Cómo calcular las cargas de viento a partir de las velocidades del viento

una carga de viento se refiere a la intensidad de la fuerza que el viento aplica a una estructura. Aunque puede usar una fórmula simple para calcular las cargas de viento a partir de la velocidad del viento, los diseñadores de edificios, ingenieros y constructores deben incorporar muchos cálculos adicionales para garantizar que sus estructuras no se inflen con un viento fuerte.

Puede obtener una idea general de la presión en una sección de 1 pie por 1 pie de una estructura utilizando la siguiente fórmula: presión del viento por pie cuadrado = 0.00256 x el cuadrado de la velocidad del viento. por ejemplo, una velocidad del viento de 40 millas por hora (mph) crea una presión de (0.00256 x (40) ^ 2) = 4.096 libras por pie cuadrado (psf). De acuerdo con esta fórmula, una estructura destinada a soportar vientos de 100 mph debe construirse para resistir una presión de viento de 25.6 psf. varios sitios web ofrecen calculadoras en línea multifactoriales para determinar las presiones del viento en estructuras estándar.

La traducción de la presión del viento a la carga del viento debe tener en cuenta la forma de la estructura, que determina su coeficiente de arrastre (cd), una medida de la resistencia al viento. Los ingenieros han calculado valores de CD estándar para diferentes formas. por ejemplo, una superficie plana tiene un cd de 2.0, mientras que el cd de un cilindro largo es 1.2. cd es un número puro sin unidades. Las formas complejas requieren un análisis cuidadoso y pruebas para determinar sus valores de CD. Por ejemplo, los fabricantes de automóviles utilizan túneles de viento para encontrar el CD de un vehículo.

armado con datos de presión y arrastre, puede encontrar la carga del viento usando la siguiente fórmula: fuerza = área x presión x cd. usando el ejemplo de una sección plana de una estructura, el área, o longitud x ancho, se puede establecer en 1 pie cuadrado, lo que resulta en una carga de viento de 1 x 25.6 x 2 = 51.2 psf para un viento de 100 mph. un muro de 10 pies por 12 pies reclama un área de 120 pies cuadrados, lo que significa que tendría que soportar una carga de viento de 100 mph de 120 x 51.2 = 6,144 psf. En el mundo real, los ingenieros usan fórmulas que son más sofisticadas y contienen variables adicionales.

Los ingenieros deben tener en cuenta el hecho de que la velocidad del viento puede variar con la altura sobre el suelo, la presión atmosférica, el terreno, la temperatura, la formación de hielo, el efecto de las ráfagas y otras variables. diferentes autoridades publican valores de CD en conflicto, que pueden arrojar resultados diferentes según la autoridad elegida. Los ingenieros normalmente "construyen en exceso" las estructuras para que puedan soportar cargas de viento que excedan la velocidad máxima del viento prevista en la ubicación de la estructura. Se aplican diferentes cargas a los vientos que soplan en una estructura desde un lado, detrás, arriba o abajo.