Menghitung Beban Angin dengan Rumus Uniform Building Code (UBC) ’97 Menghitung Beban Angin dengan Rumus Electronic Industries Associationa
Rumus ini dikembangkan di tahun 1997 Uniform Building Code (UBC) untuk menghitung beban angin. Rumusnya adalah F = A x P, dengan A sebagai area yang diproyeksikan dan P tekanan angin. Meskipun demikian, rumus ini memiliki kalkulasi yang berbeda untuk beban angin. Tekanan angin (PSF) dihitung dengan P= Ce x Cq x Qs x Iw, Ce adalah kombinasi ketinggian, paparan, dan faktor respons, Cq adalah koefisien tekanan (setara dengan koefisien gesekan di dua rumus sebelumnya), Qs adalah tekanan stagnasi angin, dan px x l adalah faktor kepentingan. Semua nilai tersebut bisa dihitung atau didapatkan dari tabel yang sesuai. Area yang diproyeksikan pada objek tergantung pada bentuk dan ukurannya. Jika angin menerpa dinding datar, area yang diproyeksikan lebih mudah dihitung daripada penampang yang berbentuk bulat. Area yang diproyeksikan adalah taksiran area yang terkena terpaan angin. Tidak ada satu rumus untuk menghitung area yang diproyeksikan, tetapi Anda bisa menaksirnya dengan beberapa kalkulasi dasar. Satuan luas penampang adalah m2.  Untuk dinding yang datar, gunakan rumus luas area = panjang x lebar, dengan cara mengukur panjang dan lebar dinding yang terkena hembusan angin. Anda juga bisa menaksir luas ara dengan menggunakan panjang dan lebar untuk bentuk tabung atau tiang. Dalam hal ini, lebar adalah diameter tabung atau tiang. Nilai ini didapatkan berdasarkan tabel 16-G di UBC dengan memperhitungkan tiga paparan medan dengan berbagai ketinggian dengan nilai Ce masing-masing.  “Paparan B adalah medan dengan bangunan, pepohonan, atau ketidakteraturan permukaan yang mencakup setidaknya 20 persen area sekitar dengan jarak 1,6 kilometer atau lebih dari lokasi yang dihitung.” “Paparan C memiliki medan yang datar dan pada umumnya terbuka, berjarak 0,8 km atau lebih dari lokasi yang dihitung.” “Paparan D adalah yang paling parah, dengan kecepatan angin dasar sebesar 129 km/jam atau lebih. Medannya datar dan tanpa hambatan, menghadap badan air yang besar.” Koefisien tekanan, Cq, sama dengan koefisien gesekan (Cd). Gesekan adalah gaya bersih searah aliran akibat tekanan pada permukaan suatu objek. Koefisien gesekan menunjukkan gesekan objek melalui zat cair dan tergantung pada bentuk, ukuran, dan kekasaran objek.  Koefisien gesekan standar untuk tabung silinder panjang adalah 1,2 dan tabung silinder pendek 0,8. Koefisien ini berlaku untuk tabung antena yang terdapat pada berbagai bangunan. Koefisien standar untuk bidang datar seperti muka bangunan adalah 2,0 untuk bidang datar panjang, atau 1,4 untuk bidang datar yang lebih pendek. Selisih antara koefisien gesek objek datar dan silinder adalah kurang lebih 0,6. Koefisien gesek tidak memiliki satuan. Qs adalah tekanan stagnasi angin yang setara dengan perhitungan tekanan angin dari rumus sebelumnya: Qs = 0,613 x V2, V adalah kecepatan angin dalam satuan meter per detik (m/s).  Sebagai contoh, jika kecepatan angin sebesar 31,3 m/s, tekanan stagnasinya adalah 0,613 x 31,32 = 600,5 N/m2. Sebagai alternatif, gunakan standar untuk berbagai zona angin. Misalnya, menurut Electronic Industries Association (EIA) sebagian besar Amerika Serikat berada di Zona A dengan kecepatan angin 139,4 kpj, tetapi daerah pesisir mungkin terhitung sebagai Zona B (161 kpj) atau Zona C (180 kpj). pl adalah faktor kepentingan dan bisa ditentukan dengan menggunakan tabel 16-K UBC. Ini adalah pengali yang digunakan untuk menghitung beban dengan memperhitungkan pemanfaatan bangunan. Jika suatu bangunan mengandung bahan berbahaya, faktor kepentingannya lebih tinggi daripada bangunan tradisional. Perhitungan untuk bangunan dengan penggunaan standar menggunakan faktor kepentingan sebesar satu. Dengan menggunakan nilai yang didapatkan di atas, beban angin bisa dihitung dengan rumus F = A x P = A x Ce x Cq x Qs x Iw . Masukkan semua variabel untuk melakukan perhitungan matematika.  Sebagai contoh, Anda ingin menghitung beban angin antena sepanjang 0,9 meter dengan diameter 1,3 cm dan kecepatan angin 31,3 meter per detik. Antena ini diletakkan di atas bangunan standar setinggi 14,6 meter pada medan dengan paparan B. Mulailah dengan menghitung area yang diproyeksikan. Dalam hal ini, A = l x w = 0,9 m x 0,013 m  = 0,0117 m2. Tentukan Ce. Berdasarkan tabel 16-G, cari nilai Ce pada ketinggian 14,6 meter (48 kaki) pada medan dengan paparan B, nilai Ce adalah 0,84.  Cq atau koefisien gesekan silinder pendek adalah 0,8. Hitung Qs: Qs = 0,613 x V2 = 0,613 x 31,32 = 600,5 N/m>sup>2. Tentukan faktor kepentingannya. Bangunan ini adalah bangunan standar, jadi Iw sama dengan 1. Dengan memasukkan nilai-nilai tersebut ke dalam rumus: F = A x P = A x Ce x Cq x Qs x Iw = 0,0117 x 0,84 x 0,8 x 600,5 x 1= 4,7 kg. Beban angin antena ini adalah 4,7 kg. Rumus muatan angin adalah F = A x P x Cd x Kz x Gh, dalam hal ini A adalah area yang terproyeksi, P adalah tekanan angin, Cd adalah koefisien gesek, Kz adalah koefisien paparan, dan Gh adalah faktor respons angin. Rumus ini memperhitungkan lebih banyak parameter untuk beban angin. Rumus ini pada umumnya digunakan untuk menghitung beban angin pada antena. Untuk bisa menggunakan persamaan dengan benar, mula-mula Anda harus memahami tiap variabel berikut satuannya.   A, P, dan Cd adalah variabel yang sama dengan yang digunakan pada rumus generik.  Kz adalah koefisien paparan, variabel ini dihitung dengan memperhitungkan ketinggian dari tanah ke titik tengah objek. Satuan Kz adalah meter.  Gh adalah faktor respons angin dan dihitung dengan memperhitungkan keseluruhan tinggi objek. Satuan Gh adalah 1/meter atau meter-1. Area yang diproyeksikan pada objek tergantung pada bentuk dan ukurannya. Jika angin menerpa dinding datar, area yang diproyeksikan lebih mudah dihitung daripada penampang yang berbentuk bulat. Area yang diproyeksikan adalah taksiran area yang terkena terpaan angin. Tidak ada satu rumus untuk menghitung area yang diproyeksikan, tetapi Anda bisa menaksirnya dengan beberapa kalkulasi dasar. Satuan untuk area adalah m2.  Untuk dinding datar, gunakan rumus Area = panjang x lebar, dengan memperhitungkan panjang dan lebar dinding yang terkena terpaan angin. Anda juga bisa menaksir luas area dengan menggunakan panjang dan lebar untuk bentuk tabung atau tiang. Dalam hal ini, lebar adalah diameter tabung atau tiang. Rumus untuk tekanan angin adalah P = 0,613 x V2,  Vadalah kecepatan angin dalam satuan meter per detik (mpd). Satuan untuk tekanan angin adalah Newton per meter persegi (Npm2).  Sebagai contoh, jika kecepatan angin sebesar 31,29 meter per detik, maka tekanan anginnya adalah 0,613 x 31,292 = 600,2 Npm2. Sebagai alternatif untuk menghitung tekanan angin pada kecepatan angin tertentu, Anda bisa menggunaan standar untuk berbagai zona angin. Misalnya, menurut Electronic Industries Association (EIA) sebagian besar Amerika Serikat berada di Zona A dengan kecepatan angin 139,4 kpj, tetapi daerah pesisir mungkin terhitung sebagai Zona B (161 kpj) atau Zona C (180 kpj). Gesekan adalah gaya bersih searah angin akibat tekanan pada permukaan objek. Koefisien gesek menunjukkan gesekan objek melalui zat cair dan tergantung pada bentuk, ukuran, dan kekasaran objek.  Koefisien standar untuk tabung silinder panjang adalah 1,2 dan tabung silinder pendek 0,8. Koefisien ini berlaku untuk tabung antena yang ada di banyak bangunan. Koefisien standar untuk bidang datar seperti muka bangunan adalah 2,0 untuk bidang datar panjang, atau 1,4 untuk bidang datar yang lebih pendek. Selisih antara koefisien gesek objek datar dan silinder adalah kurang lebih 0,6. Koefisien gesek tidak memiliki satuan. Kz dihitung dengan rumus [z/10](2/7), z adalah jarak dari tanah ke titik tengah objek.  Sebagai contoh, jika antena Anda panjangnya 0,9 meter dan berjarak 14,6 meter dari permukaan tanah, nilai z adalah 14,2 meter.  Kz = [z/33](2/7) = [14,2/33](2/7) = 1,1 m. Faktor respons hembusan dihitung dengan persamaan Gh = 0,65 + 0,60/[(h/10)(1/7)], h adalah ketinggian objek. Sebagai contoh, antena yang panjangnya 0,9 meter dan berjarak 14,6 meter dari permukaan tanah, Gh = 0,65+0,60/[(h/10)(1/7)] = 0,65+0,60/(23,5/10)(1/7) =  1,2 meter-1 Dengan menggunakan nilai yang didapatkan di atas, sekarang Anda bisa menghitung beban angin dengan rumus F = A x P x Cd x Kz x Gh. Masukkan semua variabel dan lakukan perhitungan matematikanya.  Sebagai contoh, anggap saja Anda ingin menghitung beban angin pada antena yang panjangnya 0,9 meter dengan diameter 0,013 meter dan hembusan angin 31,3 meter per detik. Antena ini diletakkan di puncak bangunan setinggi 14,6 meter. Mulailah dengan menghitung area yang diproyeksikan. Dalam hal ini, A = l x w = 0,9 m x 0,013 m  = 0,0117 m2. Hitung tekanan angin: P = 0,613 x V2 = 0,613 x 31,32 = 600,5 Npm2. Koefisien gesekan untuk silinder pendek adalah 0,8. Hitung koefisien paparan: Kz = [z/10](2/7) = [14,2/10](2/7) = 1,1 m. Hitung faktor respons hembusan: Gh = 0,65+0,60/[(h/10)(1/7)] = 0,65+0,60/(23,5/10)(1/7) = 1,2 meter-1  Masukkan nilai-nilai tersebut ke dalam rumus: F = A x P x Cd x Kz x Gh = 0,0117 x 600,5 x 0,8 x 1,1 x 1,2 = 0,74 kg. Beban angin antena adalah sebesar 7,4 kg.
Definisikan rumus UBC ’97. Tentukan area yang diproyeksikan. Dapatkan nilai Ce, kombinasi antara ketinggian, paparan, dan faktor respons hembusan angin. Tentukan koefisien tekanan untuk objek yang dihitung beban anginnya. Tentukan tekanan stagnasi angin. Tentukan faktor kepentingan. Hitung beban angin. Definisikan rumus yang dikembangkan oleh Electronic Industries Association. Pahami variabel-variabel rumus. Tentukan area yang diproyeksikan. Hitung tekanan angin. Tentukan koefisien gesek objek. Hitung koefisien paparan, Kz. Hitung faktor respons hembusan angin, Gh. Hitung beban angin.
https://www.wikihow.com/Calculate-Wind-Load https://www.wikihow.com/Calculate-Wind-Load
Calculating Wind Load Using the Uniform Building Code (UBC) ’97 Formula Calculating Wind Load Using the Electronic Industries Association Formula