Как найти ветровую нагрузку

Ветровая нагрузка — это совокупность сил переменных воздушных потоков, которые приводят к возникновению направленного и касательного давления по отношению к поверхности ограждающей конструкции. Аэродинамическая нагрузка напрямую зависит от географического положения и климатических особенностей местности. В районах, где наблюдаются значительные перепады атмосферного давления, сила ветра будет максимальна.

С помощью калькулятора ветровой нагрузки можно найти расчетное значение ветрового давления в кг/м2 для выбранной конструкции (двускатной кровли, забора) или прямоугольного здания. Вычисления выполняются с учетом коэффициента влияния высоты на давления ветра, аэродинамического коэффициента, ветрового района и типа местности, без учета пульсационной нагрузки. Теоретическое обоснование из СП 20.13330.2016 представлено ниже.

Как рассчитать ветровую нагрузку?

  1. Выберите тип конструкции (крыша, прямоугольная «коробка», забор).
  2. Введите размеры конструкции.
  3. Выберите направление ветра (опционально).
  4. Выберите ветровой район (узнать ветровой район).
  5. Укажите тип местности (открытая, городская лесная/пригородная, городская плотная).
  6. Нажмите кнопку «Рассчитать».

Ветровые районы России

Расчетная ветровая нагрузка

Согласно СП 20.13330.2016 расчетная ветровая нагрузка представляет собой сумму средней (нормативная нагрузка и аэродинамические коэффициенты) и пульсационной (частота колебаний отдельных элементов сооружения) составляющих. Математическое обоснование расчета представлено в формулах ниже или в соответствующих в СП (11.1, 11.2 и 11.5). Все значения вложенных коэффициентов также можно найти в приложениях указанного свода правил.

Расчетная ветровая нагрузка

Средняя ветровая нагрузка

Пульсационная ветровая нагрузка

  • wm — средняя ветровая нагрузка;
  • wg — пульсационная ветровая нагрузка;
  • w0 — нормативная ветровая нагрузка;
  • k(ze) —  коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления для высоты ze;
  • c — аэродинамический коэффициент;
  • ζ(ze) — коэффициент пульсации давления ветра для высоты ze;
  • v — коэффициент пространственной корреляции пульсаций давления ветра.

Пример расчета ветровой нагрузки

Наш калькулятор выполняет упрощенный расчет и рассчитывает только среднюю ветровую нагрузку (wm), которая составляет большую часть воздействий потоков воздуха. Чтобы полностью не пренебрегать величиной пульсационной нагрузки (wg), на основании аннотаций главы 11 (Воздействия ветра), применяется коэффициент надежности по нагрузке для основной и пиковой ветровых нагрузок равный 1.4.

В примере ниже представлен развернутый расчет на основании следующих условий:

  • Сбор нагрузки: на забор
  • Высота ограды: 6000 мм
  • Ветровой район: II
  • Местность: открытая

Для наглядности перенесем всю исходную информацию из СП 20.13330.2016.

Аэродинамический коэффициент, с (Приложение В.1.1. Отдельно стоящие плоские сплошные конструкции)

Аэродинамический коэффициент, с

Аэродинамический коэффициент, с

*для данного случая ze = h
**длина участков конструкции определяется автоматически относительно высоты
***таблица показывает коэффициенты для ОТДЕЛЬНЫХ участков определенной ширины (т.е. вся картинка это не сплошная конструкция)

Коэффициент, k (Таблица 11.2)

Коэффициент k

*промежуточные значения определяются линейной интерполяцией
**для высот от 10 до 300 м включительно, расчет производится по формуле 11.4

  • А — открытые побережья морей, озер и водохранилищ, сельские местности, в том числе с постройками высотой менее 10 м, пустыни, степи, лесостепи, тундра;
  • В — городские территории, лесные массивы и другие местности, равномерно покрытые препятствиями высотой более 10 м;
  • С — городские районы с плотной застройкой зданиями высотой более 25 м.

Нормативная ветровая нагрузка, ветровые районы (Таблица 11.1)

Нормативная ветровая нагрузка (ветровые районы)

*1 кПа ≈ 100 кг/м2
**определить ветровой район для города

Таким образом, конечная формула будет выглядеть так:

wm = w0 (0.3 кПа) × k (0.80) × c (2.1) × (1.4) = 0.7056 кПа ≈ 70.56 кг/м2

Ветер по-разному влияет на строительные конструкции. Если для одноэтажного котеджа его воздействие минимальное, то для небоскреба или “парусного” рекламного щита нагрузка может стать определяющей. В этой статье подробно описано как вычислить ветровую нагрузку на различные сооружения.

Районы ветровой нагрузки

Первое, с чем нужно определиться – к какому району по давлению ветра относится рассматриваемая местность. Данную информацию можно найти на специальных картах в нормативных документах. Главный нормативный документ, регламентирующий ветровую нагрузку  – СП 20.13330*

Районирование территории Российской Федерации по весу снегового покрова (в хорошем качестве)
Рис.1 Районирование территории Российской Федерации по давлению ветра (нажмите для увеличения)

*Обратите внимание, что СП20.13330 есть 2011 и 2016 года, и карты в этих документах могут отличаются. На момент выхода статьи обязательным является СП 2011г. но в ближайшее время СП 2016г. официально станет действующим и расчет ветровой нагрузки нужно будет проводить по картам нового документа. Расчет ветровой нагрузки так же можно найти по СНиП 2.01.07-85*, но данный расчет не будет действительным т.к. нормы устарели.

Расчет ветровой нагрузки онлайн калькулятор

Полный расчет ветровой нагрузки по СП 20.13330.2011 “Нагрузки и воздействия” приведен ниже. Если с данным расчетом сложно разобраться, то можно воспользоватсья нашим онлайн калькулятором ветровой нагрузки. При возникновении сложностей вы можете заказать расчет написав нам на почту в разделе контакты.

>>> Перейти к онлайн калькулятору ветровой нагрузки <<<

Описание расчета:

  • синие ячейки – предназначены для ввода данных.
  • зеленые ячейки – расчетные, данные в них рассчитываются автоматически.
  • оранжевые ячейки – результат расчета. В данном раcчете результатом является расчетная ветровая нагрузка с учетом пульсационной составляющей.

Пример расчета ветровой нагрузки на здание в онлайн калькуляторе

Ввод данных:

  1. Ввести тип местности. Тип местности определяется по п. 11.1.6.
  2. Ввести коэфициент надежности по ветровой нагрузке. По умолчанию равен 1.4 (п.11.1.12).
  3. Ввести коэфициент надежности по ответственности.
  4. Ввести нормативное значение ветрового давления. Нормативное значение определяется по таблице 11.1 в зависимости от ветрового района. Ветровой район определяется по карте 3. Справа от ячейки можно выбрать размерность входных и выходных данных (т, кг, кН).
  5. Ввести размеры здания:
  • b-длина здания вдоль основной рамы.
  • а-ширина здания поперек основной рамы.
  • h-высота здания.

Расчетные ячейки:

Ce – не является ячейкой ввода и поумолчанию заданы все варианты для расчета нагрузки на стены здания. Но изменив эти значения можно посчитать ветровую нагрузку для других конструкций. Расчет Ce для любых конструкций проводится по приложению Д

k(ze) стат. – расчет коэфициента учитывающего изменение ветрового давления для высоте. Онлайн калькулятор считает только при условии: h<d, где d – минимальный размер между а и b

wmCтатическое давление. Вычисляется по п. 11.1.3

 ζ(ze) – коэффициент пульсации давления ветра Таблица 11.4

Через ρ и χ вычисляется ν по таблице 11.6

wp – динамическая составляющая вычисляется по ф.11.5 принимая во внимание примечание.

В графе суммарное давление вычисляется сумма статической и динамической составляющей. Размерность зависит от размерности выбранной при вводе. Ширина зоны А,Б,С для боковых поверхностей рассчитываются автоматечески исходя из заданных размеров.

Расчет ветровой нагрузки по СП 20.13330.2011 “Нагрузки и воздействия”.

11.1.1 Нормативное значение ветровой нагрузки w следует задавать в одном из двух вариантов. В первом случае нагрузка w представляет собой совокупность:

а) нормального давления we, приложенного к внешней поверхности сооружения или элемента;

б) сил трения wf, направленных по касательной к внешней поверхности и отнесенных к площади ее горизонтальной (для шедовых или волнистых покрытий, покрытий с фонарями) или вертикальной проекции (для стен с лоджиями и подобных конструкций);

в) нормального давления wi, приложенного к внутренним поверхностям сооружений с проницаемыми ограждениями, с открывающимися или постоянно открытыми проемами.

Во втором случае нагрузка w рассматривается как совокупность:

а) проекций wx и wv, внешних сил в направлении осей х и у, обусловленных общим сопротивлением сооружения;

б) крутящего момента wz относительно оси z.

При разработке архитектурно-планировочных решений городских кварталов, а также при планировании возведения зданий внутри существующих городских кварталов рекомендуется провести оценку комфортности пешеходных зон в соответствии с требованиями норм или технических условий.

11.1.2 Нормативное значение ветровой нагрузки w следует определять как сумму средней wm и пульсационной wp составляющих

w = wm + wp                                                           (11.1)

При определении внутреннего давления wi пульсационную составляющую ветровой нагрузки допускается не учитывать.

11.1.3 Нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки wm в зависимости от эквивалентной высоты ze над поверхностью земли следует определять по формуле

wm = w0k(ze)c                                                          (11.2)

где w0 – нормативное, значение ветрового давления (см. 11.1.4);

k(ze) – коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления для высоты ze (см. 11.1.5 и 11.1.6);

с – аэродинамический коэффициент (см. 11.1.7).

11.1.4 Нормативное значение ветрового давления w0 принимается в зависимости от ветрового района по таблице 11.1. Нормативное значение ветрового давления допускается определять в установленном порядке на основе данных метеостанций Росгидромета (см. 4.4). В этом случае w0, Па, следует определять по формуле

(11.3)

где   – давление ветра, соответствующее скорости ветра, м/с, на уровне 10 м над поверхностью земли для местности типа А (11.1.6), определяемой с 10-минутным интервалом осреднения и превышаемой в среднем один раз в 50 лет.

Таблица 11.1Таблица ветровых нагрузок в зависимости от ветрового района

Ветровые районы (принимаются по карте 3 приложения Ж)

I

II

III

IV

V

VI

VII

w0, кПа

0,17

0,23

0,30

0,38

0,48

0,60

0,73

0,85

11.1.5 Эквивалентная высота ze определяется следующим образом.

1. Для башенных сооружений, мачт, труб и т.п. сооружений

ze = z.

2. Для зданий:

а) при h <= d -> ze = h;

б) при d < <= 2d:

для >= h – ->ze = h;

для 0 < z < h – d-> ze = d;

в) при h > 2d:

для z >= h – -> ze = h;

для d < z < h – -> ze = z;

для 0 < z <= d -> ze = d.

Здесь z – высота от поверхности земли;

d – размер здания (без учета его стилобатной части) в направлении, перпендикулярном расчетному направлению ветра (поперечный размер);

h – высота здания.

11.1.6 Коэффициент k(ze) определяется по таблице 11.2 или по формуле (11.4), в которых принимаются следующие типы местности:

А – открытые побережья морей, озер и водохранилищ, сельские местности, в том числе с постройками высотой менее 10 м, пустыни, степи, лесостепи, тундра;

В – городские территории, лесные массивы и другие местности, равномерно покрытые препятствиями высотой более 10 м;

С – городские районы с плотной застройкой зданиями высотой более 25 м.

Сооружение считается расположенным в местности данного типа, если эта местность сохраняется с наветренной стороны сооружения на расстоянии 30h – при высоте сооружения h до 60 м и на расстоянии 2 км – при h > 60 м.

Примечание – Типы местности могут быть различными для разных расчетных направлений ветра.

Таблица 11.2

Высота ze, м

Коэффициент k для типов местности

А

В

С

<=5

0,75

0,5

0,4

10

1,0

0,65

0,4

20

1,25

0,85

0,55

40

1,5

1,1

0,8

60

1,7

1,3

1,0

80

1,85

1,45

1,15

100

2,0

1,6

1,25

150

2,25

1,9

1,55

200

2,45

2,1

1,8

250

2,65

2,3

2,0

300

2,75

2,5

2,2

350

2,75

2,75

2,35

>=480

2,75

2,75

2,75

k(ze) = k10(ze/10)2a.                                                    (11.4)

Значения параметров k10 и a для различных типов местностей приведены в таблице 11.3.

Таблица 11.3

Параметр

Тип местности

А

В

С

a

0,15

0,20

0,25

k10

1,0

0,65

0,4

z10

0,76

1,06

1,78

11.1.7 При определении компонентов ветровой нагрузки wewfwiwxwy и wz следует использовать соответствующие значения аэродинамических коэффициентов: внешнего давления се, трения сf, внутреннего давления сi и лобового сопротивления сx, поперечной силы су, крутящего момента сz, принимаемых по приложению Д.1, где стрелками показано направление ветра. Знак «плюс» у коэффициентов се или сt соответствует направлению давления ветра на соответствующую поверхность (активное давление), знак «минус» – от поверхности (отсос). Промежуточные значения нагрузок следует определять линейной интерполяцией.

При определении ветровой нагрузки на поверхности внутренних стен и перегородок при отсутствии наружного ограждения (на стадии монтажа) следует использовать аэродинамические коэффициенты внешнего давления се или лобового сопротивления сх.

Для сооружений повышенного уровня ответственности, а также во всех случаях, не предусмотренных Д.1 приложения Д (иные формы сооружений, учет при надлежащем обосновании других направлений ветрового потока или составляющих общего сопротивления тела по другим направлениям, необходимость учета влияния рядом стоящих зданий и сооружений и т.п. случаях), аэродинамические коэффициенты необходимо принимать на основе результатов продувок моделей сооружений в аэродинамических трубах или по рекомендациям, разработанным специализированными организациями.

Примечания

1 При назначении коэффициентов схсv и сm необходимо указать размеры сооружения, к которым они отнесены.

2 Значения аэродинамических коэффициентов, указанных в приложении Д.1, допускается уточнять на основе данных модельных аэродинамических испытаний сооружений.

11.1.8 Нормативное значение пульсационной составляющей ветровой нагрузки wpна эквивалентной высоте ze следует определять следующим образом:

а) для сооружений (и их конструктивных элементов), у которых первая частота собственных колебаний fl, Гц, больше предельного значения собственной частоты fl (см. 11.1.10), – по формуле

wp = wmz(ze)v                                                          (11.5)

где wm – определяется в соответствии с 11.1.3;

z(ze) – коэффициент пульсации давления ветра, принимаемый по таблице 11.4 или формуле (11.6) для эквивалентной высоты ze (см. 11.1.5);

v – коэффициент пространственной корреляции пульсаций давления ветра (см. 11.1.11);

Таблица 11.4

Высота ze, м

Коэффициент пульсаций давления ветра z для типов местности

А

В

С

<= 5

0,85

1,22

1,78

10

0,76

1,06

1,78

20

0,69

0,92

1,50

40

0,62

0,80

1,26

60

0,58

0,74

1,14

80

0,56

0,70

1,06

100

0,54

0,67

1,00

150

0,51

0,62

0,90

200

0,49

0,58

0,84

250

0,47

0,56

0,80

300

0,46

0,54

0,76

350

0,46

0,52

0,73

>= 480

0,46

0,50

0,68

z(ze) = z10(ze/10)a.                                                       (11.6)

Значения параметров z10 и a для различных типов местностей приведены в таблице 11.4;

б) для всех сооружений (и их конструктивных элементов), у которых f1 fl < f2, – по формуле

wp = wmxz(ze)v,                                                      (11.7)

где f2 – вторая собственная частота;

  1. xde1f1;

                                                (11.8)

Здесь w0 (Па) – нормативное значение давления ветра (11.1.4);

k(zэк) – коэффициент, учитывающий изменение давления ветра для высоты zэк (11.1.6);

  1. gf

Для конструктивных элементов zэк – высота z, на которой они расположены; для зданий и сооружений zэк = 0,7h, где h – высота сооружений;

Рисунок 11.1 – Коэффициенты динамичности

в) для сооружений, у которых вторая собственная частота меньше предельной, необходимо производить динамический расчет с учетом s первых форм собственных колебаний. Число s следует определять из условия

fs < fl < fs+l;

г) при расчете зданий допускается учитывать динамическую реакцию по трем низшим собственным формам колебаний (двум изгибных и одной крутильной или смешанным крутильно-изгибным).

Примечание – При расчете многоэтажных зданий высотой до 40 м и одноэтажных производственных зданий высотой до 36 м при отношении высоты к пролету менее 1,5, размещаемых в местностях типа А и В (см. 11.1.6), пульсационную составляющую ветровой нагрузки допускается определять по формуле (11.5).

11.1.9 Усилия и перемещения при учете динамической реакции по s собственным формам определяются по формуле

                                                       (11.9)

где X – суммарные усилия или перемещения;

Xs – усилия или перемещения по s-й форме колебаний.

11.1.10 Предельное значение частоты собственных колебаний fl, Гц, следует определять по таблице 11.5.

Таблица 11.5

Ветровые районы (принимаются по карте 3 приложения Ж)

fl, Гц

  1. d = 0,3
  2. d = 0,15
 

0,85

2,6

I

0,95

2,9

II

1,1

3,4

III

1,2

3,8

IV

1,4

4,3

V

1,6

5,0

VI

1,7

5,6

VII

1,9

5,9

Рисунок 11.2 – Основная система координат при определении коэффициента корреляции v

Значение логарифмического декремента колебаний d следует принимать:

а) для железобетонных и каменных сооружений, а также для зданий со стальным каркасом при наличии ограждающих конструкций d = 0,3;

б) для стальных сооружений футерованных дымовых труб, аппаратов колонного типа, в том числе на железобетонных постаментах d = 0,15.

11.1.11 Коэффициент пространственной корреляции пульсаций давления v следует определять для расчетной поверхности сооружения или отдельной конструкции, для которой учитывается корреляция пульсаций.

Расчетная поверхность включает в себя те части наветренных и подветренных поверхностей, боковых стен, кровли и подобных конструкций, с которых давление ветра передается на рассчитываемый элемент сооружения.

Если расчетная поверхность близка к прямоугольнику, ориентированному так, что его стороны параллельны основным осям (рисунок 11.2), то коэффициент v следует определять по таблице 11.6 в зависимости от параметров r и c, принимаемых по таблице 11.7.

Таблица 11.6

r, м

Коэффициент v при c, м, равном

5

10

20

40

80

160

350

0,1

0,95

0,92

0,88

0,83

0,76

0,67

0,56

5

0,89

0,87

0,84

0,80

0,73

0,65

0,54

10

0,85

0,84

0,81

0,77

0,71

0,64

0,53

20

0,80

0,78

0,76

0,73

0,68

0,61

0,51

40

0,72

0,72

0,70

0,67

0,63

0,57

0,48

80

0,63

0,63

0,61

0,59

0,56

0,51

0,44

160

0,53

0.53

0,52

0,50

0,47

0,44

0,38

При расчете сооружения в целом размеры расчетной поверхности следует определять с учетом указаний Д.1 приложения Д, при этом для решетчатых сооружений в качестве расчетной поверхности необходимо принимать размеры расчетной поверхности по его внешнему контуру.

Таблица 11.7

Основная координатная плоскость, параллельно которой расположена расчетная поверхность

r

c

zoy

b

h

zox

0,4а

h

хоу

b

а

11.1.12 Коэффициент надежности по ветровой нагрузке следует принимать равным 1,4.

Ветровые нагрузки

Снеговые нагрузки

     Если со снеговой нагрузкой обычно проблем не возникает – эту нагрузку видно, её можно пощупать и даже взвесить – то с ветровой нагрузкой всё наоборот. Очевидно, что ветер оказывает какое-то воздействие на конструкции, и порой даже весьма разрушительное: срывает крыши, заваливает каркасы стен и заборы, скручивает рекламные баннеры. Но как можно учесть эту силу? И поддаётся ли она в принципе расчёту? Поддаётся! Но, ветровую нагрузку непрофессионалы считать очень не любят и тому есть объяснение – её расчёт значительно сложнее, чем расчёт снеговой нагрузки. Если в СП 20.13330.2011 расчёту снеговой нагрузки уделено 2,5 страницы, то расчёт ветровой нагрузки втрое больше + обязательное приложение на 19 страниц с аэродинамическими коэффициентами. Ну а для Беларуси всё ещё страшнее – документ TKP_EN_1991-1-4-2009 “Ветровые воздействия” объёмом 120 страниц!

    С Еврокодом (EN 1991-1-4-2009) по ветровым воздействиям мало кому захочется разбираться в масштабах постройки частного дома (интересующимся лучше скачать и изучать его непосредственно), поэтому здесь я постараюсь использовать по возможности упрощённое представление на основе Российского СП 20.13330.2011 со специфическими данными для Беларуси из актуального Национального приложения Еврокода. Считаю, что для примерной оценки ветровых воздействий этого будет более, чем достаточно (особенно в сравнении с ничем вообще).

Воздействия ветра

       Для зданий и сооружений необходимо учитывать следующие воздействия ветра:

  • основной тип ветровой нагрузки (в дальнейшем – «ветровая нагрузка»);

  • пиковые значения ветровой нагрузки, действующие на конструктивные элементы ограждения и элементы их крепления;

  • резонансное вихревое возбуждение;

  • аэродинамические неустойчивые колебания типа галопирования, дивергенции и флаттера.

Резонансное вихревое возбуждение и аэродинамические неустойчивые колебания типа галопирования необходимо учитывать для зданий и сплошностенчатых сооружений, у которых высота в 10 и более раз больше характерного поперечного размера. Т.е. для частного домостроения последние два пункта рассчитывать не стоит.

Нормативная ветровая нагрузка

     Нормативное значение ветровой нагрузки ω следует определять как сумму средней ωm и пульсационной ωр составляющих:

ω = (ωm + ωp ) · γf

Нормативная средняя составляющая ветровой нагрузки ωm

        Нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки ωm в зависимости от эквивалентной высоты zе над поверхностью земли следует определять по формуле:

ωm = ω0 · k(zе) · c,

где ω0 – нормативное значение ветрового давления;

      k(ze) – коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления для высоты zе;

      c – аэродинамический коэффициент.

Теперь разберёмся с каждым из этих коэффициентов:

Нормативное значение ветрового давления ω0

    Нормативное значение ветрового давления  ω0 принимается в зависимости от ветрового района по таблице:

Ветровые районы России

     На карте представлена только Россия, так как СНиП 2.01.07-85 действует только на территории РФ, для Беларуси данные будут немного ниже.

      Так же СП 20.13330.2011 допускает определять нормативное значение ветрового давления  ω0 по формуле:

ω0 = 0,43 · ν²

где ν² – давление ветра, соответствующее скорости ветра, м/с, на уровне 10 м над поверхностью земли для местности типа А, определяемой с 10-минутным интервалом осреднения и превышаемой в среднем один раз в 50 лет.

      Для Беларуси такой карты нет, и по Еврокоду используется несколько иная терминология. Так, для РБ идентичный параметр называется скоростным напором. Значение базового скоростного напора определяется по формуле:

qb = 0.5 · ρ · νb²

где ρ – плотность воздуха = 1,25 кг/м³;

       νb – базовое значение скорости ветра, принимаемое по карте (Изменение №2 ТКП EN 1991-1-4-2009 от 9.04.2015)

Если подставить все значения в формулу, получим для Беларуси два значения:

  • 1 ветровой район (жёлтый по карте) – 0,28 кПа;

  • 2 ветровой район (зелёный по карте) – 0,33 кПа.

w0

Ветровые районы Беларуси
Коэффициент k(ze)

       Коэффициент k(ze) определяется по формуле:

k(ze) = k10 · (ze/10)^(2·a)

где ze –  эквивалентная высота, для нашего случая равная высоте дома;
       k10,  a – зависят от типа местности и берутся из таблицы ниже.

Принимаются следующие типы местности:

  • А – открытые побережья морей, озер и водохранилищ, сельские местности, в том числе с постройками высотой менее 10 м, пустыни, степи, лесостепи, тундра;

  • В – городские территории, лесные массивы и другие местности, равномерно покрытые препятствиями высотой более 10 м;

  • С – городские районы с плотной застройкой зданиями высотой более 25 м.

Сооружение считается расположенным в местности данного типа, если эта местность сохраняется с наветренной стороны сооружения на расстоянии 30h – при высоте сооружения h до 60 м и на расстоянии 2 км – при h > 60 м.

Примечание – Типы местности могут быть различными для разных расчетных направлений ветра.

kz

Например: высота дома 7 м в сельской местности с постройками в округе ниже 10 м (Тип А) и в лесном массиве (Тип В):

         А)    k(ze) = 1 · (7/10)^(2·0,15) = 1 · 0,7^0,3 = 0,9.                          В)   k(ze) = 0,65 · (7/10)^(2·0,2) = 0,65 · 0,7^0,4 = 0,56.

Аэродинамический коэффициент с

     Определение аэродинамического коэффициента по СП 20.13330.2011 сводится к выбору соответствующей формы строения и выбору участка поверхности этого строения. Здесь нужно просто найти картинку, наиболее похожую на требуемую конструкцию и из таблички взять значение коэффициента. Конечно, Свод Правил описывает множество различных вариантов, но я, для простоты понимания, ограничусь лишь наиболее распространённой формой – прямоугольным в плане зданием с двускатной кровлей. Индекс се используется для обозначения внешнего давления ветра, бывает ещё ci, cf, cx, cy, и cz, но, как я уже упоминал, для простоты изложения их мы не рассматриваем. Знак “минус” у коэффициента соответствует направлению ветра от рассчитываемой поверхности (отсос).

c90

Нормативная пульсационная составляющая ветровой нагрузки ωр

        Нормативное значение пульсационной составляющей ветровой нагрузки ωр на эквивалентной высоте zе следует определять исходя из частот собственных колебаний. Но, согласно примечания для этого раздела СП “При расчёте многоэтажных зданий высотой до 40 м …. пульсационную нагрузку допускается определять по формуле…”, т.е. мы можем не выяснять собственные частоты колебаний нашего частного одно-двухэтажного дома и воспользоваться формулой:

ωр = ωm · ζ(zе) · ν,

где ωm – нормативная средняя составляющая ветровой нагрузки, которую мы вычислили в предыдущем разделе;

      ζ(ze) – коэффициент пульсации давления ветра;

      ν – коэффициент пространственной корреляции пульсаций давления ветра.

Теперь разберёмся с последними двумя коэффициентами:

Коэффициент ζ(ze)

       Коэффициент ζ(ze) определяется по формуле:

ζ(ze) = ζ10 · (ze/10) ^ -a

где ze –  эквивалентная высота, для нашего случая равная высоте дома;
       ζ10,  a – зависят от типа местности и берутся из таблицы ниже.

ez

Например: высота дома 7 м в сельской местности с постройками в округе ниже 10 м (Тип А) и в лесном массиве (Тип В):

                      А)    ζ(ze) = 0,76 · (7/10) ^ -0,15 = 0,8.                                            В)   ζ(ze) = 1,06 · (7/10) ^ -0,2 = 1,14.

Коэффициент пространственной корреляции пульсаций давления ν

      Коэффициент пространственной корреляции пульсаций давления ν следует определять для расчетной поверхности сооружения или отдельной конструкции, для которой учитывается корреляция пульсаций. Расчетная поверхность включает в себя те части наветренных и подветренных поверхностей, боковых стен, кровли и подобных конструкций, с которых давление ветра передается на рассчитываемый элемент сооружения.
       Определение этого коэффициента слегка запутанное. Для начала, смотрим на рисунок 11.2 (слева) и определяем плоскость, наиболее параллельно которой расположена наша расчётная поверхность. Тут может быть три варианта:

  • поверхность стены расположена перпендикулярно направлению ветра (zoy);

  • поверхность стены расположена параллельно направлению ветра (zox);

  • расчётная поверхность – это крыша (xoy).

Теперь определяем дополнительные параметры ρ и χ по таблице:

Коэффициент ν определяем по следующей таблице в зависимости от вычисленных параметров ρ и χ:

Например: дом с двускатной крышей, высота в коньке 7 м, уклон скатов 30°, размер дома в плане 9х11 м, Ориентация конька восток-запад. Приоритетное направление ветра – западное (дует в стену с фронтоном, α=90°). Дом в лесном массиве (тип местности В). Определим параметры ρ, χ и коэффициент ν:

  • для западной и восточной стен (плоскость zoy) ρ = b = 9 м; χ = h = 7м; ν = 0,84.

  • для северной и южной стен (плоскость zoх) ρ = 0,4а = 4,4 м; χ = h = 5м; ν = 0,89.

  • для скатов крыши (плоскость хoy) ρ = b = 9 м; χ = а = 11м; ν = 0,84.

Коэффициент надёжности γf

        Свод правил СП 20.13330.2011 предписывает принимать коэффициент надежности по ветровой нагрузке γf = 1,4.

Пиковая ветровая нагрузка

   Для элементов ограждения и узлов их крепления необходимо учитывать пиковые положительные ω+ и отрицательные ω– воздействия ветровой нагрузки, нормативные значения которых определяются по формуле:

ω+(–) = ω0 · k(ze) · [1 + ζ(ze)] · cp,+(–) · ν+(–)

где ω0  – расчетное значение давления ветра;
      ze – эквивалентная высота;
      k(ze) – коэффициент, учитывающий изменение давления ветра на высоте ze;

      ζ(ze) – коэффициент, учитывающий изменение пульсаций давления ветра на высоте ze;

      cp,+(–) – пиковые значения аэродинамических коэффициентов положительного давления (+) или отсоса (–);
      ν+(–) – коэффициенты корреляции ветровой нагрузки, соответствующие положительному давлению (+) и отсосу (–);
Осталось определить последние два коэффициента.

    Коэффициенты корреляции ветровой нагрузки ν+(–) зависят от площади

поверхности (А), с которой собирается ветровая нагрузка и определяются

по табличке справа:

     Для стен прямоугольных в плане зданий положительное пиковое значение аэродинамического коэф. ср,+ =1,2.

     Пиковые значения отрицательного аэродинамического коэффициента ср,– для стен и плоских покрытий приведены в табличке ниже в зависимости от участка поверхности.

Пример

    Как вы уже поняли, расчёт ветровой нагрузки предполагает разбиение расчётной поверхности на участки, где ветер оказывает воздействие сильнее (на углах и кромках), где слабее (в центре поверхности) и для каждого случая необходим отдельный расчёт. Можно, конечно, просто рассчитать максимально напряжённые участки, но это не совсем верно, т.к. углы здания обычно являются тоже самыми жёсткими элементами стены, и для них повышенное ветровое воздействие не так страшно, как для большой площади стены без внутренних перегородок и рёбер жёсткости. Однако, проводить в рамках статьи подробный расчёт тоже смысла нет, мало кто и до сюда-то дочитал 🙂
  Для примера я возьму уже упоминавшийся выше дом с двускатной крышей, высота в коньке 7 м, уклон скатов 30°, размер дома в плане 9х11 м, Ориентация конька восток-запад. Приоритетное направление ветра – западное (дует в стену с фронтоном, α=90°). Дом в лесном массиве (тип местности В).
  Определим нормативную величину ветровой нагрузки и пиковую ветровую нагрузку для максимально напряжённых участков стены и крыши, чтобы в принципе понять о каких силах идёт речь.

    Для расчёта нормативной ветровой нагрузки ω я изобразил на нашем условном доме зоны с распределением аэродинамических коэффициентов:

  • Определим нормативную среднюю составляющую ветровой нагрузки:  
                                                                                               
    ωm = ω0 · k(zе) · c
    где  ω0 = 0,28 кПа (определили выше);
            
    k(zе) = 0,56 (определили выше);
                  аэродинамические коэффициенты для различных участков здания берём из таблиц:
            с(A) = –1,0 (боковая стена);                                   ωm(А) = –0,16 кПа;
            с(В) = –0,8 (боковая стена);                                 
    ωm(В) = –0,13 кПа;
            с(С) = –0,5 (боковая стена);                                 
    ωm(С) = –0,08 кПа;
            с(D) = 0,8  (наветренная стена);                        
    ωm(D) = +0,13 кПа;
            с(Е) = –0,5 (подветренная стена);                      
    ωm(E) = –0,08 кПа;

            с(F) = –1,1 (крыша);                                                

    ωm(F) = –0,17 кПа;
            с(G) = –1,4 (крыша);              
                                      ωm(G) = –0,22 кПа;
            с(H) = –0,8 (крыша);              
                                      ωm(H) = –0,13 кПа;
            с(I) = –0,5 (крыша);              
                                        ωm(I) = –0,08 кПа;
     

  • Определим нормативную пульсационную составляющую ветровой нагрузки:
                                                                                               ωр = ωm · ζ(zе) · ν
    где ωm мы только что определили для всевозможных участков строения;
           ζ(zе) = 1,14 (определили здесь)
           ν = 0,84 (для стен с фронтонами [D, Е] (плоскость zoy) ρ = b = 9 м; χ = h = 7м);
           ν = 0,89 (для боковых стен [A, B, C] (плоскость zoх) ρ = 0,4а = 4,4 м; χ = h = 5м); 
           ν = 0,84 (для скатов крыши [F, G, H, I] (плоскость хoy) ρ = b = 9 м; χ = а = 11м);
    ωp(А) = –0,16 кПа (боковая стена);   
    ωp(В) = –0,13 кПа (боковая стена); 
    ωp(С) = –0,08 кПа (боковая стена);

    ωp(D) = +0,12 кПа (наветренная стена); 
    ωp(E) = –0,08 кПа (подветренная стена);

    ωp(F) = –0,21 кПа (крыша); 
    ω
    p(G) = –0,17 кПа (крыша); 
    ωp
    (H) = –0,12 кПа (крыша);   
    ωp(I) = –0,08 кПа (крыша);

  • Определим нормативную ветровую нагрузку для каждого участка:
                                                                                                ω = (ωm + ωp ) · γf
    где γf  = 1,4 (коэффициент надёжности по ветровой нагрузке);
    ω(А) = –0,44 кПа (боковая стена);   
    ω(В) = –0,35 кПа (боковая стена); 
    ω(С) = –0,22 кПа (боковая стена);
    ω(D) = +0,34 кПа (наветренная стена); 
    ω(E) = –0,21 кПа (подветренная стена);
    ω(F) = –0,60 кПа (крыша); 
    ω(G) = –0,47 кПа (крыша); 
    ω(H) = –0,34 кПа (крыша);   
    ω(I) = –0,21 кПа (крыша);
     

  • Определим пиковую ветровую нагрузку:
                                                                         ω+(–) = ω0 · k(ze) · [1 + ζ(ze)] · cp,+(–) · ν+(–)
    где ω0 = 0,28 кПа (определили выше);
           k(zе) = 0,56 (определили выше);
           ζ(z
    е) = 1,14 (определили здесь);
           Сp,+ = 1,2;
           
    Сp,– =  -2,2 (участки шириной 0,9 м на углах всех стен);
           
    Сp,– =  -1,2 (остальные участки стен);Сp,– =  -3,4 (участки шириной 0,9 м на углах скатов крыши);
           
    Сp,– =  -2,4 (участки шириной 0,9 м на наружных краях крыши, за исключением углов);
           
    Сp,– =  -1,5 (вся крыша кроме краёв и углов);
                   площадь любых стен нашего дома > 20 м², значит для всех стен коэффициент корреляции ν одинаков:
           ν
    +
     = 0,75;
           ν = 0,65;
    ω+ = 0,3 кПа;
    ω–(углы стен) = 0,48 кПа;
    ω
    –(стены) = 0,26 кПа;
    ω
    –(углы крыши) = 0,74 кПа;
    ω
    –(края крыши) = 0,52 кПа;
    ω
    –(крыша) = 0,33 кПа.

Вывод:

  • максимальная нормативная ветровая нагрузка от давления ветра на наветренной стене 0,34 кПа;

  • максимальная нормативная нагрузка отсоса ветра на боковой стене -0,44 кПа; на крыше -0,6 кПа;

  • максимальная пиковая нагрузка на углах стен -0,48 кПа;

  • максимальная пиковая нагрузка на углах крыши -0,74 кПа.


Download Article


Download Article

Wind is a mass of air that moves in a mostly horizontal direction from an area of high pressure to an area with low pressure.[1]
High winds can be very destructive because they generate pressure against the surface of a structure. The intensity of this pressure is the wind load. The effect of the wind is dependent upon the size and shape of the structure. Calculating wind load is necessary for the design and construction of safer, more wind-resistant buildings and placement of objects such as antennas on top of buildings.

Wind Load Calculator

  1. Image titled Calculate Wind Load Step 1

    1

    Define the generic formula. The generic formula for wind load is F = A x P x Cd where F is the force or wind load, A is the projected area of the object, P is the wind pressure, and Cd is the drag coefficient.[2]
    This equation is useful for estimating the wind load on a specific object, but does not meet building code requirements for planning new construction.

  2. Image titled Calculate Wind Load Step 3

    2

    Find the projected area A. This is the area of the two-dimensional face that the wind is hitting.[3]
    For a full analysis, you will repeat the calculation for each face of the building. For example, if a building has a west face with an area of 20m2, use that value for A to calculate the wind load on the west face.

    • The formula to calculate area depends on the shape of the face. For a flat wall, use the formula Area = length x height. Approximate the area of a column face with Area = diameter x height.
    • For SI calculations, measure A in square meters (m2).
    • For imperial calculations, measure A in square feet (ft2).

    Advertisement

  3. Image titled Calculate Wind Load Step 4

    3

    Calculate wind pressure. The simple formula for wind pressure P in imperial units (pounds per square foot) is P=0.00256V^{2}, where V is the speed of the wind in miles per hour (mph).[4]
    To find the pressure in SI units (Newtons per square meter), instead use P=0.613V^{2}, and measure V in meters per second.

    • This formula is based on the American Society of Civil Engineers code. The 0.00256 coefficient is the result of a calculation based on typical values for air density and gravitational acceleration.[5]
    • Engineers use a more accurate formula to take into account factor such as the surrounding terrain and type of construction. You can look up one formula in ASCE code 7-05, or use the UBC formula below.
    • If you’re not sure what the wind speed is, look up the peak wind speed in your area using the Electronic Industries Alliance (EIA) standard. For example, most of the U.S. is in Zone A with 86.6 mph wind, but coastal areas might lie in Zone B (100 mph) or Zone C (111.8 mph).
  4. Image titled Calculate Wind Load Step 5

    4

    Determine the drag coefficient for the object in question. Drag is the force that air exerts on the building, affected by the building’s shape, the roughness of its surface, and several other factors. Engineers typically measure drag directly using experiments, but for a rough estimate you can look up a typical drag coefficient for the shape you are measuring. For example:[6]

    • The standard drag coefficient for a long cylinder tube is 1.2 and for a short cylinder is 0.8. These apply to antenna tubes found on many buildings.
    • The standard coefficient for a flat plate such as the face of a building is 2.0 for a long flat plate or 1.4 for a shorter flat plate.
    • The drag coefficient has no units.
  5. Image titled Calculate Wind Load Step 6

    5

    Calculate the wind load. Using the values determined above, you can now calculate wind load with the equation F = A x P x Cd.

  6. Image titled Write Training Objectives Step 1

    6

    For example, let’s say you want to determine the wind load on an antenna that is 3 feet long with a diameter of 0.5 inches in a gust of 70mph winds.

  7. Advertisement

  1. Image titled Calculate Wind Load Step 7

    1

    Define the formula developed by the Electronic Industries Alliance. The formula for wind load is F = A x P x Cd x Kz x Gh, where A is the projected area, P is wind pressure, Cd is the drag coefficient, Kz is the exposure coefficient, and Gh is the gust response factor. This formula takes a few more parameters into account for wind load. This formula is generally used to calculate wind load on antennas.

  2. Image titled Calculate Wind Load Step 8

    2

    Understand the variables of the equation. In order to use an equation properly, you must first understand what each variable stands for and what its associated units are.

    • A, P, and Cd are the same variables used in the generic equation.
    • Kz is the exposure coefficient and it is calculated by taking into account the height from the ground to the midpoint of the object. The units of Kz are feet.
    • Gh is the gust response factor and it is calculated by taking into account the entire height of the object. The units of Gh are 1/feet or ft-1.
  3. Image titled Calculate Wind Load Step 9

    3

    Determine projected area. The projected area of your object is dependent upon its shape and size. If the wind is hitting a flat wall, the projected area is easier to calculate than if the object is rounded. Projected area will be an approximation of the area that the wind comes in contact with. There is no one formula for calculating projected area, but you can estimate it with some basic calculations. Units for area are ft2.

    • For a flat wall, use the formula Area = length x width, measuring the length and width of the wall where the wind is hitting it.
    • For a tube or column, you can also approximate the area using length and width. In this case, the width will be the diameter of the tube or column.
  4. Image titled Calculate Wind Load Step 10

    4

    Calculate wind pressure. Wind pressure is given by the equation P = 0.00256 x V2, where V is the speed of the wind in miles per hour (mph). The unit for wind pressure is pounds per square foot (psf).

    • For example, if the wind speed is 70 mph, the wind pressure is 0.00256 x 702 = 12.5 psf.
    • An alternative to calculating wind pressure at a particular wind speed is to use the standard for various wind zones. For example, according to the Electronic Industries Alliance (EIA) most of the U.S. is in Zone A with 86.6 mph wind, but coastal areas might lie in Zone B (100 mph) or Zone C (111.8 mph).
  5. Image titled Calculate Wind Load Step 11

    5

    Determine the drag coefficient for the object in question. Drag is the net force in the direction of flow due to pressure on the surface of an object.[7]
    The drag coefficient represents the drag of an object through a fluid and is dependent upon the shape, size, and roughness of an object.

    • The standard drag coefficient for a long cylinder tube is 1.2 and for a short cylinder is .8 These apply to antenna tubes found on many buildings.
    • The standard coefficient for a flat plate such as the face of a building is 2.0 for a long flat plate or 1.4 for a shorter flat plate.
    • The difference between drag coefficients for flat and cylinder items is approximately 0.6.
    • The drag coefficient has no units.
  6. Image titled Calculate Wind Load Step 12

    6

    Calculate the exposure coefficient, Kz. Kz is calculated using the formula [z/33](2/7), where z is the height from the ground to the midpoint of the object.

    • For example, if you have an antenna that is 3 ft long and 48 ft off the ground, z would be equal to 46.5 ft.
    • Kz = [z/33](2/7) = [46.5/33](2/7) = 1.1 ft.
  7. Image titled Calculate Wind Load Step 13

    7

    Calculate the gust response factor, Gh. Gust response factor is calculated with the equation Gh = .65+.60/[(h/33)(1/7)] where h is the height of the object.

    • For example, if you have an antenna that is 3 ft long and 48 ft off the ground, Gh = .65+.60/[(h/33)(1/7)] = .65+.60/(51/33)(1/7) = 1.22 ft-1
  8. Image titled Calculate Wind Load Step 14

    8

    Calculate the wind load. Using the values determined above, you can now calculate wind load with the equation F = A x P x Cd x Kz x Gh. Plug in all of your variables and do the math.

    • For example, let’s say you want to determine the wind load on an antenna that is 3 feet long with a diameter of 0.5 inches in a gust of 70mph winds. It is placed on top of a 48 ft high building.
    • Start by calculating the projected area. In this case, A = l x w = 3 ft x (0.5in x (1 ft/12 in)) = 0.125 ft2.
    • Calculate the wind pressure: P = 0.00256 x V2 = 0.00256 x 702 = 12.5 psf.
    • For a short cylinder the coefficient of drag is 0.8.
    • Calculate the exposure coefficient: Kz = [z/33](2/7) = [46.5/33](2/7) = 1.1 ft.
    • Calculate the gust response factor: Gh = .65+.60/[(h/33)(1/7)] = .65+.60/(51/33)(1/7) = 1.22 ft-1
    • Plugging into the equation: F = A x P x Cd x Kz x Gh = 0.125 x 12.5 x 0.8 x 1.1 x 1.22 = 1.68 lbs.
    • 1.68 lbs is the amount of wind load on the antenna.
  9. Advertisement

  1. Image titled Calculate Wind Load Step 15

    1

    Define the UBC ’97 formula. This formula was developed in 1997 as part of the Uniform Building Code (UBC) for calculation of wind load. The formula is F = A x P, were A is the projected area and P is the wind pressure; however, this formula has an alternate calculation for wind pressure.

    • Wind pressure (PSF) is calculated as P= Ce x Cq x Qs x Iw, where Ce is the combined height, exposure and gust response factor, Cq is a pressure coefficient (it is equivalent to the drag coefficient in the previous two equations), Qs is wind stagnation pressure, and Iw is importance factor. All of these values can be calculated or obtained from the appropriate tables.
  2. Image titled Calculate Wind Load Step 16

    2

    Determine projected area. The projected area of your object is dependent upon its shape and size. If the wind is hitting a flat wall, the projected area is easier to calculate than if the object is rounded. Projected area will be an approximation of the area that the wind comes in contact with. There is no one formula for calculating projected area, but you can estimate it with some basic calculations. Units for area are ft2.

    • For a flat wall, use the formula Area = length x width, measuring the length and width of the wall where the wind is hitting it.
    • For a tube or column, you can also approximate the area using length and width. In this case, the width will be the diameter of the tube or column.
  3. Image titled Calculate Wind Load Step 17

    3

    Determine Ce, the combined height, exposure, and gust response factor. This value is chosen based on table 16-G of UBC and takes into account three terrain exposures with various heights and Ce values for each.

    • “Exposure B is terrain with buildings, trees or other surface irregularities covering at least 20 percent of the surrounding area and extending 1.6 kilometers or more from the site.”
    • “Exposure C has terrain that is flat and generally open, extending 0.8 km or more from the site.”
    • “Exposure D is the most severe, with basic wind speeds of 129 km/hr or greater and terrain that is flat and unobstructed facing large bodies of water.”
  4. Image titled Calculate Wind Load Step 18

    4

    Determine the pressure coefficient for the object in question. The pressure coefficient, Cq, is the same as the drag coefficient (Cd). Drag is the net force in the direction of flow due to pressure on the surface of an object.[8]
    The drag coefficient represents the drag of an object through a fluid and is dependent upon the shape, size, and roughness of an object.

    • The standard drag coefficient for a long cylinder tube is 1.2 and for a short cylinder is .8 These apply to antenna tubes found on many buildings.
    • The standard coefficient for a flat plate such as the face of a building is 2.0 for a long flat plate or 1.4 for a shorter flat plate.
    • The difference between drag coefficients for flat and cylinder items is approximately 0.6.
    • The drag coefficient has no units.
  5. Image titled Calculate Wind Load Step 19

    5

    Determine the wind stagnation pressure. Qs is the wind stagnation pressure and is equivalent to the wind pressure calculation from the previous equations: Qs = 0.00256 x V2, where V is the speed of the wind in miles per hour (mph).

    • For example, if the wind speed is 70 mph, the wind stagnation pressure is 0.00256 x 702 = 12.5 psf.
    • An alternative to this calculation is to use the standards set for various wind zones. For example, according to the Electronic Industries Alliance (EIA) most of the U.S. is in Zone A with 86.6 mph wind, but coastal areas might lie in Zone B (100 mph) or Zone C (111.8 mph).
  6. Image titled Calculate Wind Load Step 20

    6

    Determine importance factor. Iw is the importance factor and can be determined using table 16-K of the UBC. It is a multiplier used in calculating loads that takes into account the use of the building. If a building contains hazardous materials, its importance factor will be higher than that of a traditional building.

    • Calculations for buildings with standard use have an importance factor of one.
  7. Image titled Calculate Wind Load Step 21

    7

    Calculate the wind load. Using the values determined above, you can now calculate wind load with the equation F = A x P = A x Ce x Cq x Qs x Iw . Plug in all of your variables and do the math.

    • For example, let’s say you want to determine the wind load on an antenna that is 3 feet long with a diameter of 0.5 inches in a gust of 70mph winds. It is placed on top of a 48 ft high standard building in an area with an exposure B terrain.
    • Start by calculating the projected area. In this case, A = l x w = 3 ft x (0.5in x (1 ft/12 in)) = 0.125 ft2.
    • Determine Ce. Based on table 16-G, using the height of 48 ft and exposure B terrain, Ce is 0.84.
    • For a short cylinder the coefficient of drag or Cq is 0.8.
    • Calculate Qs: Qs = 0.00256 x V2 = 0.00256 x 702 = 12.5 psf.
    • Determine importance factor. This is a standard building therefore, Iw is 1.
    • Plugging into the equation: F = A x P = A x Ce x Cq x Qs x Iw = 0.125 x 0.84 x 0.8 x 12.5 x 1= 1.05 lbs.
    • 1.05 lbs is the amount of wind load on the antenna.
  8. Advertisement

Add New Question

  • Question

    I want to create a 12′ diameter cylinder grain tower that’s 55′ high, and has a smooth surface and dome roof. How many yards of concrete does it take to anchor it for an estimated maximum wind force of 110 MPH?

    Community Answer

    The force will be around 0.0012 x ((88/60) x (110))^2. The 88/60 converts from mph to fps, and the answer is around 31 pounds per square feet. If we add the height of the dome, it is 55 + 6 = 61′ tall, and 12′ wide, so the area is 12 x 61 = 732 square feet. Total force acting on the tower is about 732 x 31 = 22,692 pounds, over ten tons. The force will be greatest near the top, because wind is strongest higher up, and the top will be more turbulent. Without knowing the wind gradient one can’t be sure where the net force acts. You’ll have to pour enough concrete to withstand over ten tons sideways near the top of your tower.
    We’re out of space here – good luck!

  • Question

    How can I convert wind speed to wind pressure?

    Community Answer

    .0012 x the speed in feet per second squared is close enough at sea level, so that 88 FPS would give you .0012 x 88 x 88 = 9.3 pounds per square foot. 88 FPS is 60 MPH, almost 100 KPH.

  • Question

    Which instrument is used to measure wind speed?

    Community Answer

    An anemometer is used to measure wind speed. It must be recorded for 12 months to determine accurate information before the site can be detemined as usable for constructing a wind farm. Average Wind Speed is at least 5.95 meters per second to be considered viable for wind turbine energy production. It is suggested that you check out with global maps data, i.e. Valhalla, for wind speed complete information.

See more answers

Ask a Question

200 characters left

Include your email address to get a message when this question is answered.

Submit

Advertisement

  • Know that wind velocity varies at various distances from the ground. Wind speed increases with structural height and is most unpredictable closer to the ground, because it is affected by interacting with things on the ground.

  • Be aware that this unpredictability can make it difficult to make accurate wind calculations.

Thanks for submitting a tip for review!

Advertisement

Video

References

About This Article

Article SummaryX

To calculate wind load using the generic formula, use F = A × P × Cd, where F is the force or wind load, A is the projected area of the object, P is the wind pressure, and Cd is the drag coefficient. First find A, the area of the 2-dimensional face the wind is hitting, using A = length × height for a flat wall. Then calculate wind pressure using P = 0.00256 × V^2, where V is wind speed in miles per hour. Next, go online to find the drag coefficient for the shape of the object you’re measuring. Finally, plug everything into the formula for F to get wind load. For more on how to calculate wind load, including how to use the Electronics Industries Association formula, scroll down!

Did this summary help you?

Thanks to all authors for creating a page that has been read 1,037,271 times.

Reader Success Stories

  • Mohammed Rifaat Al Najdy

    Mohammed Rifaat Al Najdy

    Feb 18, 2018

    “This article gives a brief method to help me with a fast design. Sometimes I need to make a rapid check, and this…” more

Is this article up to date?

В избранное

Зарегистрируйтесь, чтобы добавлять в избранное

Нормативную ветровую нагрузку можно определить, открыв карту районирования по давлению ветра Приложение Е СП 20.13330 или воспользоваться онлайн картой районирования.

Шаг 1. Выбрать СП 20.13330 Нагрузки и воздействия.

Шаг 2. Выбрать карту по давлению ветра.

Шаг 3. Найти искомый город.

Популярные авторы

Валентин Фетисов

Валентин Фетисов

Руководитель проектов, Ведущий технический специалист

Не нашли ответ на свой вопрос? Напишите нам

Валентин Фетисов

Валентин Фетисов

Руководитель проектов, Ведущий технический специалист

Добавить комментарий