Isi

• Langkah
• Nasihat

Angin adalah aliran udara yang bergerak hampir horizontal dari tekanan tinggi ke tekanan rendah. Angin kencang dapat menyebabkan kerusakan besar karena memberi tekanan pada permukaan bangunan. Intensitas tekanan ini disebut beban angin. Pengaruh angin tergantung pada ukuran dan bentuk bangunan. Beban angin merupakan parameter yang diperlukan untuk dapat merancang, membangun gedung dengan keamanan dan ketahanan angin yang lebih baik, serta memasang benda-benda di atap gedung seperti antena.

Langkah

Metode 1 dari 3: Hitung beban angin menggunakan rumus umum

1. 

   Tentukan rumus umum. Rumus untuk menghitung beban angin adalah F = A x P x Cd, Dalam F adalah kekuatan angin atau beban angin, SEBUAH adalah area yang diproyeksikan, P. adalah tekanan angin, dan CD adalah koefisien drag. Persamaan ini berguna untuk memperkirakan beban angin pada suatu benda tertentu, tetapi tidak memenuhi persyaratan kode bangunan untuk desain bangunan baru.

2. 

   
   
   Temukan area yang diproyeksikan SEBUAH. Ini adalah luas permukaan dua dimensi yang ditiup angin. Untuk analisis yang lebih akurat, Anda harus mengulang perhitungan untuk setiap sisi bangunan. Misalnya, jika sisi barat bangunan adalah 20m, gantilah nilainya SEBUAH untuk menghitung beban angin di sisi barat.
   • Rumus luas tergantung pada bentuk permukaan. Untuk dinding datar, gunakan rumus Luas = panjang x tinggi. Perkirakan luas permukaan kolom dengan rumus Luas = diameter x tinggi.
   • Dalam sistem SI, Anda perlu mengukur SEBUAH dalam meter persegi (m).
   • Dalam pengukuran imperial, Anda perlu mengukur SEBUAH dalam kaki persegi (ft).

3. 

   
   
   Hitung tekanan angin. Rumus sederhana untuk menghitung tekanan angin berbobot-P imperial (pound / kaki persegi) adalah, di sana V. adalah kecepatan angin dalam mil per jam (mph). Untuk mencari tekanan angin dalam sistem SI (Newton / meter persegi), Anda menggunakan, dan mengukur kecepatan V. dalam meter per detik.
   • Formula ini diturunkan dari set standar American Association of Civil Engineers. Faktor 0,00256 adalah hasil kalkulasi berdasarkan nilai-nilai umum kerapatan udara dan percepatan gravitasi.
   • Insinyur menggunakan rumus yang lebih tepat untuk mempertimbangkan faktor-faktor seperti medan sekitar dan jenis bangunan. Anda dapat menemukan rumus perhitungan dalam kumpulan standar ASCE 7-05, atau menggunakan rumus UBC di bawah ini.
   • Jika Anda tidak tahu berapa kecepatan angin, periksa kecepatan angin tertinggi di wilayah tersebut sesuai dengan standar Electronic Business Association (EIA). Sebagai contoh, sebagian besar wilayah Amerika Serikat berada di Zona A dengan kecepatan angin 38,7 m / s, tetapi wilayah pesisir berada di Zona B (44,7 m / s) atau Zona C (50 m / s).

4. 

   
   
   Tentukan koefisien hambatan benda yang sedang dipertimbangkan. Gaya hambat adalah gaya angin yang bekerja pada bangunan, yang diatur oleh bentuk bangunan, tingkat kekasaran permukaan, dan banyak faktor lainnya. Insinyur sering kali mengukur hambatan secara langsung melalui eksperimen, tetapi jika Anda ingin memperkirakan, Anda dapat mencari koefisien hambatan tipikal untuk bentuk objek. Sebagai contoh:
   • Koefisien drag standar untuk silinder panjang adalah 1,2 dan untuk silinder pendek adalah 0,8. Faktor-faktor ini berlaku untuk tiang penahan antena di banyak bangunan.
   • Koefisien drag standar untuk panel datar seperti muka bangunan adalah 2,0 untuk lembaran datar panjang, atau 1,4 untuk panel datar pendek.
   • Koefisien drag tidak memiliki satuan.

5. 

   Hitung beban angin. Dengan menggunakan nilai-nilai di atas, Anda sekarang dapat menghitung beban angin menggunakan persamaan F = A x P x Cd.
6. Misalkan Anda ingin menghitung beban angin yang bekerja pada antena yang berukuran panjang 1 meter dan diameter 2 cm, serta memiliki kecepatan angin 31,3 m / s.
   • Mulailah dengan memperkirakan area yang diproyeksikan. Pada kasus ini,
   • Hitung tekanan angin :.
   • Untuk silinder pendek, koefisien drag adalah 0,8.
   • Alih-alih persamaan:
   • 9,6 N adalah beban angin yang bekerja pada antena.
   iklan

Metode 2 dari 3: Hitung beban angin menggunakan rumus Electronic Business Association

1. 

   Identifikasi formula yang dikembangkan oleh Electronic Business Association. Rumus untuk menghitung beban angin adalah F = A x P x Cd x Kz x Gh, Dalam SEBUAH area proyeksi, P. adalah tekanan angin, CD adalah koefisien drag, Kz adalah koefisien eksposur, dan GH adalah koefisien rekoil angin. Rumus beban angin ini mempertimbangkan beberapa parameter tambahan, dan sering digunakan untuk menghitung beban angin yang bekerja pada antena.

2. 

   Pahami variabel dalam rumus. Untuk menggunakan rumus ini secara efektif, Anda harus terlebih dahulu memahami arti setiap variabel dan unitnya.
   • SEBUAH, P. dan CD memiliki arti yang sama seperti pada rumus umum.
   • Kz adalah koefisien eksposur dan dihitung dari ketinggian dari tanah ke titik tengah objek. Satuan dari Kz adalah meterannya.
   • GH adalah koefisien mundur dan dihitung dari tinggi total benda. Satuan dari GH adalah 1 / m atau m.

3. 

   Tentukan area yang diproyeksikan. Area yang diproyeksikan dari suatu objek bergantung pada bentuk dan ukurannya. Jika angin bertiup di dinding datar, area yang diproyeksikan lebih mudah daripada benda melingkar. Area yang diproyeksikan akan kira-kira sama dengan area yang terkena angin. Tidak ada rumus untuk menghitung luas tampilan, tetapi Anda dapat memperkirakannya dengan beberapa penghitungan dasar. Satuan luas adalah m.
   • Untuk dinding datar, gunakan rumus Luas = panjang x lebar, dan ukur panjang dan lebar dinding tempat angin bertiup.
   • Untuk silinder atau kolom, Anda dapat memperkirakan luas dengan panjang dan lebarnya. Dalam hal ini, lebar adalah diameter silinder atau kolom.

4. 

   Hitung tekanan angin. Tekanan angin dihitung menurut rumus P = 0,613 x V., Dalam V. adalah kecepatan angin dalam meter per detik (m / s). Satuan tekanan angin adalah Newton per meter persegi (N / m).
   • Misal kecepatan angin 31,3 m / s maka tekanan angin 0,613 x 31,3 = 600 N / m.
   • Cara lain untuk menghitung tekanan angin pada kecepatan tertentu adalah dengan menggunakan standar kecepatan angin di wilayah geografis yang berbeda. Sebagai contoh, menurut Electronic Business Association (EIA), sebagian besar wilayah Amerika Serikat di Wilayah A memiliki kecepatan angin 38,7 m / s, tetapi wilayah pesisir berada di Zona B (44,7 m / s. ) atau Zona C (50 m / s).

5. 

   Tentukan koefisien hambatan benda yang sedang dipertimbangkan. Gaya tarik adalah gaya angin yang bekerja searah hembusan pada permukaan benda. Koefisien drag merepresentasikan hambatan suatu benda dalam fluida, dan bergantung pada bentuk, ukuran, dan kekasaran benda tersebut.
   • Koefisien tarikan standar untuk silinder panjang adalah 1,2 dan untuk silinder pendek adalah 0,8, yang biasanya diterapkan pada tiang antena di banyak gedung.
   • Koefisien drag standar untuk panel datar seperti muka bangunan adalah 2,0 untuk lembaran datar panjang, atau 1,4 untuk panel datar pendek.
   • Perbedaan antara koefisien hambatan pelat datar dan silinder kira-kira 0,6.
   • Koefisien drag tidak memiliki satuan.

6. 

   Hitung koefisien eksposur Kz.Kz dihitung dengan rumus di mana z adalah ketinggian dari permukaan tanah ke titik tengah benda.
   • Misalnya, jika Anda memiliki antena yang panjangnya 1 meter dan jarak 15 meter dari permukaan tanah, z akan menjadi 14,5 m.
   • Kz = = = 0,8 m.

7. 

   Hitung koefisien recoil angin GH. Koefisien rekoil angin dihitung dengan rumus Gh = 0,65 + 0,6 /, Dalam H. adalah ketinggian benda.
   • Misalnya, jika Anda memiliki antena yang panjangnya 1 meter dan jarak 15 meter dari permukaan tanah, Gh = 0,65 + 0,6 / = 0,65 + 0,6 / = 1,32 m

8. 

   Hitung beban angin. Dengan menggunakan nilai-nilai di atas, Anda sekarang dapat menghitung beban angin menggunakan persamaan F = A x P x Cd x Kz x Gh. Masukkan nilai ke dalam variabel dan lakukan penghitungan.
   • Misalkan Anda ingin menghitung beban angin yang bekerja pada antena yang berukuran panjang 1 meter dan diameter 2 cm, serta memiliki kecepatan angin 31,3 m / s. Antena terletak di atas gedung setinggi 15m.
   • Mulailah dengan menghitung area yang diproyeksikan. Pada kasus ini, A = l x w = 1 m x 0,02 m = 0,02 m.
   • Hitung tekanan angin: P = 0,613 x V. = 0,613 x 31,3 = 600 N / m.
   • Untuk silinder pendek, koefisien drag adalah 0,8.
   • Hitung koefisien eksposur: Kz = = = 0,8 m.
   • Hitung koefisien rekoil angin: Gh = 0,65 + 0,60 / = 0,65 + 0,60 / = 1,32 m
   • Alih-alih persamaan: F = A x P x Cd x Kz x Gh = 0,02 x 600 x 0,8 x 0,8 x 1,32 = 10 N.
   • 10 N adalah beban angin yang bekerja pada antena.
   iklan

Metode 3 dari 3: Hitung beban angin dengan rumus set standar UBC-97 (Uniform Building Code)

1. 

   Tentukan rumus UBC-97. Formula ini dibuat pada tahun 1997 dalam standar UBC (Uniform Building Code) untuk menghitung beban angin. Rumusnya adalah F = A x P, Dalam SEBUAH adalah area yang diproyeksikan dan P. tekanan angin; tetapi rumus ini memiliki cara lain untuk menghitung tekanan angin.
   • Tekanan angin (N / m) dihitung dengan rumus P = Ce x Cq x Qs x Iw, Dalam Ce adalah faktor gabungan dari ketinggian, eksposur dan rekoil angin, Cq adalah koefisien tekanan (setara dengan koefisien hambatan dalam dua persamaan di atas), Qs adalah tekanan angin yang stagnan, dan lw adalah faktor penting. Semua nilai ini dapat dihitung atau dicari dari tabel yang sesuai.

2. 

   Tentukan area yang diproyeksikan. Area yang diproyeksikan dari suatu objek bergantung pada bentuk dan ukurannya. Jika angin bertiup di dinding datar, area yang diproyeksikan lebih mudah daripada benda melingkar. Area yang diproyeksikan akan kira-kira sama dengan area yang terkena angin. Tidak ada rumus untuk menghitung luas tampilan, tetapi Anda dapat memperkirakannya dengan beberapa penghitungan dasar. Satuan luas adalah m.
   • Untuk dinding datar, gunakan rumus Luas = panjang x lebar, dan ukur panjang dan lebar dinding tempat angin bertiup.
   • Untuk silinder atau kolom, Anda dapat memperkirakan luas dengan panjang dan lebarnya. Dalam hal ini, lebar adalah diameter silinder atau kolom.

3. 

   Bertekad Ce, koefisien gabungan ketinggian, eksposur dan rekoil angin. Nilai ini dilihat dari Tabel 16-G di UBC dan mempertimbangkan tiga jenis keterpaparan yang terkait dengan medan, dengan ketinggian dan nilai. Ce berbeda untuk setiap model.
   • "Jenis paparan B adalah medan dengan rumah, pepohonan atau ketidakrataan lainnya, yang mencakup setidaknya 20% dari area sekitarnya dan membentang dari 1,6 km atau lebih dari lokasi yang dipertimbangkan."
   • "Kontak tipe C datar dan umumnya berventilasi baik, membentang 0,8 km atau lebih dari lokasi pertimbangan."
   • "Tipe D-eksposur adalah medan yang paling parah terkena dampak, memiliki kecepatan angin rata-rata 129 km / jam atau lebih tinggi, dan tipe medan datar tanpa halangan, dikelilingi oleh perairan yang luas."

4. 

   Tentukan koefisien tekanan benda yang sedang dipertimbangkan. Koefisien tekanan Cq mirip dengan koefisien drag CD. Gaya tarik adalah gaya angin yang bekerja searah hembusan pada permukaan benda. Koefisien drag merepresentasikan hambatan suatu benda dalam fluida, dan bergantung pada bentuk, ukuran, dan kekasaran benda tersebut.
   • Koefisien tarikan standar untuk silinder panjang adalah 1,2 dan untuk silinder pendek adalah 0,8, yang biasanya diterapkan pada tiang antena di banyak gedung.
   • Koefisien drag standar untuk panel datar seperti muka bangunan adalah 2,0 untuk lembaran datar panjang, atau 1,4 untuk panel datar pendek.
   • Perbedaan antara koefisien hambatan pelat datar dan silinder kira-kira 0,6.
   • Koefisien drag tidak memiliki satuan.

5. 

   Tentukan tekanan stagnan angin.Qs adalah tekanan angin stagnan dan dihitung serupa dengan perhitungan tekanan angin pada persamaan sebelumnya: Qs = 0,613 x V., Dalam V. adalah kecepatan angin dalam meter per detik (m / s).
   • Misalnya jika kecepatan angin 31 m / s maka tekanan angin stagnan adalah 0,613 x V = 0,613 x 31,3 = 600 N / m.
   • Cara lain adalah dengan menggunakan standar kecepatan angin di wilayah geografis yang berbeda. Sebagai contoh, menurut Electronic Business Association (EIA), sebagian besar wilayah Amerika Serikat di Wilayah A memiliki kecepatan angin 38,7 m / s, tetapi wilayah pesisir berada di Zona B (44,7 m / s. ) atau Zona C (50 m / s).

6. 

   Tentukan faktor kuncinya.lw adalah koefisien penting dan dapat dilihat dari tabel 16-K di UBC. Merupakan faktor pengali yang digunakan untuk menghitung beban dengan mempertimbangkan faktor kegunaan bangunan. Jika sebuah bangunan mengandung bahan berbahaya, faktor kritisnya akan lebih tinggi daripada bangunan untuk penggunaan umum.
   • Perhitungan untuk bangunan dengan penggunaan standar akan memiliki faktor 1.

7. 

   Hitung beban angin. Dengan menggunakan nilai-nilai di atas, Anda sekarang dapat menghitung beban angin menggunakan persamaan F = A x P = A x Ce x Cq x Qs x Iw . Masukkan nilai ke dalam variabel dan lakukan penghitungan.
   • Misalkan Anda ingin menghitung beban angin yang bekerja pada antena dengan panjang 1 meter dan diameter 2 cm, kecepatan angin 31 m / s. Antena ditempatkan di atas gedung setinggi 15 m di daerah medan Tipe Kontak B.
   • Mulailah dengan menghitung area yang diproyeksikan. Pada kasus ini, A = l x w = 1 m x 0,02 m = 0,02 m.
   • Bertekad Ce. Berdasarkan Tabel 16-G, dengan menggunakan ketinggian 15 m dan topografi tipe kontak B, kita dapat mencari Ce adalah 0,84.
   • Untuk silinder pendek, koefisien hambatannya bagus Cq adalah 0,8.
   • Menghitung Qs: Qs = 0,613 x V. = 0,613 x 31,3 = 600 N / m.
   • Tentukan faktor kuncinya. Ini adalah bangunan standar harus lw = 1.
   • Alih-alih persamaan: F = A x P = A x Ce x Cq x Qs x Iw = 0,02 x 0,84 x 0,8 x 600 x 1 = 8 N.
   • 8 N adalah beban angin yang bekerja pada antena.
   iklan

Nasihat

• Anda harus tahu bahwa kecepatan angin berubah pada ketinggian yang berbeda dari permukaan tanah. Kecepatan angin meningkat dengan ketinggian struktur dan semakin dekat ke tanah, perubahan yang lebih tidak menentu, karena dipengaruhi oleh struktur di tanah.
• Ingatlah, variasi yang tidak menentu inilah yang akan mengurangi keakuratan perhitungan beban angin.