Determine la fórmula de UBC-97. Esta fórmula fue construida en 1997 en el estándar UBC (Uniform Building Code) para calcular la carga de viento. La formula es F = A x P, Dentro UN es el área proyectada y PAGS presión del viento; pero esta fórmula tiene otra forma de calcular la presión del viento.
   • La presión del viento (N / m) se calcula mediante la fórmula P = Ce x Cq x Qs x Iw, Dentro Ce es el factor combinado de la altura, exposición y retroceso del viento, Cq es el coeficiente de presión (equivalente al coeficiente de arrastre en las dos ecuaciones anteriores), Qs es la presión estancada del viento, y lw es el factor importante. Todos estos valores se pueden calcular o buscar en las tablas correspondientes.

2. 

   Determine el área proyectada. El área proyectada de un objeto depende de su forma y tamaño. Si el viento sopla contra una pared plana, el área proyectada es más fácil de proyectar que un objeto circular. El área proyectada será aproximadamente igual al área expuesta al viento. No existe una fórmula para calcular el área de la vista, pero puede estimarla con algunos cálculos básicos. La unidad de área es m.
   • Para paredes planas, use la fórmula Área = largo x ancho, y mida el largo y ancho de la pared donde sopla el viento.
   • Para cilindros o columnas, puede aproximar el área por largo y ancho. En este caso, el ancho es el diámetro del cilindro o columna.

3. 

   Determinado Ce, coeficiente combinado de altura, exposición y retroceso del viento. Este valor se busca en la Tabla 16-G en UBC y considera tres tipos de exposición relacionados con el terreno, con alturas y valores. Ce diferente para cada modelo.
   • "El tipo de exposición B es un terreno con casas, árboles u otro desnivel, que cubre al menos el 20% del área circundante y se extiende desde 1,6 km o más desde el lugar considerado".
   • "El tipo de contacto C es plano y generalmente bien ventilado, extendiéndose 0,8 km o más desde el sitio de consideración".
   • "El tipo de exposición D es el terreno más afectado, tiene una velocidad media del viento de 129 km / ho más, y el tipo de terreno llano sin obstrucciones, rodeado de grandes aguas".

4. 

   Determine el coeficiente de presión del objeto en consideración. Coeficiente de presión Cq es similar al coeficiente de arrastre discos compactos. La fuerza de arrastre es la fuerza del viento que actúa en la dirección de soplar sobre la superficie del objeto. El coeficiente de arrastre representa la resistencia de un objeto en el fluido y depende de la forma, el tamaño y la rugosidad del objeto.
   • El coeficiente de arrastre estándar para cilindros largos es 1.2 y para cilindros cortos es 0.8, que se aplica comúnmente a los postes de antena en muchos edificios.
   • El coeficiente de arrastre estándar para paneles planos, como las caras de los edificios, es de 2,0 para paneles planos largos o de 1,4 para paneles planos cortos.
   • La diferencia entre el coeficiente de resistencia de la placa plana y el cilindro es de aproximadamente 0,6.
   • El coeficiente de arrastre no tiene unidades.

5. 

   Determina la presión estancada del viento.Qs es la presión del viento estancada y se calcula de manera similar al cálculo de la presión del viento en las ecuaciones anteriores: Qs = 0,613 x V, Dentro V es la velocidad del viento en metros por segundo (m / s).
   • Por ejemplo, si la velocidad del viento es 31 m / s, la presión del viento estancada es 0,613 x V = 0,613 x 31,3 = 600 N / m.
   • Otra forma es utilizar estándares de velocidad del viento en diferentes áreas geográficas. Por ejemplo, según la Asociación de Negocios Electrónicos (EIA), la mayor parte de los Estados Unidos en la Región A tiene velocidades del viento de 38,7 m / s, pero las áreas costeras están en la Zona B (44,7 m / s. ) o Zona C (50 m / s).

6. 

   Determine el factor clave.lw es un coeficiente importante y se puede buscar en la tabla 16-K en la UBC. Es un factor multiplicador que se utiliza para calcular la carga para considerar los factores de uso del edificio. Si un edificio contiene material peligroso, el factor crítico será más alto que un edificio para uso general.
   • Los cálculos para un edificio con uso estándar tendrán un factor de 1.

7. 

   Calcula la carga de viento. Usando los valores encontrados arriba, ahora puede calcular la carga de viento usando una ecuación F = A x P = A x Ce x Cq x Qs x Iw . Inserte los valores en las variables y realice cálculos.
   • Suponga que desea calcular la carga de viento que actúa sobre una antena de 1 metro de largo y 2 cm de diámetro, con una velocidad del viento de 31 m / s. La antena se coloca en la parte superior de un edificio de 15 m de altura en un área con el terreno de Tipo de contacto B.
   • Comience calculando el área proyectada. En este caso, A = largo x ancho = 1 m x 0,02 m = 0,02 m.
   • Determinado Ce. De acuerdo con la Tabla 16-G, usando una altura de 15 my una topografía de contacto tipo B, podemos buscar Ce es 0,84.
   • Para cilindros cortos, el coeficiente de arrastre es bueno Cq es 0,8.
   • Calcular Qs: Qs = 0,613 x V = 0,613 x 31,3 = 600 N / m.
   • Determine el factor clave. Este es un edificio estándar que debe lw = 1.
   • En lugar de la ecuación: 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 es la carga de viento que actúa sobre la antena.
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Consejo

• Debe saber que la velocidad del viento cambia a diferentes altitudes del suelo. La velocidad del viento aumenta con la altura de la estructura y más cerca del suelo, el cambio más errático, ya que se ve afectado por las estructuras en el suelo.
• Recuerde que es esta variación errática la que reducirá la precisión de los cálculos de carga de viento.