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Uma carga de vento se refere à intensidade da força que o vento aplica a uma estrutura. Embora você possa usar uma fórmula simples para calcular as cargas de vento a partir da velocidade do vento, os projetistas, engenheiros e construtores de edifícios devem incorporar muitos cálculos adicionais para garantir que suas estruturas não explodam com um vento forte.
Pressão do vento
Você pode ter uma idéia geral da pressão em uma seção de 1 pé por 1 pé de uma estrutura usando a seguinte fórmula: pressão do vento por pé quadrado = 0,00256 x o quadrado da velocidade do vento. Por exemplo, uma velocidade do vento de 40 milhas por hora (mph) cria uma pressão de (0,00256 x (40) ^ 2) = 4,096 libras por pé quadrado (psf). De acordo com esta fórmula, uma estrutura destinada a suportar ventos de 100 mph deve ser construída para resistir a uma pressão do vento de 25,6 psf. Vários sites oferecem calculadoras on-line multifatoriais para determinar a pressão do vento em estruturas padrão.
Coeficiente de arrasto
A conversão da pressão do vento em carga de vento deve levar em consideração o formato da estrutura, que determina seu coeficiente de arrasto (Cd), uma medida da resistência do vento. Os engenheiros elaboraram valores padrão de Cd para diferentes formas. Por exemplo, uma superfície plana tem um Cd de 2,0, enquanto o Cd de um cilindro longo é 1,2. Cd é um número puro sem unidades. Formas complexas requerem análise e teste cuidadosos para determinar seus valores de Cd. Por exemplo, fabricantes de automóveis usam túneis de vento para encontrar o CD de um veículo.
A carga é uma força
Armado com dados de pressão e arrasto, é possível encontrar a carga do vento usando a seguinte fórmula: força = área x pressão x Cd. Usando o exemplo de uma seção plana de uma estrutura, a área - ou comprimento x largura - pode ser definida como 1 pé quadrado, resultando em uma carga de vento de 1 x 25,6 x 2 = 51,2 psf para um vento de 100 mph. Uma parede de 10 pés por 12 pés reivindica uma área de 120 pés quadrados, o que significa que teria de suportar uma carga de vento de 120 mph de 120 x 51,2 = 6.144 psf. No mundo real, os engenheiros usam fórmulas mais sofisticadas e contêm variáveis adicionais.
Outras variáveis
Os engenheiros devem levar em consideração o fato de que a velocidade do vento pode variar com a altura acima do solo, pressão atmosférica, terreno, temperatura, formação de gelo, o efeito de rajadas de vento e outras variáveis. Autoridades diferentes publicam valores conflitantes de Cd, que podem gerar resultados diferentes, dependendo da autoridade escolhida. Os engenheiros normalmente “sobrecarregam” as estruturas para que possam suportar cargas de vento superiores à velocidade máxima do vento prevista no local das estruturas. Cargas diferentes se aplicam aos ventos que sopram em uma estrutura de lado, atrás, acima ou abaixo.