すべての屋外構造物は風力に耐える必要があるため、建物を設計する場合は風荷重を計算できることが重要です。ただし、より多くの要因を考慮すると、計算はより複雑になります。これは、風荷重を最も正確に計算するには、十分な入力データがあれば、関連するすべての要因を説明するオンライン計算機 (「参考文献」を参照) を使用する方がよい場合が多いことを意味します。
ただし、風速から風荷重を計算する方法の基本的なアイデアを探しているだけの場合は、大まかな見積もりの簡単な計算を実行できます。
風荷重とは
風荷重 風によって表面に加えられる力の尺度であり、表面全体の力または圧力 (単に単位面積あたりの力) として表すことができます。したがって、SI風荷重単位はニュートンまたはパスカルです。実際には、風によって平均的な構造物にかかる力には、揚力、せん断荷重、横荷重の 3 種類があります。
上昇荷重 屋根の周りの空気の通過によって屋根に加えられる揚力効果です (飛行機の翼の揚力に似ています)。 せん断荷重 建物を傾けることができる水平方向の圧力です。最後に、横荷重 構造をその土台から動かすことができる幅広い「押し」のようなものです.
この記事では、横荷重に焦点を当てます。他の荷重の計算はより複雑であり、考慮すべきさまざまな変数が多数あるためです。
風速/Force Calculator
風荷重を求める最も簡単な式は、風速を使用して風が及ぼす力の大きさを決定します。必要な数式は次のとおりです:
ここで、ρ は空気の密度 (標高と温度によって異なりますが、海面と摂氏 15 度の温度に基づいて 1.2 kg/m と見なすことができます)、v は風速、A 風が当たるエリアです。したがって、この方程式は風速から力へのコンバーターですが、風速に基づく圧力として風荷重を得るために面積で割ることができます。
この方程式を使用する際の課題は、現在地の空気の密度の値と、計算に必要な風速の正確な測定値を見つけることです (最高 風速は、構造物が耐えられる必要がある風荷重の量を決定します)。エリア A 通常の形状を見つけるのは簡単です。たとえば、平らな長方形の表面の場合、単純に幅に高さを掛けて面積を求めます。
抗力係数の追加
平らでない表面での風による力 (または圧力) を計算する必要がある場合は、抗力の効果を組み込むことがより重要です。平板の場合、抗力係数 1 を使用できますが (したがって、上記の式に違いはありません)、円柱 (たとえば) の場合、係数 0.67 は、表面への風の影響の低減を考慮します。
この係数を上記の式の右辺に追加するだけです。表では、最も一般的な形状と構造の標準係数値を見つけることができます。
その他の要因
残念ながら、たくさんあります 高度に応じた風速の変化、表面の正確な品質 (滑らかなガラスとざらざらした表面など)、経験する可能性が高い風速に対する周囲の構造物の影響など、特定の表面の風荷重に影響を与えるその他の要因.
したがって、構造の正確な計算を実行することは、この記事で説明したよりも複雑なプロセスになり、信頼できる答えを見つけるには、風速と空気密度だけでなく、さらに多くの情報が必要になります。
