การคำนวณแรงลม อ้างอิง มยผ. 1311-50

VDO เรื่องแรงลมดูเพิ่มเติมได้จากลิ้งค์นี้ครับ https://www.youtube.com/watch?v=3LTT2x3kRWU

สำหรับ low-rise building

p = Iw.q.Ce.Cg.Cp โดยพิจารณาค่าสุทธิ ของแรงลมจากความดันลมภายนอก หักแรงลมจากความดันลมภายใน = pe – pi

สรุป แบบรวบรัด ขนาดแรงลมที่กระทำกับตัวอาคารขึ้นกับ
1. Iพราะค่าแรงลมขึ้นกับความสำคัญอาคาร ยิ่งอาคารต้องทนต่อแรงลมเมื่อเกิดเหตุการณ์แรงลมที่ “เกิน” กว่า “ค่าปกติ” อาคารต้องตั้งอยู่ได้ ไม่เช่นนั้น ชีวิตช่วงวิกฤตจะลำบาก เช่น อาคารสถานีดับเพลิง shelter อาคารหอส่งสัญญาณ
2. q: แรงลมขึ้นกับความเร็วลมในแต่ละพื้นที่ ตาม wind map ส่งผลต่อ wind pressure ที่แตกต่างกัน
3. Ce: แรงลมขึ้นกับสภาพแวดล้อมโดยรอบอาคาร อาคารกลางทะเล กลางทุ่งนา กลางเมือง มีสิ่งกีดขวางไม่เท่ากัน
4. Cg: แรงลมของไทยอ้างอิงความเร็วลมเฉลี่ย 60 นาที (ที่สูงสุดในแต่ละปี แล้วพิจารณาค่าความเสี่ยง จากโอกาสในการเกิดซ้ำ Mean Recurrence Interval หรือ MRI ที่ 50 ปี) ย่อมมีค่าน้อยกว่าความเร็วลมสูงสุด ที่เรียกว่าลมกรรโชก Cg จึงเป็นอัตราส่วนระหว่างแรงลมกรรโชกต่อแรงลมเฉลี่ย
5. Cp: แรงลมขึ้นกับ รูปร่างรูปทรงของตัวอาคาร ตามหลัก aerodynamic ด้วยลมเป็นของไหล ดังนั้น ความรุนแรงที่ระนาบหนึ่งๆ มันไม่สม่ำเสมอ รูปทรงบางอย่างลู่ลม บางรูปร่างกัน (กัก) ลม อันนี้ คำนวนด้วยสมการใดๆ ไม่ได้ครับ ต้องไปทำการทดสอบในอุโมงค์ลม ได้ค่าออกมาเป็นสัมประสิทธิ์ ที่เรียกว่า Cp สำหรับใช้คำนวณแรงลมต่อไป (มยผ. สรุปตารางสัมประสิทธิ์ สำหรับอาคารเตี้ยออกมา เป็นค่า CgCp เลยนะครับ)

สิ่งที่ “ต้องรู้ต้องเข้าใจ” เพิ่มเติม

a) แรงลมพัดได้จากทุกทิศทาง ทิศทางวิกฤตคือทิศทางที่ส่งผลต่อแรงภายในที่เกิดกับโครงสร้างมากที่สุด และในหลายๆ ครั้ง การที่ลมพัดจากขวาไปซ้าย (W->E) ส่งผลต่อตัวอาคารไม่เท่ากับลมที่พัดจากซ้ายไปขวา (E->W) ด้วยเหตุผลที่อาคารไม่สมมาตร (Cp แตกต่างกัน) ดังนั้นจึงต้องพิจารณาเหตุการณ์ หรือ load case ที่เป็นไปได้ทั้งหมด ไม่เฉพาะกรณีลมตั้งฉากกับสันหลังคา แต่อาจเป็นกรณีที่ลมทำมุมทแยง ซึ่งได้จากการหา SRSS (square root of sum square) ร่วมกับแรงลมที่ขนานกับสันหลังคา (N-S direction) จึงไม่น่าแปลกใจว่า load case ของการพิจารณาแรงลม จะมีจำนวนมาก และเหมาะอย่างยิ่งที่จะนำ computer software มาช่วยในการวิเคราะห์คำนวณ (แต่หลักการต้องแม่นนะครับ)
b) มาตรฐาน มยผ. อ้างอิง Canadian code (NBCC) ดังนั้นระเบียบวิธีในการคำนวณ และ philosophy ในการพิจารณาจะแตกต่างจาก American code (ASCE 7) โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การใช้ 60-minute average wind speed ของ Canada เทียบกับ 3-second gust wind ของ ASCE “และ” การจำแนกประเภทอาคาร โดย NBCC พิจารณาที่ “ขนาดหรือปริมาณ” ช่องเปิดรอบอาคาร ในขณะที่ ASCE พิจารณาที่ “พื้นที่ลมเข้าเทียบกับพื้นที่ลมออก” ส่งผลต่อค่าสัมประสิทธิ์ความดันลมภายใน Cpi ที่แตกต่างกันตามลักษณะอาคารที่จำแนกแตกต่างกัน
c) ความเสี่ยงในการพิจารณา มีเครื่องมือหลายตัว คือ (c1) คาบการกลับ Return period หรือเวลาการเกิดซ้ำเฉลี่ย MRI ซึ่งตาม NBCC ปี 2005 หรือ มยผ. 1311-50 หรือ ASCE 7-05 พิจารณาที่ 50 ปี (c2) load factor ใน load combination set ถ้าความเสี่ยงสูง ก็เพิ่ม load factor ให้มากขึ้น (c3) Iw = Importance factor for wind load … ดังนั้น การพิจารณา code ที่ต่างปีต่างฉบับกัน อาจต้องพิจารณาทั้ง 3 ปัจจัยนี้ไปพร้อมๆ กัน
d) code ใหม่ๆ จะมี สัมประสิทธิ์ Cp ที่หลากหลายมากกว่า code ปีเก่าๆ เพราะอย่างที่ได้เรียนไปแล้ว Co ไม่สามารถหาได้จากสมการ ต้องทำการทดสอบด้วยอุโมงค์ลม ดังนั้นการทดสอบอาคารรูปร่างรูปทรงที่หลากหลายแตกต่างจากอาคารปกติ เช่น จั่ว ปั้นหยา เป็นต้น จึงมีเพิ่มมากขึ้น เป็นเหตุให้ code ใหม่ๆ มี value กับวิศวกรผู้ออกแบบในด้าน precision ของค่า Cp (ที่ไม่ต้องเดาหรือเผื่อ เพราะไม่แสดงใน code รุ่นเก่าๆ)
e) สำหรับอาคารสูง ลมที่พัดมาทิศทางหนึ่ง (along wind direction) จะส่งผลมากในอีกทิศทางหนึ่ง (across wind direction) ซึ่งต้องนำมาคิดถึงผลรวมสุทธิของแรงทางข้างด้วย แต่สำหรับอาคารเตี้ย across wind ไม่ค่อยเกิดผลนัก จึงเว้นไม่ต้องพิจารณาได้นะครับ (ตาม มยผ.)