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Un carico del vento si riferisce all'intensità della forza che il vento applica a una struttura. Sebbene sia possibile utilizzare una semplice formula per calcolare i carichi del vento dalla velocità del vento, progettisti, ingegneri e costruttori di edifici devono incorporare molti calcoli aggiuntivi per garantire che le loro strutture non si rovinino con un forte vento.
Pressione del vento
Puoi avere un'idea generale della pressione su una sezione 1 piede per 1 piede di una struttura usando la seguente formula: pressione del vento per piede quadrato = 0,00256 x il quadrato della velocità del vento. Ad esempio, una velocità del vento di 40 miglia all'ora (mph) crea una pressione di (0,00256 x (40) ^ 2) = 4.096 libbre per piede quadrato (psf). Secondo questa formula, una struttura destinata a resistere a venti di 100 mph deve essere costruita per resistere a una pressione del vento di 25,6 psf. Diversi siti Web offrono calcolatori online multifattoriali per determinare le pressioni del vento su strutture standard.
Coefficiente di resistenza
La traslazione della pressione del vento in carico del vento deve tener conto della forma della struttura, che determina il suo coefficiente di resistenza (Cd), una misura della resistenza del vento. Gli ingegneri hanno elaborato valori Cd standard per forme diverse. Ad esempio, una superficie piana ha un Cd di 2,0, mentre il Cd di un cilindro lungo è 1,2. Cd è un numero puro senza unità. Forme complesse richiedono un'attenta analisi e test per determinare i loro valori Cd. Ad esempio, i produttori di automobili utilizzano gallerie del vento per trovare il Cd di un veicolo.
Il carico è una forza
Armati di dati di pressione e resistenza, puoi trovare il carico del vento usando la seguente formula: forza = area x pressione x Cd. Utilizzando l'esempio di una sezione piatta di una struttura, l'area - o lunghezza x larghezza - può essere impostata su 1 piede quadrato, risultando in un carico del vento di 1 x 25,6 x 2 = 51,2 psf per un vento di 100 mph. Una parete di 10 piedi per 12 piedi rivendica un'area di 120 piedi quadrati, il che significa che dovrebbe resistere a un carico del vento di 100 miglia orarie di 120 x 51,2 = 6.144 psf. Nel mondo reale, gli ingegneri usano formule che sono più sofisticate e contengono variabili aggiuntive.
Altre variabili
Gli ingegneri devono tenere conto del fatto che la velocità del vento può variare con l'altezza dal suolo, la pressione atmosferica, il terreno, la temperatura, la formazione di ghiaccio, l'effetto di raffiche e altre variabili. Autorità diverse pubblicano valori Cd in conflitto, che possono produrre risultati diversi a seconda dell'autorità scelta. Gli ingegneri normalmente “costruiscono” strutture in modo da poter sopportare carichi di vento superiori alla velocità massima del vento prevista nella posizione delle strutture. Carichi diversi si applicano ai venti che soffiano su una struttura dal lato, dietro, sopra o sotto.