我正在计划一个行进乐队表演的道具，我想确定如何最好地解决风吹过它的挑战。这绝对不是我的研究领域，我希望在这里提供一些指导。
面板高10英尺，宽4英尺。我的工作假设是，我们不会处理强度高于15英里/小时的风。这可能是一厢情愿的想法，但我需要抛弃一些数字。
面板将安装在一个小平台（5英尺x 3.5英尺）上，角度约为80度。像这样的东西：
面板将安装在支架和底座的顶部和底部。
试图了解保持它不会翻转需要多少重量，我找到了计算风荷载的通用公式：
F = AxPxCd
使用此公式并插入0.00256xV ^ 2作为P. 0.00256 x 15 ^ 2 = 0.576
基于一些非常粗略的阅读，我猜测矩形面板的Cd值，将其设置为2.0。
我到达F = 40ft ^ 2 x 0.576 psf x 2.0 = 46.08磅
但我不确定这告诉我什么，或者它对我的情况是否正确。我主要关注来自支撑侧的风，并导致它抬起或翻转面板。我的足迹有限，但可能会增加基座和/或连接到支撑杆和/或底座的底座后面的重量。
思考？
Answers:
在美国，存在最大风速和压力的区域。
大多数区域假设（15至35）磅/平方英尺的压力，高度可达60英尺，具体取决于区域，暴露，结构效用等因素的组合。让我们仅用于插图挑选20＃/ sf的风压。
我们将有一个倾覆的势头 $$ m_ {翻转} =（20 \次4 \次10）_ {total \ space p} \ times（10/2）_ {arm} = 4000 \ space lbsft \ space moment $$
我们需要通过在底座上添加足够的宽度和重量来抵消这一点。
作为第一个猜测，我们选择底部为3英尺深。那么4000/3 = 1660lbs所以你需要在底座中心有一个2 \ 1660 = 3300磅的镇流器，这是不实际的。
我们将深度添加到5英尺并获得$ ballast = 4000 / 2.5 = 2 \倍800磅。$
我认为像你这样的临时用途有缩减因素，但这只是为了感受风压的大小和顺序。
所以， 我不是专业工程师 ，但是：那46磅。是面板中心的水平等效力。要弄清楚你需要多少重量才能避免翻倒，你需要使用静力学（思考杠杆）。放入安全系数，例如2 - >你需要能够平衡作用在面板中间的100磅力（离地面5'）。
5'x 100 lb = 500 ft-lb的扭矩。看着你的基地，看起来你有一个长约3英尺的杠杆。假设您的重量均匀分布在底座上（这将对两个方向的倾翻提供相同的阻力），您的重量需要作用于1 1/2英尺的杠杆臂并提供500 ft-lb的扭矩。这相当于约340磅。
您还需要确保用于将面板固定到底座的方法能够承受传递的力：如果标志刚刚脱落，则底座的重量无关紧要。
还要确保当风吹过时标志不会偏转太多：想象一些合适的人坐在标志中间，当它平放在一些锯木架上时。如果werf最终落地，则需要改进设计。
移动支架连接到标志2 / 3rds的方式可能会有所帮助。
我不是一名合格的土木工程师。 这个建议是理论上的，不能用于现实世界中的任何实际设计。 它仅供参考。
在土木工程中，我们总是为最坏的情况设计事物。如果那个小组摔倒并且像孩子一样伤害了孩子 一个Hugo Boss商店 在2015年英格兰的比斯特（发音为Bister）村，可能会有一个刑事案件要回答，而且法律问题需要花费巨额资金。如果没有对其可能的环境影响进行全面评估，就不会对任何结构进行任何设计，这意味着该结构将如何在其位置上发挥作用，以及它在失败情况下可能产生的影响。
为了制定任何连贯的设计，我们必须做出有根据的安全因素，环境因素，减轻装载极限，替代设计问题以克服任何不可预见的问题。
计算
英制（公制）垂直面板尺寸 $$ 10' （3.048米） \倍 4' （1.2192米） = 40' ^ 2（3.7161216米^ 2） $$
表观倾斜面板尺寸： $$ 10'\ sin 80 ^ \ circ \ times 4' \ about 39.39231012 \ text {ft} ^ 2 \ text {or} 3.659665363 \ text {m} ^ 2 $$
风速：
客户估计最大速度：15英里/小时
可行的速度：$ 30 \ text {mph} $，有阵风速度估计：$ \约<60 \％$ $$ 30 \ text {mph} +（30 \ times 6）= 48 \ text {mph} $$
安全系数：25％ $$ 48 \ text {mph} \ times 1.25 = 60 mph $$
所以现在我们有48英里/小时的风力设计速度 另一个网站有计算 我们可以用来确定压力，因此可以施加在面板上的侧向力测量值，其安全裕度为60英里/小时。
问题是空气密度根据其热状态而不同，这意味着我们还需要考虑空气的温度，因为更密集的空气具有更大的惯性并因此对面板具有更大的压力。风压与空气密度乘以速度的平方成正比：
$$ \ rho = \ frac {p} {R_ {specific} \ times K} $$
$ R_ {specific} = 287.058 J \ cdot（kg·K）^ { - 1} \ text {或} 53.35 ft·lbf（lb·°R）^ { - 1} $
当考虑到密度时，任何人都不太可能在低于5美元的温度下进行他们的乐队游行（$ 41 ^ \ circ $ F），其中海平面的空气密度将是 $ \ rho = 1.269 kg.m^3@100$KPa 。
我们知道我们的表面积是3.659665363 m $ ^ 2 $因此风力将计算为1671N根据 工程工具箱
从结果可以看出，该板必须承受面板顶部垂直边缘的170.4 Kg.f或375.66 lb.f的静载。
设计简介和建议
我们可以使用几种不同的方法来防止电路板被烧毁，如下所示：
从你的设计来看，理论上只要能够承受9.536磅的最小重量，一块木板就足够坚固了。
考虑到它只是木板，您可能需要考虑使用 纱 在框架支撑作为替代或画布与眼睛。这些选项可以节省设备的重量，也可以用作防风罩。这是一个重要的考虑因素，因为您的木质支撑的弯曲力矩需要在一个小区域内产生很大的质量，以防止系统翻倒。
如果您认为总横向力在横向方向上作为面板顶部边缘的组合力矩有效地施加，则需要相等但相反的力来在两个相反的方向上抵抗该力。这是一个主要的问题，因为风从地面的540 $ ^ \ circ $方向到达。要理解这一点，你需要在平面上考虑一个圆形方向，并在高程中加上180 $ ^ \ circ $，这实际上是朝向力系统的质心质量的风力半球，需要具有非常低的重心。
质心是质心与引力和风惯性相结合的地方。一个例子是整个结构将在运动中，因此我们不能使用不与面板和支撑结构串联移动的电缆支撑。
理想情况下，如果要运输平台，使用将面板向下拉到支撑底座的棘轮带是个好主意。只要底座和顶点彼此牢固地固定，围绕面板缠绕的四个1英寸宽的带子就应该将其固定就位。 参考以前的想法：
1.自重焊接框架和底座 虽然如果在人类运输之上运输重物不是问题，这可能不是一个坏主意，但如果您不是焊工并且没有封装框架，则需要经济支出。在成本效率的基础上，这可能必须是一个放弃的结论和过时的。
2.电缆类型停留 如果使用类似拾音器的车辆但是需要一些更宽的基座的侧向力矩对抗，则是可行的。
3.地面尖峰系统 这显然没有任何帮助。落入 档案13 垃圾。
4.具有自重的等边三角形系统。 这是对选项1的修改，但在下一节中对您的初始提案进行了设计更改，因为坦率地说，我的推荐。
设计注意事项
力矩
计算点周围矩的基本公式是$ M_O = Fd $其中F是总力乘以距离旋转点的组合距离。由于最大的力累积在系统的顶部，我们将均匀分布的载荷组合成最大旋转点处的单个力点，以计算需要反对的旋转力。
$ M_O = 1671 \次3.048 $
$ M_O = 5093.208 N.m \ text {（1144 lbf）} $
平台底座应切成4个相等宽度的长度。您建议的垂直面板将成为新的平台。您的垂直支撑将由4个平台部件支撑，对角线连接到新基座和直立支撑，角度为$ 60 ^ \ circ $到水平，$ 90 ^ \ circ $彼此固定到垂直支撑边缘。
我们需要确保的是，风压不会使系统爆炸，高度是问题，因为顶部边缘的力量乘以系统的高度将解释我们需要用来补偿的向下力的大小。转折的时刻。幸运的是，这种设计非常简单，我们可以补偿提升力，同时记住设计负荷是最大48英里/小时的风速，额外的14英里/小时的安全性是为了防止任何人受到施工的伤害。