Что такое ветровая нагрузка?
Ветровая нагрузка — это сила, с которой движущийся воздух давит на конструкцию или поверхность. Инженеры используют её при подборе балок, крепежа, вывесок, солнечных панелей, заборов и фасадов, чтобы те выдерживали порывы и штормы. Этот калькулятор вычисляет суммарную горизонтальную силу через формулу динамического ветрового давления (уравнение лобового сопротивления). Подход универсален и работает в любой стране, если задавать значения в единицах СИ.
Как пользоваться калькулятором
Введите расчётную скорость ветра в метрах в секунду, проекционную площадь, обращённую к ветру, в квадратных метрах, коэффициент сопротивления для данной формы и плотность воздуха (около 1,225 кг/м³ на уровне моря при 15 °C). Калькулятор покажет силу в ньютонах и килоньютонах, а также динамическое давление в паскалях.
Разбор формулы
Сила ветра определяется как $$F = \frac{1}{2} \cdot \rho \cdot v^{2} \cdot C_d \cdot A$$ где \(\rho\) — плотность воздуха, \(v\) — скорость ветра, \(C_d\) — коэффициент сопротивления, \(A\) — проекционная площадь. Выражение \(\frac{1}{2} \cdot \rho \cdot v^{2}\) — это скоростной (динамический) напор; умножение на \(C_d\) учитывает форму объекта, а умножение на \(A\) — размер обдуваемой поверхности. Типичные значения \(C_d\): около 1,2 для плоской пластины или стены, около 2,0 для протяжённого элемента конструкции, 0,5–1,0 для округлых форм. В американских единицах это часто приближают как \(q = 0{,}00256 \cdot V^{2}\) фунт/фут² при \(V\) в милях в час.
Пример расчёта
Стена площадью 10 м² подвергается порыву 30 м/с, \(C_d = 1{,}2\), \(\rho = 1{,}225\) кг/м³. Давление $$q = 0{,}5 \times 1{,}225 \times 30^{2} \times 1{,}2 = 661{,}5 \text{ Па}$$ Сила $$F = 661{,}5 \times 10 = 6615 \text{ Н} \approx 6{,}62 \text{ кН}$$
Частые вопросы
Какую плотность воздуха использовать? На уровне моря берите 1,225 кг/м³; на высоте или при высокой температуре её следует уменьшать.
Что такое проекционная площадь? Это площадь поверхности, видимая при взгляде вдоль направления ветра, — «тень», которую объект отбрасывает навстречу потоку.
Это расчётное значение по строительным нормам? Нет. Это физическая оценка. Местные нормы (американский ASCE 7, европейский Eurocode 1, в России — СП 20.13330 «Нагрузки и воздействия») дополнительно вводят коэффициенты порывистости, типа местности и ответственности здания, которые нужны для проектирования и согласований.
