Calcolare la Spinta del Vento Usando la Formula dell'Electronic Industries Association (EIA)
La formula per calcolare la forza del vento è F = A x P x Cd x Kz x Gh, dove A è l'area interessata, P è la pressione del vento, Cd è il coefficiente di resistenza aerodinamica, Kz è il coefficiente di esposizione e Gh è il "gust response factor" (letteralmente coefficiente di risposta alle raffiche). Questa formula prende in considerazione più parametri per il calcolo della spinta del vento e viene generalmente usata per le antenne. Affinché tu possa usare un'equazione nella maniera appropriata, è necessario prima capire che cosa rappresentano le variabili e quali sono le relative unità di misura.   A, P e Cd sono le stesse variabili usate nell'equazione generica.  Kz è il coefficiente di esposizione e viene calcolato tenendo in considerazione l'altezza dal suolo al punto centrale dell'oggetto. L'unità di misura per questo parametro è il piede (ft).  Gh è il "gust response factor" e viene calcolato tenendo in considerazione l'intera altezza dell'oggetto. L'unità di misura è 1/piede o ft-1. L'area proiettata dell'oggetto varia in base alla sua forma e alle dimensioni. Se il vento colpisce una superficie piana, calcolare l'area proiettata è più facile rispetto al caso in cui tale superficie fosse arrotondata. L'area proiettata sarà un'approssimazione di quella con cui il vento entra in contatto. Non c'è alcuna formula per determinarla, ma grazie ad alcuni semplici calcoli è possibile stimarne il valore. L'unità di misura per questo parametro è il piede quadrato (ft2).  Per una superficie piatta, basta semplicemente moltiplicare la larghezza per la lunghezza della parete colpita dal vento; Nel caso di un tubo o di una colonna, è possibile approssimare l'area usando altezza e larghezza. In questo caso, la larghezza non è altro che il diametro dell'oggetto. Tale parametro è dato dall'equazione P = 0,00256 x V2, dove V è la velocità del vento espressa in miglia orarie (mph). L'unità di misura per la pressione del vento è la libbra per piede quadrato (psf).  Per esempio, se la velocità del vento è 70 mph, la pressione esercitata è data da 0,00256 x 702 = 12,5 psf. Un'alternativa per calcolare la pressione del vento a una determinata velocità è quella di usare lo standard stabilito in base alle diverse zone geografiche. Ad esempio, secondo la EIA gran parte degli USA è inclusa nella Zona A, in cui la velocità del vento viene considerata 86,6 mph, ma le aree lungo la costa potrebbero ricadere nella Zona B (100 mph) o nella Zona C (111,8 mph). La resistenza aerodinamica è la forza netta nella direzione del flusso dovuta alla pressione sulla superficie di un oggetto. Tale coefficiente rappresenta la resistenza aerodinamica di un oggetto attraverso un fluido e dipende da forma, dimensioni e rugosità dell'oggetto stesso.  Il coefficiente di resistenza aerodinamica di un lungo tubo cilindrico è 1,2 e per un cilindro più corto è 0,8. Questi standard vengono applicati alle antenne che trovi su molte costruzioni. Il coefficiente di resistenza aerodinamica per una superficie piatta come la facciata di una costruzione è 2,0 (se piuttosto lunga), 1,4 se si tratta di una parete più bassa. La differenza tra i due coefficienti per oggetti piatti o cilindrici è approssimativamente 0,6. Il coefficiente di resistenza aerodinamica non ha alcuna unità di misura. Questo parametro viene calcolato usando la formula [z/33](2/7)), dove z è l'altezza rispetto al suolo del punto centrale dell'oggetto.  Ad esempio, per un'antenna lunga 3 ft a 48 ft dal suolo, il valore di z è 46,5 ft;  Kz = [z/33](2/7))= [46,5/33](2/7)) = 1,1 ft. Questo fattore viene calcolato con l'equazione Gh = 0,65+0,60/[(h/33)(1/7)], dove h è l'altezza dell'oggetto. Ad esempio, per un'antenna lunga 3 ft a 48 ft dal suolo, avremo Gh = 0,65+0,60/[(h/33)(1/7)]= 0,65+0,60(51/33)(1/7)= 1,22 ft-1. Usando i valori ricavati, puoi calcolare la forza del vento con l'equazione F = A x P x Cd x Kz x Gh. Sostituisci il valore per ciascuna variabile ed esegui il calcolo.  Supponiamo per esempio di voler determinare il carico da vento su un'antenna lunga 3 piedi con un diametro di 0,5 pollici, installata in cima a una struttura alta 48 piedi, che viene colpita da raffiche a 70 mph. Cominciamo calcolando la proiezione dell'area. In questo caso avremo: A= Lungh. x Largh. = 3 ft x [0,5 in x(1 ft/12 in)] = 0,125 ft2; Calcoliamo la pressione del vento: P = 0,00256 x V2 = 0,00256 x 702 = 12,5 psf;   Considerando un cilindro corto, il coefficiente di resistenza aerodinamica è 0,8;  Kz = [z/33](2/7))= [46,5/33](2/7)) = 1,1 ft;  Gh = 0,65+0,60/[(h/33)(1/7)]= 0,65+0,60(51/33)(1/7)= 1,22 ft-1  Sostituisci i valori nell'equazione: F = A x P x Cd x Kz x Gh = 0,125 x 12,5 x 0,8 x 1,1 x 1,22 = 1,68 lbs. La spinta del vento è quindi 1,68 lbs.
Studia la definizione della formula sviluppata dall'EIA. Comprendi le variabili dell'equazione. Determina la proiezione dell'area. Calcola la pressione del vento. Determina il coefficiente di resistenza aerodinamica relativo all'oggetto in questione. Calcola il coefficiente di esposizione (Kz). Calcola il valore di Gh. Calcola il carico da vento.
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Calculating Wind Load Using the Electronic Industries Association Formula