Contente
O poder do vento não pode ser subestimado. Como força, o vento varia de uma brisa leve erguendo uma pipa ao furacão que arranca um telhado. Até postes de luz e estruturas comuns comuns do dia-a-dia devem ser projetadas para suportar a força do vento. Calcular a área projetada impactada por cargas de vento não é difícil, no entanto.
Fórmula de carga de vento
A fórmula para calcular a carga do vento, em sua forma mais simples, é a força da carga do vento igual à pressão do vento vezes a área projetada vezes o coeficiente de arrasto. Matematicamente, a fórmula é escrita como F = PACd. Fatores adicionais que afetam as cargas de vento incluem rajadas de vento, altura das estruturas e estruturas ao redor do terreno. Além disso, detalhes estruturais podem pegar o vento.
Definição da área projetada
Área projetada significa a área da superfície perpendicular ao vento. Os engenheiros podem optar por usar a área máxima projetada para calcular a força do vento.
Calcular a área projetada de uma superfície plana voltada para o vento requer pensar na forma tridimensional como uma superfície bidimensional. A superfície plana de uma parede padrão voltada diretamente para o vento apresentará uma superfície quadrada ou retangular. A área projetada de um cone pode se apresentar como um triângulo ou como um círculo. A área projetada de uma esfera sempre se apresentará como um círculo.
Cálculos da área projetada
Área projetada de um quadrado
A área que o vento atinge em uma estrutura quadrada ou retangular depende da orientação da estrutura para o vento. Se o vento atingir perpendicularmente a uma superfície quadrada ou retangular, o cálculo da área é área igual ao comprimento vezes a largura (A = LH). Para uma parede de 20 pés de comprimento por 10 pés de altura, a área projetada é igual a 20 × 10 ou 200 pés quadrados.
No entanto, a maior largura de uma estrutura retangular será a distância de um canto ao canto oposto, não a distância entre os cantos adjacentes. Por exemplo, considere um edifício com 10 pés de largura por 12 pés de comprimento por 10 pés de altura. Se o vento atingir perpendicularmente a um lado, a área projetada de uma parede será 10 × 10 ou 100 pés quadrados, enquanto a área projetada da outra parede será 12 × 10 ou 120 pés quadrados.
Se o vento bate perpendicularmente a um canto, no entanto, o comprimento da área projetada pode ser calculado de acordo com o Teorema de Pitágoras (a2+ b2 = c2) A distância entre cantos opostos (L) passa a 102+122= L2ou 100 + 144 = L2= 244 pés. Então, L = √244 = 15,6 pés. A área projetada torna-se L × H, 15,6 × 10 = 156 pés quadrados.
Área projetada de uma esfera
Olhando diretamente para uma esfera, a vista bidimensional ou a área frontal projetada de uma esfera é um círculo. O diâmetro projetado dos círculos é igual ao diâmetro da esfera.
O cálculo da área projetada usa, portanto, a fórmula da área para um círculo: área é igual a pi vezes raio vezes raio ou A = πr2. Se o diâmetro da esfera for 20 pés, o raio será 20 ÷ 2 = 10 e a área projetada será A = π × 102.13,14 × 100 = 314 pés quadrados.
Área projetada de um cone
A carga do vento em um cone depende da orientação do cone. Se o cone estiver em sua base, a área projetada do cone será um triângulo. A fórmula da área para um triângulo, base vezes a altura vezes a metade (B × H ÷ 2), exige conhecer o comprimento da base e a altura da ponta dos cones. Se a estrutura mede 10 pés na base e 15 pés de altura, o cálculo da área projetada se torna 10 × 15 ÷ 2 = 150 ÷ 2 = 75 pés quadrados.
Se, no entanto, o cone estiver equilibrado de modo que a base ou a ponta aponte diretamente para o vento, a área projetada será um círculo com um diâmetro igual à distância entre a base. A área para uma fórmula de círculo seria então aplicada.
Se o cone estiver apoiado de forma que o vento atinja perpendicularmente ao lado (paralelo à base), a área projetada do cone terá a mesma forma triangular que quando o cone estiver em sua base. A área de uma fórmula de triângulo seria então usada para calcular a área projetada.