風圧とは?
風圧とは、流れる空気が壁・屋根・看板・フェンス・太陽光パネルなどの面に及ぼす「単位面積あたりの力」のことです。構造物の風荷重チェックでは欠かせない基本値であり、突風が物体をどれだけの力で押すのかを把握するのに役立ちます。本ツールは、米国の設計基準(ASCE)でよく使われる簡易式 \(P = 0.00256 \times v^{2}\) を採用しています。ここで圧力は重量ポンド毎平方フィート(psf)、風速はマイル毎時(mph)で表します。あわせて、SI単位での動圧をパスカル(Pa)で出力します。なお日本ではメートル毎秒(m/s)やSI単位が一般的なため、Pa換算値を参考にすると分かりやすいでしょう。
使い方
風速をmph、風を受ける面の面積を平方フィート(ft²)で入力します。計算結果として、風圧(psf)、面にかかる総力(重量ポンド lbf)、パスカル換算の圧力(Pa)が表示されます。圧力に面積を掛ければ、風が面に及ぼす総力が求められます。
計算式の解説
簡易係数 0.00256 には、標準的な海面高さの空気密度と単位換算がまとめて織り込まれています。そのため圧力は風速の2乗に比例し、風速が2倍になると圧力は4倍になります。SI形式の式 \(P = \tfrac{1}{2}\rho v^{2}\) では、空気密度 \(\rho = 1.225 \ \text{kg/m}^3\) を用い、風速はメートル毎秒で扱います(\(1 \ \text{mph} = 0.44704 \ \text{m/s}\))。実際の設計荷重には、突風・暴露・高さ・形状などの各係数が加わります。本ツールの結果はあくまで初期目安としてお使いください。
計算例
面積100 ft² の壁に60 mph の風が当たる場合:$$P = 0.00256 \times 60^{2} = 0.00256 \times 3600 = 9.216 \ \text{psf}$$ 総力 $$= 9.216 \times 100 = 921.6 \ \text{lbf}$$ SI換算では、\(v = 60 \times 0.44704 = 26.82 \ \text{m/s}\) となり、$$P = 0.5 \times 1.225 \times 26.82^{2} \approx 440.7 \ \text{Pa}$$ です。
よくある質問
なぜ圧力はこれほど急激に増えるの? 圧力は風速の2乗に比例するためです。風速が25%速くなるだけで、圧力は約56%も増加します。
これは建築基準に適合した設計値ですか? いいえ。あくまで初期試算値です。公式な風荷重には、ASCE 7などの建築基準に基づく突風・暴露・地形・形状の各係数が必要です(日本では建築基準法や日本建築学会の指針が適用されます)。
メートル単位でも使えますか? 風速はmphで入力してください。ただし参考として、SI単位の動圧をパスカル(Pa)でも出力します。