Gió Fastest-Miles Là Gì ? Cách Chuyển Đổi Sang Gió 3s Gust (ASCE/EU/TCVN)
Trong nhiều trường hợp ta phải thiết kế các kết cấu đã được thiết kế lâu rồi ví dụ từ năm 2000 hay trước đó.Chúng ta có để ý thấy rằng gió chúng của công trình cũ trước đây thường có vận tốc gió nhỏ hơn với vận tốc gió các tiêu chuẩn hiện hành hay ko ?
Nếu rơi vào trường hợp trên thì sẻ khá cần thiết nếu như hiểu rỏ sự khác nhau này.
Gió Fastest-mile (Fastest-Mile Wind speed) là gió rất phổ biến trong các tiêu chuẩn ASCE-93 đổ về trước hay thập niên 80 vậy gió Fastet-mile là cái gì ?
1.1. Định nghĩa gió Fastest-mile
Các tiêu chuẩn cũ ASCE 7-88, AISI A58, UBC 97 đều sử dụng vận tốc là vận tốc Fastet-mile. Gió Fastet-mile được định nghĩa như sau (song ngữ nhé)
“The wind speed corresponding to the whole mile of wind movement that has passed by the 1 mile contact anemometer in the least amount of time.” US-EPA AP-42
Rất khó dịch =(
“Gió Fastet-mile là vận tốc tương ứng với toàn bộ dặm chuyển động của gió khi gió đi qua và tiếp xúc với anemometer trong một khoảng thời gian nhất định”
Thật tình mà nói đã đọc câu này rất nhiều lần nói chũng là ko hiểu nổi và tường tận nó tuy nhiên sẻ trình bày theo kiểu dẫn gian và vắn tắt như sau:
Tích phân một loạt các khoảng thời gian đo gió (timeseries) từ khoảng thời gian 0 đến một giá trị thời gian t khác, trong một khoảng cách ( đơn vị mile) nhất định.
Hay nói dể hiểu hơn đó là vận tốc mà gió đi được trong một khoảng thời gian nhất định với khoảng cách nào đó. Gió fastest mile chính là giá trị lớn nhất trong toàn bộ các giá trị trong thời gian nhất định từ 0 đến t đó (ở đây hiểu sâu hơn là gió tốn ít thời gian nhất để đi được khoảng cách ( miles) nhất định nào đó ). Nếu gió đo trong 1 mile thì sẻ 1 mile/t. Lưu ý gió Fastest miles cũng đo với chu kỳ vòng lặp 50 năm
1.2. Mean recurrence interval (MRI) Chu kì vượt đỉnh gió
Ngày nay người ta ko còn sử dụng loại gió này nữa ngay cả tiêu chuẩn Việt Nam hiện nay cũng sử dụng gió Gust (3s 20yr) thời gian đo là 3s
Lấy ví dụ như tiêu chuẩn hay dùng nhất hiện nay
+ Tiêu chuẩn ASCE 7-05 tất các cấp nhà đều sử dụng gió 3s Gust 50yr
+ Tiêu chuẩn ASCE 7-10 chia làm 3 cấp nhà
Cấp I – MRI=300yr
Cấp II – MRI=700yr
Cấp III-IV – MRI=1700yr
+ Tiêu chuẩn ASCE 7-16 chia làm 4 cấp nhà
Cấp I – MRI=300yr
Cấp II – MRI=700yr
Cấp III – MRI=1700yr
Cấp IV – MRI=3000yr
1.3. Chuyển đổi gió
Hiện nay dựa vào hình FC6-4 của tiêu chuẩn ASCE 7-05 có hướng dẫn để chuyển đổi vận tốc gió đó là sử dụng biểu đồ tương đối của thời gian đo gió gust và vận tốc gió
Cách đổi như sau (hệ đơn vị mile/hour ) sau khi đổi xong ta sẻ đổi ngược về lại hệ SI
\frac{{{{V}_{{O,3S}}}}}{{{{V}_{{FSM}}}}}=\frac{{\left( {\frac{{{{V}_{3}}}}{{{{V}_{{3600}}}}}} \right)}}{{\left( {\frac{{{{V}_{T}}}}{{{{V}_{{3600}}}}}} \right)}}\to {{V}_{{O,3S}}}=\frac{{{{V}_{{FSM}}}\times \left( {\frac{{{{V}_{3}}}}{{{{V}_{{3600}}}}}} \right)}}{{\left( {\frac{{{{V}_{T}}}}{{{{V}_{{3600}}}}}} \right)}}
Ví dụ ta đổi gió 90 mph sang gió 3s gust
Đầu tiên ta sẻ tính thời gian (giây) mà gió có thể đi được trong 1 mile bằng công thức dưới đây bằng cách lấy lấy 1 giờ (3600s) chia cho vận tốc (mph)
t=\frac{{3600(s/hr)}}{{90(mph)}}=40(s/mi)
Sau khi có được nhằm tra biêu đồ trên ta phải lấy các tỷ số như sau
+ Tỷ số tương đối của vận tốc tại khoảng thời gian 40s và 3600s: \frac{{V40}}{{V3600}}=1.29
+ Tỷ số tương đối của vận tốc tại khoảng thời gian 3s và 3600s: \frac{{V3}}{{V3600}}=1.53
Vận tốc gió ASCE 7-05 3s 50yr: {{V}_{{O,3S}}}=\frac{{{{V}_{{FSM}}}\times \left( {\frac{{{{V}_{3}}}}{{{{V}_{{3600}}}}}} \right)}}{{\left( {\frac{{{{V}_{T}}}}{{{{V}_{{3600}}}}}} \right)}}=\frac{{90\times 1.53}}{{1.29}}=106.74
Bảng dưới đây thể hiện vận tốc gió cơ bản và chu ký lặp của một số tiêu chuẩn
1.4. Cách đơn gian hơn sử dụng tool chuyển đổi MecaWind
Đầu tiên muốn sử dụng tool trên ta phải đổi toàn bộ tốc độ gió sang mile per hours
+ Đối với m/s ta sẻ nhân với 2.23694
+ Nếu km/h ta nhân với 0.6214
Sau đó ta tính toán thời gian đo (Gust) của gió Fastest mile =\frac{{Gust}}{{{{V}_{{FRM}}}}}
Sau đó ta sẻ nhập lên bảng trên để có được tốc độ gió giống như ví đụ trên đã tính toán
