Isi
Kekuatan angin tidak bisa diremehkan. Sebagai kekuatan, angin bervariasi dari angin sepoi-sepoi yang mengangkat layang-layang ke badai yang merobek atap. Bahkan tiang-tiang lampu dan kesamaan yang serupa, struktur sehari-hari harus dirancang untuk menahan kekuatan angin. Menghitung wilayah yang diproyeksikan dipengaruhi oleh beban angin tidaklah sulit.
Formula Beban Angin
Rumus untuk menghitung beban angin, dalam bentuknya yang paling sederhana, adalah gaya beban angin sama dengan waktu tekanan angin yang diproyeksikan, kali koefisien drag. Secara matematis, rumus ini ditulis sebagai F = PACd. Faktor-faktor tambahan yang mempengaruhi beban angin termasuk hembusan angin, ketinggian struktur dan medan di sekitar struktur. Juga, detail struktural mungkin menangkap angin.
Definisi Wilayah yang Diproyeksikan
Area yang diproyeksikan berarti area permukaan yang tegak lurus terhadap angin. Insinyur dapat memilih untuk menggunakan area proyeksi maksimum untuk menghitung kekuatan angin.
Menghitung area yang diproyeksikan dari permukaan bidang yang menghadap ke angin memerlukan pemikiran bentuk tiga dimensi sebagai permukaan dua dimensi. Permukaan datar dari dinding standar yang menghadap langsung ke angin akan menghadirkan permukaan persegi atau persegi panjang. Area kerucut yang diproyeksikan dapat ditampilkan sebagai segitiga atau lingkaran. Area bola yang diproyeksikan akan selalu hadir sebagai lingkaran.
Perhitungan Area Proyeksi
Proyeksi Area Kotak
Daerah yang ditimpa angin pada struktur persegi atau persegi panjang tergantung pada orientasi struktur terhadap angin. Jika angin menyerang tegak lurus dengan permukaan persegi atau persegi panjang, perhitungan area adalah luas yang sama dengan panjang kali lebar (A = LH). Untuk dinding yang panjangnya 20 kaki kali 10 kaki, area yang diproyeksikan sama dengan 20 × 10 atau 200 kaki persegi.
Namun, lebar terbesar dari struktur persegi panjang adalah jarak dari satu sudut ke sudut yang berlawanan, bukan jarak antara sudut yang berdekatan. Misalnya, perhatikan sebuah bangunan yang lebarnya 10 kaki kali 12 kaki kali 10 kaki. Jika angin menyentuh tegak lurus ke samping, area yang diproyeksikan dari satu dinding akan 10 × 10 atau 100 kaki persegi sedangkan area yang diproyeksikan dari dinding lainnya akan menjadi 12 × 10 atau 120 kaki persegi.
Jika angin menyentuh tegak lurus ke sudut, bagaimanapun, panjang area yang diproyeksikan dapat dihitung menurut Teorema Pythagoras (a2+ b2 = c2). Jarak antara sudut yang berlawanan (L) menjadi 102+122= L2, atau 100 + 144 = L2= 244 kaki. Kemudian, L = √244 = 15,6 kaki. Area yang diproyeksikan kemudian menjadi L × H, 15,6 × 10 = 156 kaki persegi.
Proyeksi Area Sphere
Melihat langsung ke sebuah bola, pandangan dua dimensi atau area depan yang diproyeksikan dari bola adalah sebuah lingkaran. Lingkaran yang diproyeksikan sama dengan diameter bola.
Oleh karena itu, perhitungan area yang diproyeksikan menggunakan rumus area untuk lingkaran: area sama dengan pi kali radius kali radius, atau A = πr2. Jika diameter bola adalah 20 kaki, maka jari-jarinya adalah 20 ÷ 2 = 10 dan area yang diproyeksikan adalah A = π × 102≈3.14 × 100 = 314 kaki persegi.
Proyeksi Area Kerucut
Beban angin pada kerucut tergantung pada orientasi kerucut. Jika kerucut duduk di alasnya, maka area yang diproyeksikan dari kerucut akan menjadi segitiga. Rumus luas untuk segitiga, alas kali tinggi, kali tinggi setengah (B × H H 2), membutuhkan mengetahui panjang melintasi alas dan tinggi ke ujung kerucut. Jika strukturnya 10 kaki melintasi dasar dan tingginya 15 kaki, maka perhitungan luas yang diproyeksikan menjadi 10 × 15 ÷ 2 = 150 ÷ 2 = 75 kaki persegi.
Namun, jika kerucut seimbang sehingga pangkalan atau ujung menunjuk langsung ke angin, daerah yang diproyeksikan akan menjadi lingkaran dengan diameter sama dengan jarak melintasi pangkalan. Area untuk rumus lingkaran kemudian akan diterapkan.
Jika kerucut berbaring sehingga angin mengenai arah tegak lurus ke samping (sejajar dengan pangkal), maka area yang diproyeksikan dari kerucut akan berbentuk segitiga sama seperti ketika kerucut duduk di alasnya. Area rumus segitiga kemudian akan digunakan untuk menghitung area yang diproyeksikan.