Rüzgâr Basıncı ve Yüzey Kuvveti Hesaplama

Rüzgâr basıncı nasıl hesaplanır?

Hareket eden havanın bir yüzeyde durdurulmasıyla oluşan basınca hız basıncı denir ve q = ρ × v² / 2 ile bulunur. ρ hava yoğunluğu (yaklaşık 1.25 kg/m³), v rüzgâr hızıdır (m/s). Sonuç N/m², yani pascal çıkar. Basınç hızın karesiyle büyür: hız iki katına çıkınca basınç dört katına çıkar.

30 m/s (108 km/h) rüzgâr için q = 1.25 × 30² / 2 = 562.5 N/m², yaklaşık 0.56 kN/m² olur.

Hız basıncından yüzey kuvvetine

Gerçek bir yüzeye gelen basınç hız basıncına eşit değildir. Üç düzeltme yapılır:

• Maruziyet katsayısı (c_e): standartlardaki temel rüzgâr hızı açık arazide 10 m yükseklikteki ortalama hızdır. Hamleler ve yükseklik hesaba katılınca tepe hız basıncı bunun birkaç katına çıkabilir.
• Basınç ya da kuvvet katsayısı (c_p): yüzeyin biçimine ve rüzgârın geliş yönüne bağlıdır. Rüzgârı karşılayan yüzeyde artı (basınç), arka yüzeyde ve çatıda çoğunlukla eksi (emme) olur.
• Yapı katsayısı (cs·cd): yapının boyutunu ve dinamik davranışını hesaba katar.

Kuvvet F = c_s·c_d × c_p × q_p × A ile bulunur. A, rüzgâra dik referans alandır.

Örnek

28 m/s temel hız için q = 490 N/m² çıkar. Maruziyet katsayısı 2.1 ise tepe hız basıncı 1029 N/m² olur. Kuvvet katsayısı 1.3 ve alanı 12 m² olan bir levhaya gelen kuvvet 1.029 × 1.3 × 12 = 16.05 kN bulunur.

Sınırlar

Bu araç formülün aritmetiğini yapar, katsayıları seçmez. Maruziyet, basınç ve yapı katsayıları TS EN 1991-1-4 gibi bir standartta arazi kategorisine, yüksekliğe ve yapının biçimine göre verilir ve doğru seçilmeleri sonucu birkaç kat değiştirir. Katsayıları 1 bırakmak çoğu durumda güvensiz tarafta kalır. Sonucu ön değerlendirme için kullanın.