حمل الرياح من الأحمال الحاكمة للأسقف والواجهات والمنشآت الفولاذية والصوامع واللافتات والآلات العاملة في الهواء الطلق. يشرح هذا الدليل خطوة بخطوة كيف يُحسب حمل الرياح وفق EN 1991-1-4 (Eurocode 1، الجزء 1-4). الأرقام هنا توضح الطريقة فقط؛ وفي المشروع الحقيقي تعتمد القيم على الموقع والملحق الوطني ومواصفة المشروع.
المصطلحات الأساسية في حساب حمل الرياح
- سرعة الرياح الأساسية (vb): سرعة الرياح المرجعية على ارتفاع 10 م المعطاة للمنطقة في الملحق الوطني.
- فئة التضاريس وطول الخشونة (z0): تصف مدى خشونة محيط المنشأ.
- ضغط السرعة القصوى (qp(z)): ضغط التصميم على الارتفاع z، شاملاً الهبات.
- معاملات الضغط (cpe, cpi): معاملات الضغط الخارجي والداخلي على السطح.
- المعامل الإنشائي (cscd): يأخذ الحجم والسلوك الديناميكي في الحسبان؛ 1.0 لمعظم المنشآت العادية.
الخطوة 1: سرعة الرياح الأساسية
vb = cdir · cseason · vb,0
vb,0 تؤخذ من خريطة الرياح في الملحق الوطني. ومعامل الاتجاه cdir ومعامل الموسم cseason يساويان عادةً 1.0.
الخطوة 2: ضغط السرعة الأساسي
qb = ½ · ρ · vb²
تؤخذ كثافة الهواء ρ عادةً 1.25 kg/m³.
الخطوة 3: فئة التضاريس
- الفئة 0: بحر أو منطقة ساحلية مكشوفة على البحر المفتوح (z0 = 0.003 m)
- الفئة I: بحيرات أو منطقة مستوية بلا عوائق (z0 = 0.01 m)
- الفئة II: نباتات منخفضة وعوائق متفرقة (z0 = 0.05 m)
- الفئة III: غطاء منتظم من النباتات أو المباني، قرى وضواحٍ (z0 = 0.3 m)
- الفئة IV: 15% على الأقل من السطح مغطى بمبانٍ متوسط ارتفاعها أكثر من 15 م (z0 = 1.0 m)
الخطوة 4: ضغط السرعة القصوى qp(z)
qp(z) = [1 + 7 · Iv(z)] · ½ · ρ · vm²(z)
حيث متوسط سرعة الرياح vm(z) = cr(z) · co(z) · vb، ومعامل الخشونة cr(z) = kr · ln(z / z0)، ومعامل التضاريس kr = 0.19 · (z0 / 0.05)0.07 وشدة الاضطراب Iv(z) = 1 / (co(z) · ln(z / z0)). وفي الأرض المستوية معامل التضاريس co = 1.0.
الخطوة 5: ضغط الرياح على الأسطح
we = qp(ze) · cpe و wi = qp(zi) · cpi
معاملات الضغط الخارجي مجدولة للمناطق A وB وC وD وE على الجدران وF وG وH وI على الأسقف المستوية. والضغط الصافي على السطح هو الفرق بين الضغط الخارجي والداخلي. والسحب عند الزوايا والحواف أعلى بكثير منه في المناطق الوسطى.
الخطوة 6: قوة الرياح الإجمالية
Fw = cscd · cf · qp(ze) · Aref
معامل القوة cf يعتمد على شكل المنشأ أو العنصر (مقطع مستطيل، أسطوانة، شبكي وغير ذلك).
مثال محلول
لتوضيح الطريقة بقيم مثال: vb = 25 m/s، فئة التضاريس II، الارتفاع z = 10 م.
- qb = 0.5 × 1.25 × 25² ≈ 391 N/m² ≈ 0.39 kN/m²
- kr = 0.19؛ ln(10 / 0.05) ≈ 5.30؛ cr ≈ 1.01; vm ≈ 25.2 m/s
- Iv ≈ 1 / 5.30 ≈ 0.19
- qp(10) ≈ (1 + 7 × 0.19) × 0.5 × 1.25 × 25.2² ≈ 0.92 kN/m²
- على الجدار المواجه للرياح (المنطقة D) مع cpe,10 = +0.8: we ≈ 0.8 × 0.92 ≈ 0.74 kN/m²
الأخطاء الشائعة
- اختيار فئة تضاريس خاطئة للمحيط
- إهمال الضغط الداخلي (cpi)
- استخدام cpe,10 بدلاً من cpe,1 للكسوة والمثبتات
- إغفال السحب العالي عند زوايا السقف وحوافه (المنطقتان F وG)
- عدم فحص الرفع الناتج عن سحب الرياح في الأسقف الخفيفة
هذا الدليل لأغراض المعلومات فقط؛ ويجب أن يجري حسابات التصميم مهندس مختص وفق الملحق الوطني ومواصفة المشروع. لحساب أحمال الرياح والثلوج والزلازل وإعداد تقاريرها راجعوا صفحة التحليل الإنشائي وحسابات الأحمال لدينا.
الأسئلة الشائعة
أي معيار يُستخدم لحساب حمل الرياح؟
في أوروبا EN 1991-1-4 (Eurocode 1)؛ ويُنشر في تركيا باسم TS EN 1991-1-4، وقد تشير المشاريع التركية القديمة إلى TS 498. والمعيار المستخدم يعتمد على مواصفة المشروع.
هل يمكن حساب حمل الرياح في Excel؟
نعم، يمكن وضع المعادلات في جدول بيانات، لكن يجب اختيار سرعة الرياح الأساسية وفئة التضاريس ومعاملات الضغط بشكل صحيح. وفي المنشآت الحرجة يجب أن يراجع مهندس الحساب.
كيف أختار فئة التضاريس؟
حسب العوائق حول المنشأ: ساحل البحر المفتوح فئة 0، والأرض المستوية المكشوفة فئة I، والأرض ذات العوائق المتفرقة فئة II، والقرى والضواحي فئة III، ومراكز المدن الكثيفة فئة IV.
هل يمكنكم إجراء حساب حمل الرياح لنا؟
نعم. أرسلوا لنا أبعاد المنشأ وموقعه وسنحسب أحمال الرياح والثلوج والزلازل ونعدّ تقاريرها.
صفحات ذات صلة
احصلوا على حساب أحمالكم
أرسلوا لنا أبعاد المنشأ وموقعه وأي رسومات، وسنحسب أحمال الرياح والثلوج والزلازل ونعدّ تقاريرها. واتساب: +90 547 909 99 90 · info@dokuti.com