Una carga de viento se refiere a la intensidad de la fuerza que aplica el viento a una estructura. Aunque puede usar una fórmula simple para calcular las cargas de viento a partir de la velocidad del viento, los diseñadores, ingenieros y constructores de edificios deben incorporar muchos cálculos adicionales para garantizar que sus estructuras no se desmoronarán en caso de viento fuerte.
Presión del viento
Puede obtener una idea general de la presión en una sección de 1 pie por 1 pie de una estructura usando 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, se debe construir una estructura diseñada para soportar vientos de 100 millas por hora para resistir una presión del viento de 25.6 psf. Varios sitios web ofrecen calculadoras multifactoriales en línea para determinar las presiones del viento en las estructuras estándar.
Coeficiente de arrastre
La presión del viento traducida a la carga del viento debe tener en cuenta la forma de la estructura, que determina su coeficiente de arrastre ( Cd), una medida de resistencia al viento. Los ingenieros han calculado los valores estándar de Cd 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 análisis y pruebas cuidadosas para determinar sus valores de Cd. Por ejemplo, los fabricantes de automóviles usan túneles de viento para encontrar el Cd de un vehículo.
Load Is an Force
Armado con datos de presión y arrastre, puede encontrar la carga de viento con la siguiente fórmula: fuerza = área x presión x Cd. Utilizando el ejemplo de una sección plana de una estructura, el área, o la longitud x el ancho, se puede configurar en 1 pie cuadrado, lo que da como resultado una carga de viento de 1 x 25,6 x 2 = 51,2 psf para un viento de 100 mph. Una pared 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.
Otras variables
Los ingenieros deben tener en cuenta 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 ráfagas y otras variables. Diferentes autoridades publican valores conflictivos de Cd, que pueden arrojar resultados diferentes dependiendo de la autoridad elegida. Los ingenieros normalmente "sobre-construyen" 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 el costado, detrás, arriba o abajo.
