Tuulenpaineen

Tuulenpaine on ilman liikkeen aiheuttama paine, joka kohdistuu kappaleisiin ja rakenteisiin. Se kuuluu ilmanpaineen kokonaispaineen osaan ja määritellään dynaamisena paineena. Dynaaminen paine q liittyy ilman nopeuteen v ja tiheyteen ρ kaavalla q = 1/2 ρ v^2. Esimerkiksi merialueilla ilma on tiheämpää kuin korkeammalla, minkä vuoksi dynaaminen paine voi olla suurempi samalla nopeudella.

Rakennusten ja rakenteiden suunnittelussa tuulenpaine määritellään usein paine-erona p = Cp q, jossa Cp on ilmanpaineen kerroin (coefficient) riippuen pinnan muodosta, suunnasta sekä tuulen suunnasta. q on dynaaminen paine, ja peruspaine q0 = 1/2 ρ v^2. Käytännössä kokonaispaine pinnalla saattaa olla sekä pistävää että imemä, riippuen Cp:n merkistä ja pinnankohdasta. Paineen jakautuminen pinnalle riippuu muun muassa pinnan muodosta, kohdistuksesta ja kohteen läheisyydestä, sekä maaston muotoilusta.

Mittaaminen ja arviointi perustuvat sekä tuulen nopeuden että paineen mittauksiin. Tuulen nopeus mitataan yleensä anemometreillä, ja dynaaminen paine voidaan päätellä Pitot-putkien ja paineantureiden avulla. Ilmankosteus, ilman tiheyden vaihtelut ja ympäristön topografia vaikuttavat tulokseen.

Sovelluksina tuulenpaine huomioidaan rakennusten, siltojen, ajoneuvojen ja muiden rakenteiden suunnittelussa. Kansainväliset standardit, kuten Eurocode 1, käsittelevät tuulen toimia ja antavat ohjeita paineiden arviointiin sekä turvallisuusmarginaaleihin. Esimerkiksi v = 25 m/s ja ρ ≈ 1,225 kg/m^3 tuulella dynaaminen paine q on noin 383 Pa.