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風荷重とは、風が構造物に加える力の強さのことです。簡単な式を使用して風速から風荷重を計算できますが、建物の設計者、エンジニア、および建設業者は、構造が強風で吹き飛ばされないように多くの追加計算を組み込む必要があります。
風圧
次の公式を使用して、構造の1フィートx 1フィートのセクションの圧力の一般的なアイデアを得ることができます。平方フィートあたりの風圧= 0.00256 x風速の2乗。たとえば、時速40マイル（mph）の風速では、（0.00256 x（40）^ 2）= 4.096ポンド/平方フィート（psf）の圧力が発生します。この式によると、25.6 psfの風圧に耐えられるように、時速100マイルの風に耐えられる構造を構築する必要があります。いくつかのWebサイトでは、標準的な構造物の風圧を決定するための多要素オンライン計算機を提供しています。
抗力係数
風圧から風荷重への変換では、構造の形状を考慮に入れる必要があります。これにより、風抵抗の尺度である抗力係数（Cd）が決まります。エンジニアは、さまざまな形状の標準Cd値を算出しました。たとえば、平らな表面のCdは2.0ですが、長い円柱のCdは1.2です。 Cdは単位のない純粋な数値です。複雑な形状では、Cd値を決定するために慎重な分析とテストが必要です。たとえば、自動車メーカーは風洞を使用して車両のCdを見つけます。
荷重は力です
圧力と抗力のデータを使用して、次の式を使用して風荷重を見つけることができます：力=面積x圧力x Cd。構造の平らな部分の例を使用すると、面積（長さx幅）を1平方フィートに設定できます。その結果、風速100 mphで1 x 25.6 x 2 = 51.2 psfになります。 10フィートx 12フィートの壁は120平方フィートの面積を要求します。これは、120 x 51.2 = 6,144 psfの100 mphの風荷重に耐える必要があることを意味します。現実の世界では、エンジニアはより洗練され、追加の変数を含む数式を使用します。
その他の変数
エンジニアは、風速が地上の高さ、気圧、地形、温度、氷の形成、突風の影響、その他の変数によって変化する可能性があるという事実を考慮する必要があります。異なる機関は、競合するCd値を公開します。これにより、選択した機関に応じて異なる結果が得られます。エンジニアは通常、構造物を「オーバービルド」するため、構造物の場所で予想される最大風速を超える風荷重に耐えることができます。構造物に横、後ろ、上、または下から吹く風には、さまざまな負荷がかかります。