คลังความรู้ แบบฟอร์มคำนวณ บริการ คอร์สเรียน สมาชิก ติดต่อเรา

เข้าสู่ระบบ เข้าร่วมเป็นสมาชิก

หน้าแรก / คลังความรู้ / แรงลม

มาตรฐาน มยผ.1311-50 แบ่งประเภทอาคารตามความสูงเฉลี่ยของหลังคา (ความสูงเฉลี่ยระหว่างยอดหลังคาและชายคา) เป็น 2 ประเภทหลัก: อาคารเตี้ย (low-rise building) คืออาคารที่มีความสูงเฉลี่ยของหลังคาไม่เกิน 23 เมตร หรืออาคารที่แข็งเกร็งมาก และ อาคารสูง (high-rise building) คืออาคารที่มีความสูงเฉลี่ยของหลังคามากกว่า 23 เมตรขึ้นไป การแบ่งประเภทนี้เป็นจุดเริ่มต้นในการเลือกวิธีคำนวณที่เหมาะสม

หน่วยแรงลมทุกกรณีเริ่มจากหน่วยแรงลมอ้างอิงเนื่องจากความเร็วลม คำนวณจาก q = ½ρV̄² โดย ρ คือความหนาแน่นของมวลอากาศ (ประมาณ 1.25 กก./ลบ.ม.) และ V̄ คือความเร็วลมอ้างอิง จากนั้นหน่วยแรงลมสถิตเทียบเท่าที่กระทำภายนอกอาคารคำนวณจากสมการหลักที่ใช้ร่วมกันทั้งวิธีอย่างง่าย วิธีอย่างละเอียด และโครงสร้างพิเศษ คือ

โดยที่ I_w คือค่าประกอบความสำคัญของแรงลม (ขึ้นกับประเภทความสำคัญของอาคาร), C_e คือค่าประกอบเนื่องจากสภาพภูมิประเทศ (ปรับตามความสูงและความขรุขระของภูมิประเทศ), C_g คือค่าประกอบเนื่องจากผลการกระโชกของลม และ C_p คือค่าสัมประสิทธิ์ของหน่วยแรงลมภายนอก ซึ่งขึ้นกับรูปทรงอาคาร ตำแหน่งบนผิวอาคาร และทิศทางลม — ความแตกต่างหลักระหว่างอาคารเตี้ย อาคารสูง และโครงสร้างพิเศษ อยู่ที่วิธีหาค่า C_e และ C_g ดังอธิบายในหัวข้อถัดไป

ค่าประกอบความสำคัญของแรงลม (I_w) แบ่งตามประเภทความสำคัญของอาคาร 4 ระดับ (น้อย ปกติ มาก สูงมาก) ตามผลกระทบหากอาคารพังทลาย เช่น โรงพยาบาลและสถานีดับเพลิงจัดเป็นประเภทความสำคัญสูงมาก:

ประเภทความสำคัญ	Iw — สภาวะจำกัดด้านกำลัง	Iw — สภาวะจำกัดด้านการใช้งาน
น้อย (เกษตรกรรม อาคารชั่วคราว)	0.8	0.75
ปกติ	1.0	0.75
มาก (ชุมนุมคน >300 คน, โรงเรียน, มหาวิทยาลัย)	1.15	0.75
สูงมาก (โรงพยาบาล สถานีดับเพลิง โรงไฟฟ้า)	1.15	0.75

มาตรฐานแบ่งพื้นที่ประเทศไทยออกเป็น 5 กลุ่มความเร็วลมอ้างอิง (V̄) ตามค่าความเร็วลมที่คาบเวลากลับ 50 ปี (V₅₀) และค่าประกอบได้ฝุ่น (T_F — ใช้คูณ V₅₀ สำหรับอาคารประเภทความสำคัญสูงมากในสภาวะจำกัดด้านกำลัง):

กลุ่ม	V50 (ม./วินาที)	TF	ตัวอย่างพื้นที่
1	25	1.0	กรุงเทพฯและภาคกลางส่วนใหญ่, ภาคตะวันออก, ภาคตะวันออกเฉียงเหนือส่วนใหญ่, ภาคเหนือตอนล่าง
2	27	1.0	บางอำเภอของภาคเหนือตอนบน (เช่น แพร่ ลำปาง ลำพูน น่าน) และภาคตะวันออกเฉียงเหนือตอนบน (เช่น นครพนม มุกดาหาร หนองคาย อุบลราชธานี)
3	29	1.0	ภาคเหนือตอนบนสุด (เชียงใหม่ เชียงราย แม่ฮ่องสอน พะเยา)
4A	25	1.2	ภาคใต้ฝั่งตะวันออก (เช่น ชุมพร นราธิวาส ปัตตานี พัทลุง ยะลา สงขลา และบางอำเภอของนครศรีธรรมราช/สุราษฎร์ธานี)
4B	25	1.08	ภาคใต้ฝั่งตะวันตกและพื้นที่ชายฝั่งอ่าวไทยตอนบน (เช่น กระบี่ ตรัง พังงา ภูเก็ต ระนอง สตูล เพชรบุรี ประจวบคีรีขันธ์)

V̄ = V₅₀ ใช้สำหรับออกแบบที่สภาวะจำกัดด้านการใช้งาน ส่วน V̄ = T_F·V₅₀ ใช้สำหรับสภาวะจำกัดด้านกำลัง — บางจังหวัด (ตาก นครศรีธรรมราช สุราษฎร์ธานี) มีการแบ่งกลุ่มความเร็วลมแยกตามอำเภอ จึงต้องตรวจสอบตารางฉบับเต็มในมาตรฐานเพื่อยืนยันกลุ่มที่ถูกต้องของพื้นที่ตั้งโครงการเสมอ

วิธีการอย่างง่าย (บทที่ 2 ของมาตรฐาน) ใช้กับระบบโครงสร้างหลักต้านทานแรงลมของอาคารเตี้ยและอาคารสูงปานกลางที่มีความสูงไม่เกิน 80 เมตร และไม่เกิน 3 เท่าของความกว้างประสิทธิผลที่น้อยที่สุด รวมถึงผนังภายนอกอาคารทุกประเภท

ค่าประกอบเนื่องจากสภาพภูมิประเทศ (C_e)

แบ่งภูมิประเทศเป็น 2 แบบ: แบบ A (พื้นที่โล่ง ชายฝั่งทะเล) และแบบ B (ชานเมือง พื้นที่มีต้นไม้ใหญ่หนาแน่น) — ค่า C_e ตามความสูงจากพื้นดิน:

ความสูงจากพื้นดิน	ภูมิประเทศแบบ A (โล่ง)	ภูมิประเทศแบบ B (ชานเมือง)
ไม่เกิน 6 ม.	0.90	0.70
เกิน 6 ถึง 10 ม.	1.00	0.70
เกิน 10 ถึง 20 ม.	1.15	0.82
เกิน 20 ถึง 30 ม.	1.25	0.92
เกิน 30 ถึง 40 ม.	1.32	1.00
เกิน 40 ถึง 60 ม.	1.43	1.13
เกิน 60 ถึง 80 ม.	1.52	1.24

อาคารที่ตั้งอยู่บริเวณเนินเขาหรือลาดชัน (อัตราส่วนความชันมากกว่า 1:10) ต้องปรับเพิ่มค่า C_e ด้วยค่าประกอบเนื่องจากสภาพภูมิประเทศลาดชัน (C_e*) ตามสมการเฉพาะที่กำหนดในมาตรฐาน เนื่องจากลมที่พัดผ่านเนินเขาและลาดชันทำให้ความเร็วลมเฉลี่ยเพิ่มขึ้นกว่าพื้นที่ราบ

ค่าประกอบเนื่องจากการกระโชกของลม (C_g)

สำหรับวิธีอย่างง่าย มาตรฐานกำหนดค่าคงที่ไว้โดยตรง ไม่ต้องคำนวณ: C_g = 2.0 สำหรับออกแบบโครงสร้างหลักต้านทานแรงลม (ยกเว้นป้ายและกำแพงให้ใช้ 2.35 ตามหัวข้อ 5), และ C_g = 2.5 สำหรับออกแบบโครงสร้างรองและผนังภายนอกอาคาร (cladding) ที่มีขนาดเล็ก เช่น ขนาดหน้าต่าง

ค่าสัมประสิทธิ์ของหน่วยแรงลม (C_p)

ค่า C_p ภายนอกขึ้นกับรูปทรงอาคาร อัตราส่วนความสูงต่อความกว้างของด้านที่แคบที่สุด และตำแหน่งบนผิวอาคาร (ผนังด้านต้นลมรับแรงดัน ผนังด้านท้ายลมและด้านข้างรับแรงดูด หลังคารับแรงดันหรือแรงดูดขึ้นกับความชัน) ค่าตัวเลขโดยละเอียดแสดงเป็นแผนภูมิสำหรับอาคารเตี้ยรูปทรงต่างๆ ในภาคผนวก ข.1 ของมาตรฐาน ส่วนค่าสัมประสิทธิ์ของหน่วยแรงลมภายใน (C_pi) แบ่งเป็น 3 กรณีตามลักษณะการรั่วซึม/ช่องเปิดของอาคาร ตั้งแต่ C_pi = -0.15 ถึง 0.0 (อาคารปิดทึบ) ไปจนถึง C_pi = -0.7 ถึง 0.7 (อาคารที่มีช่องเปิดขนาดใหญ่ เช่น โรงงานอุตสาหกรรม)

การรวมผลของแรงลมสำหรับอาคารสูงปานกลางและอาคารที่มีความสมมาตรทางโครงสร้าง มาตรฐานกำหนดให้พิจารณา 4 กรณีร่วมกัน ได้แก่ แรงลมเต็มพื้นผิว 100% ในทิศทางแกนหลักทีละทิศทาง, แรงลมเต็มพื้นผิว 75% พร้อมโมเมนต์บิด, แรงลม 75% เต็มพื้นผิวทั้งสองทิศทางพร้อมกัน (เพื่อคำนึงถึงลมที่พัดไม่ตรงแนวตั้งฉากผนัง) และแรงลม 75% พร้อมโมเมนต์บิดทั้งสองทิศทางพร้อมกัน เพื่อให้ครอบคลุมมุมปะทะต่างๆ ที่อาจก่อผลกระทบมากกว่าลมพัดตั้งฉากอาคารโดยตรง

วิธีการอย่างละเอียด (บทที่ 3-4 ของมาตรฐาน) บังคับใช้กับอาคารที่มีความสูงเกิน 80 เมตร หรือมีความสูงเกิน 3 เท่าของความกว้างประสิทธิผลที่น้อยที่สุด รวมถึงอาคารที่สั่นไหวง่าย (น้ำหนักเบา ความถี่ธรรมชาติต่ำ ความหน่วงต่ำ) วิธีนี้ต่างจากวิธีอย่างง่ายตรงที่ค่า C_e และ C_g ต้องคำนวณโดยพิจารณาผลไดนามิกของอาคารโดยตรง แทนการใช้ค่าคงที่

ค่าประกอบเนื่องจากสภาพภูมิประเทศ (C_e) — 3 ประเภทภูมิประเทศ

ความสูงจากพื้นดิน	แบบ A (โล่ง)	แบบ B (ชานเมือง)	แบบ C (ใจกลางเมืองใหญ่)
ไม่เกิน 10 ม.	1.00	0.50	0.40
เกิน 10-20 ม.	1.21	0.63	0.40
เกิน 20-40 ม.	1.47	0.89	0.49
เกิน 40-80 ม.	1.79	1.25	0.81
เกิน 80-120 ม.	2.01	1.54	1.09
เกิน 120-160 ม.	2.17	1.77	1.34
เกิน 160-200 ม.	2.31	1.98	1.57
เกิน 200-250 ม.	2.46	2.22	1.84
เกิน 250-300 ม.	2.50	2.43	2.10

ภูมิประเทศแบบ C ใช้เฉพาะบริเวณศูนย์กลางเมืองใหญ่ที่มีอาคารสูงตั้งหนาแน่น (อาคารไม่น้อยกว่าร้อยละ 50 ในบริเวณสูงเกิน 4 ชั้น) และต้องพิจารณาความรอบคอบเพิ่มเติมเรื่องช่องลมที่เกิดจากการสร้างอาคารและระลอกลมจากอาคารสูงข้างเคียง

ค่าประกอบเนื่องจากการกระโชกของลม (C_g) — คำนวณจากการตอบสนองไดนามิก

ต่างจากวิธีอย่างง่าย ค่า C_g สำหรับอาคารสูงคำนวณจากสมการ C_g = 1 + g_p(σ/μ) โดย g_p คือค่าประกอบเชิงสถิติเพื่อปรับค่ารากกำลังสองเฉลี่ยให้เป็นค่าสูงสุด และ σ/μ คำนวณจากตัวแปรที่สะท้อนพฤติกรรมพลศาสตร์ของอาคารโดยตรง ได้แก่ ค่าประกอบการตอบสนองแบบกึ่งสถิตต่อการแปรปรวนของลม (B — ฟังก์ชันของอัตราส่วนความกว้างต่อความสูง W/H), ตัวคูณลดเนื่องจากขนาดของอาคาร (s), อัตราส่วนพลังงานของการแปรปรวนของลม ณ ความถี่ธรรมชาติของอาคาร (F), ความถี่ธรรมชาติของอาคาร (n_D — สำหรับอาคารคอนกรีตเสริมเหล็กประมาณได้จากสูตร n_D ≈ 44/H) และอัตราส่วนความหน่วง (β — โดยทั่วไปอยู่ระหว่าง 0.005-0.015 สำหรับอาคารโครงสร้างเหล็กและคอนกรีตเสริมเหล็ก ขึ้นกับระดับการสั่นไหว) เนื่องจากตัวแปรเหล่านี้ขึ้นกับคุณสมบัติพลศาสตร์เฉพาะของอาคารแต่ละหลัง การคำนวณจึงต้องทำโดยวิศวกรที่มีความเข้าใจพลศาสตร์โครงสร้างและใช้แบบจำลองที่เหมาะสม

การควบคุมการโก่งตัวและการสั่นไหว

ระยะโก่งตัวด้านข้างสูงสุดที่ยอดอาคาร (Δ) ภายใต้แรงลมสถิตเทียบเท่าที่สภาวะจำกัดด้านการใช้งาน (I_w = 0.75) ต้องไม่เกิน 1/500 ของความสูงอาคาร ส่วนการสั่นไหวของอาคาร (building motion) ที่ผู้ใช้อาคารรู้สึกได้ ควบคุมด้วยเกณฑ์อัตราเร่งสูงสุดในแนวราบที่ยอดอาคาร โดยต้องไม่เกิน 0.15 เมตร/วินาที² สำหรับอาคารที่พักอาศัย หรือ 0.25 เมตร/วินาที² สำหรับอาคารพาณิชย์ ทั้งในทิศทางลมและทิศตั้งฉากกับทิศทางลม

การสั่นไหวในทิศตั้งฉากกับทิศทางลมและโมเมนต์บิด (บทที่ 4)

สำหรับอาคารที่มีอัตราส่วนความสูงต่อ √(WD) ตั้งแต่ 3 ขึ้นไป (อาคารเพรียว) มาตรฐานกำหนดให้คำนวณแรงลมและการตอบสนองในทิศตั้งฉากกับทิศทางลมเพิ่มเติม (across-wind response) ซึ่งเกิดจากการหลุดของกระแสวนอากาศ (vortex shedding) ที่ไหลผ่านอาคาร ผลของแรงลมด้านนี้ในอาคารเพรียวมากอาจมีนัยสำคัญไม่น้อยกว่าแรงลมในทิศทางลมโดยตรง พร้อมกันนี้ต้องคำนวณโมเมนต์บิดสถิตเทียบเท่า (M_T) ที่เกิดจากการกระจายตัวไม่สมมาตรของแรงลมรอบอาคารด้วย

การทดสอบในอุโมงค์ลม (บทที่ 5)

มาตรฐานยอมรับการทดสอบแบบจำลองอาคารในอุโมงค์ลมเป็นทางเลือกเพิ่มเติมหรือทดแทนการคำนวณตามสูตร โดยเฉพาะอาคารสูงพิเศษ อาคารรูปทรงไม่ปกติ หรืออาคารที่ตั้งอยู่ในสภาพภูมิประเทศที่ซับซ้อนซึ่งมาตรฐานการคำนวณไม่ครอบคลุม เช่น ช่องลมเฉพาะที่ (local channel) หรือผลกระทบจากอาคารข้างเคียง

ป้ายและกำแพง (แผ่นเรียบตั้งอิสระที่ไม่มีผนังปิดล้อม) ใช้สมการหลักเดียวกับวิธีอย่างง่าย (p = I_w·q·C_e·C_g·C_p) แต่มีข้อกำหนดค่า C_g และ C_p เฉพาะที่แตกต่างจากอาคารทั่วไป เนื่องจากป้ายเป็นแผ่นบางที่ไวต่อการกระโชกของลมมากกว่าผนังอาคาร

ค่าประกอบเนื่องจากการกระโชกของลม

กำหนดค่าคงที่ C_g = 2.35 สำหรับป้ายและกำแพงโดยเฉพาะ (สูงกว่าค่า 2.0 ที่ใช้กับโครงสร้างหลักอาคารทั่วไป)

ค่าสัมประสิทธิ์ของหน่วยแรงลม (C_p)

C_p ของป้ายคำนวณจากค่าสัมประสิทธิ์หน่วยแรงลมเฉลี่ย (C_pa) ซึ่งขึ้นกับสัดส่วนรูปร่างของป้าย 2 อัตราส่วน คือ b/d (ความกว้างต่อความลึกของป้ายในแนวราบ — โดยทั่วไปป้ายบางจึงมีค่ามาก) และ d/h (ความสูงของแผ่นป้ายต่อความสูงรวมจากพื้นถึงขอบบน — เมื่อ d/h = 1.0 หมายถึงกำแพงหรือป้ายที่ตั้งขึ้นจากพื้นโดยตรง ไม่มีช่องว่างใต้ป้าย) ค่า C_pa ตามมาตรฐานอยู่ในช่วง 1.15 ถึง 1.65 โดยค่าสูงสุดเกิดกับป้ายที่มี d/h น้อย (ป้ายแคบสูง มีช่องว่างใต้ป้ายมาก) และค่าต่ำสุดเกิดกับกำแพงหรือป้ายที่ตั้งจากพื้น (d/h = 1.0) ที่มีสัดส่วนกว้างมาก (b/d ≥ 5)

มาตรฐานกำหนดให้ตรวจสอบ 3 กรณีทิศทางลม: ลมตั้งฉากกับแผ่นป้าย (θ = 0°) ซึ่ง C_p มีค่าสม่ำเสมอเท่ากับ C_pa ทั่วทั้งแผ่นป้าย และ ลมทำมุมเฉียง 45° กับแผ่นป้าย (θ = ±45°) ซึ่ง C_p ไม่สม่ำเสมอ — แบ่งความกว้างป้ายออกเป็น 3 ส่วนเท่ากัน โดยส่วนขอบด้านที่ลมเข้าปะทะก่อนรับค่า C_p = 1.9C_pa (สูงกว่าค่าเฉลี่ยมาก) ส่วนกลางรับค่า C_p = C_pa และส่วนขอบอีกด้านรับเพียง C_p = 0.1C_pa ทั้งนี้ต้องตรวจสอบทั้งกรณีลมเฉียงจากด้านซ้ายและด้านขวา เพื่อหาตำแหน่งวิกฤตของโครงสร้างรองรับป้าย (เสาและฐานราก) เนื่องจากแรงเฉพาะจุดที่ขอบป้ายอาจสูงกว่าแรงลมเฉลี่ยเกือบ 2 เท่า

มาตรฐานนี้ครอบคลุมอาคารรูปทรงปกติทั่วไปตั้งแต่อาคารเตี้ยจนถึงอาคารสูง แต่ไม่ครอบคลุมโครงสร้างที่มีลักษณะพิเศษหรือมีการตอบสนองต่อแรงลมรุนแรงกว่าปกติ เช่น ปล่องควันที่มีความสูงชะลูดมาก สะพานช่วงยาว หรือสภาพภูมิประเทศที่มีลักษณะพิเศษ เช่น ช่องลมเฉพาะที่หรือผลของอาคารข้างเคียง ซึ่งกรณีเหล่านี้จำเป็นต้องใช้การทดสอบในอุโมงค์ลมตามบทที่ 5 แทนการคำนวณตามสูตร

FacebookYouTube