ما هو حمل الرياح؟
حمل الرياح هو القوة التي يبذلها الهواء المتحرك على المنشأ أو السطح. يعتمد عليه المهندسون في تحديد مقاسات الكمرات وعناصر التثبيت واللافتات والألواح الشمسية والأسوار والواجهات، بحيث تتحمل العواصف. تحسب هذه الأداة القوة الأفقية الإجمالية باستخدام صيغة معادلة السحب للضغط الديناميكي للرياح، وهي صيغة لا تعتمد على وحدات بعينها وتصلح في أي مكان حول العالم ما دامت المدخلات بالنظام الدولي للوحدات (SI).
كيفية استخدام الحاسبة
أدخِل سرعة الرياح التصميمية بالمتر في الثانية، والمساحة المُسقَطة المواجهة للرياح بالمتر المربع، ومعامل السحب الخاص بالشكل، وكثافة الهواء (نحو 1.225 كجم/م³ عند مستوى سطح البحر ودرجة حرارة 15 °م). تعطيك الأداة القوة بالنيوتن والكيلونيوتن، إضافةً إلى الضغط الديناميكي بالباسكال.
شرح المعادلة
قوة الرياح تُحسب بالعلاقة $$F = \frac{1}{2} \cdot \rho \cdot v^{2} \cdot C_d \cdot A$$ حيث \(\rho\) كثافة الهواء، و\(v\) سرعة الرياح، و\(C_d\) معامل السحب، و\(A\) المساحة المُسقَطة. الحد \(\frac{1}{2} \cdot \rho \cdot v^{2}\) يمثل ضغط الركود (الضغط الديناميكي)؛ ويراعي الضرب في \(C_d\) تأثير الشكل، بينما يقيس الضرب في \(A\) السطح المعرَّض للرياح. قيم \(C_d\) الشائعة: نحو 1.2 لصفيحة مسطحة أو جدار، ونحو 2.0 لعنصر إنشائي طويل، ونحو 0.5–1.0 للأشكال المستديرة. وفي الوحدات الأمريكية كثيرًا ما تُقرَّب هذه العلاقة إلى \(q = 0.00256 \cdot V^{2}\) رطل/قدم² حيث \(V\) بالميل في الساعة.
مثال محلول
جدار مساحته 10 م² يواجه هبّة رياح بسرعة 30 م/ث، \(C_d = 1.2\)، \(\rho = 1.225\) كجم/م³. الضغط $$q = 0.5 \times 1.225 \times 30^{2} \times 1.2 = 661.5 \text{ باسكال}$$ القوة $$F = 661.5 \times 10 = 6{,}615 \text{ نيوتن} \approx 6.62 \text{ كيلونيوتن}$$
الأسئلة الشائعة
ما كثافة الهواء التي ينبغي استخدامها؟ استخدم 1.225 كجم/م³ عند مستوى سطح البحر؛ وقلِّلها مع الارتفاع عن سطح البحر أو ارتفاع درجة الحرارة.
ما المقصود بالمساحة المُسقَطة؟ هي مساحة السطح كما تُرى بالنظر في اتجاه الرياح — أي "الظل" الذي يلقيه الجسم في مواجهة الرياح.
هل هذه قيمة تصميمية معتمدة في أكواد البناء؟ لا. إنها تقدير فيزيائي. أما الأكواد المحلية (مثل ASCE 7 الأمريكي وEurocode 1 الأوروبي) فتضيف عوامل الهبّات والتعرّض والأهمية لأغراض الترخيص، وقد تختلف اللوائح من بلد إلى آخر.
