Sisu
Tuule tugevust ei saa alahinnata. Jõuna varieerub tuul kergest tuulelohest, mis tõstab tuulelohet, kuni katuselt kiskuva orkaanini. Isegi kerged postid ja muud sarnased tavalised igapäevased ehitised peavad olema projekteeritud vastu pidama tuule jõule. Tuulekoormustest mõjutatava prognoositava ala arvutamine pole aga keeruline.
Tuulekoormuse valem
Tuulekoormuse arvutamise valem kõige lihtsamal kujul on tuulekoormuse jõud võrdne tuule rõhu ja prognoositava pindala ning tõmbeteguriga. Matemaatiliselt kirjutatakse valem nii: F = PACd. Tuulekoormust mõjutavate täiendavate tegurite hulka kuuluvad tuuleiilid, konstruktsioonide kõrgus ja neid ümbritsevad maastikud. Samuti võivad konstruktsiooni detailid tuult haarata.
Prognoositava piirkonna määratlus
Projitseeritav ala - tuulega risti olev pindala. Insenerid võivad tuule jõu arvutamiseks kasutada maksimaalset projitseeritavat pinda.
Tuule poole suunatud tasapinna projitseeritava pindala arvutamine eeldab kolmemõõtmelise kuju kahemõõtmelise pinna kujundamist. Otse tuule poole suunatud tavalise seina tasasel pinnal on ruudukujuline või ristkülikukujuline pind. Koonuse projekteeritud ala võib esineda kolmnurga või ringi kujul. Sfääri projekteeritud ala kuvatakse alati ringina.
Prognoositava pindala arvutused
Ruudu projekteeritud ala
Ala, mida tuul tabab ruudukujulisel või ristkülikukujulisel konstruktsioonil, sõltub konstruktsiooni orientatsioonist tuule suhtes. Kui tuul lööb risti ruudu või ristkülikukujulise pinnaga, arvutatakse pindala pindalaga, mis võrdub pikkuse ja laiusega (A = LH). Seina puhul, mille pikkus on 20 jalga ja 10 jalga, võrdub projekteeritud pindala 20 × 10 või 200 ruutjalga.
Ristkülikukujulise konstruktsiooni suurim laius on siiski kaugus ühest nurgast vastasnurka, mitte vahemaa külgnevate nurkade vahel. Näiteks mõelge hoonele, mis on 10 jalga lai, 12 jalga pikk ja 10 jalga pikk. Kui tuul põrkub küljega risti, on ühe seina projitseeritav ala 10 × 10 või 100 ruutjalga, teise seina projitseeritav ala aga 12 × 10 või 120 ruutjalga.
Kui tuul põrkub nurgaga risti, saab projitseeritava ala pikkuse arvutada siiski Pythagorase teoreemi järgi (a2+ b2 = c2). Vastasnurkade vaheline kaugus (L) saab 102+122= L2või 100 + 144 = L2= 244 jalga. Siis L = √244 = 15,6 jalga. Projitseeritav ala muutub L × H, 15,6 × 10 = 156 ruutjalga.
Sfääri projekteeritud ala
Vaadates otse sfääri, on kera kahemõõtmeline vaade või projitseeritav frontaalpiirkond ring. Ringide projekteeritud läbimõõt võrdub kera läbimõõduga.
Prognoositava pindala arvutamisel kasutatakse seetõttu ringi pindala valemit: pindala võrdub pi korda raadiuse ja raadiusega või A = πr2. Kui kera läbimõõt on 20 jalga, on raadiuseks 20 ÷ 2 = 10 ja prognoositavaks alaks A = π × 102.13,14 × 100 = 314 ruutjalga.
Koonuse kavandatud piirkond
Koonuse tuulekoormus sõltub koonuse orientatsioonist. Kui koonus asub selle aluses, on koonuse projekteeritud ala kolmnurk. Kolmnurga pindalavalem, baaskorruse korrutisena poolega (B × H ÷ 2), nõuab pikkuse üle põhja ja koonuse tipu teadmist. Kui konstruktsioon on 10 jalga üle aluse ja 15 jalga kõrge, siis saab prognoositava pindala arvutus 10 × 15 ÷ 2 = 150 ÷ 2 = 75 ruutjalga.
Kui aga koonus on tasakaalus nii, et alus või ots osutuvad otse tuule poole, on projekteeritud ala ring, mille läbimõõt on võrdne kogu aluse vahekaugusega. Seejärel rakendatakse ringi valemi pindala.
Kui koonus asub nii, et tuul lööb küljega risti (alusega paralleelselt), on koonuse projitseeritav ala sama kolmnurgakujuline kui siis, kui koonus istub oma alusele. Projitseeritud pindala arvutamiseks kasutatakse siis kolmnurga valemi pindala.