柔軟な楕円体バルーンの風荷重・面ファスナー荷重

通常形状と帆状時の全体風荷重に加え、赤道上にある面ファスナーへかかる 1 m あたりの概算荷重を、風上・風下・横向きの3ケースで表示します。

気象・寸法

m/s
°C
%
hPa
m
m
m

面ファスナーは水平な赤道上にあるものとして計算します。風向が90°変わる場合は W と D の役割も入れ替わります。

形状・係数

面ファスナー荷重モデル

風上は「全体抗力を、風上側の赤道半周が均等に受ける」と近似します。 風下は局所吸引圧と楕円体表面の曲率から膜張力を求めます。 横向きは詳細モデルを置かず、風上・風下の大きい方の 0.5 倍を経験的な参考値とします。

通常:楕円体形状を維持

kgf
全体抗力
空気密度 ρ
投影面積 A
動圧 q
抗力係数 Cd

帆状:高さ増加 + Cd増加

kgf
安全率込みの全体風荷重
帆状高さ
投影面積 A
安全率前
安全率

通常形状:面ファスナーの 1 m あたり概算荷重

面ファスナーが開く前の膨張状態のみを対象にしています。帆状化後はここでは評価しません。 太字は安全率を掛ける前の物理モデル値です。括弧内に安全率込みも表示します。

風上側
kgf/m
安全率込み: kgf/m
機序: 全体抗力による転がりを赤道半周で拘束
風下側
kgf/m
安全率込み: kgf/m
機序: 風下面の吸引圧による膜張力増加
横向き
kgf/m
安全率込み: kgf/m
経験近似: max(風上, 風下) ×
赤道全周
風上側の有効長(半周)
風下面の追加吸引圧
風下点の横方向曲率半径
風下点の上下方向曲率半径

計算過程・仮定(コピペ用)

注意

面ファスナー荷重は膜構造の一次概算です。実際には固定部、膜の異方性、局所的なしわ、 ファスナー端部への応力集中、動的なばたつき等で荷重分布が変わります。 面ファスナー自体の開裂荷重は実測値を用いて比較してください。