Application of 3 Sec Gust Wind Speed
ในหลายบทความที่ผ่านมา ผมพยายามชี้ให้เห็นว่าลมนั้นมีพลังงานอยู่ที่คาบค่อนข้างสูงมาก อาจจะหลายสิบไปถึงร้อยวินาที ซึ่งเห็นได้ชัดเมื่อไปดูที่ Wind Spectrum ดังนั้นลมจึงมีผลทางพลศาสตร์ค่อนข้างน้อยต่อโครงสร้างตึกหรืออาคารที่มีความสูงไม่มาก เนื่องจากโครงสร้างพวกนี้มีคาบธรรมชาติค่อนข้างต่ำ ยิ่งอาคารไม่กี่ชั้นนั้นอาจจะมีคาบธรรมชาติไม่ถึงหนึ่งวินาที ทำให้มันห่างจากคาบที่มีพลังงานมากของลมค่อนข้างเยอะ โอกาสที่มันจะทำให้เกิดการขยายทางพลศาสตร์ต่อโครงสร้างขนาดเล็กๆ จึงน้อยมากถึงมากที่สุด
เนื่องจากโค๊ดในบ้านเราอย่าง มยผ 1311 นั้นให้คำนวณเริ่มต้นจากค่า Mean Wind Speed ที่ 1 ชม ซึ่งยังไม่ใช่ค่าสูงสุดทางสถิติและยังไม่มีผลทางพลศาสตร์ ซึ่งการจะไปให้ถึงแรงลมออกแบบ ต้องคำนวณค่า Cg หรือ ตัวประกอบจากการกระโชกของลม หรือ Gust Response Factor เข้าไปคูณที่แรงลมที่คำนวณจากความเร็วลม 1 ชม
ซึ่งค่า Cg นี้ นั้นรวมทั้งผลทางสถิติและส่วนขยายทางพลศาสตร์ แต่อย่างไรก็ดีมันคำนวณได้ค่อนข้างยากพอสมควร และที่สำคัญคือมันตีความในเชิงพลศาสตร์โครงสร้างยากเพราะมันรวมหลายอย่างเข้ามาด้วยกัน
อย่างที่อธิบายไปในบทความที่แล้ว ถ้าเราไปดูใน ASCE 7 ซึ่งเลือกใช้ Dynamic Amplification Factor (DAF) เป็นตัวคูณ ค่า DAF นี้นั้นอธิบายในเชิงพลศาสตร์โครงสร้างได้ตรงไปตรงมา คือถ้าสูงกว่า 1 แสดงว่าเข้าใกล้ Resonance มันจึงขยายขึ้น ถ้าเข้าใกล้ 1 แสดงว่าโครงสร้างมีพฤติกรรมแบบสถิต หรือแรงมาเท่าไรก็เท่านั้นไม่เกิดการขยาย (DAF น้อยกว่า 1 ก็มี แต่ขอละไว้เนื่องจากเจอได้ยากจากผลของลม)
การที่ ASCE 7 เลือกใช้ DAF เป็นตัวคูณ ทำให้เค้าต้องเริ่มแรงลมมาจากความเร็วลมแบบ 3 Sec Gust หรือ ก็คือเค้าแยกผลทางสถิติออกจากผลทางพลศาสตร์ โดยผลทางสถิติถูกรวมเข้าไปในการที่ใช้ลม 3 วินาที ส่วนผลทางพลศาสตร์ถูกแยกออกมาไว้ที่ค่า DAF
ดังนั้นจากรูปที่ 1 มยผ 1311 เลือกที่จะไปหาแรงลมออกแบบโดยใช้ค่า Cg คูณด้วยแรงลมที่คำนวณจากความเร็วลมที่ 1 ชม ซึ่งจะเท่ากับ ASCE 7 ที่ใช้ DAF คูณด้วยแรงลมที่คำนวณจากความเร็วลมที่ 3 วินาที
เนื่องจากค่า DAF หรือส่วนขยายทางพลศาสตร์สำหรับอาคารเตี้ยๆ นั้นต่ำมากจนเข้าใกล้ 1.0 เพราะคาบธรรมชาติมันห่างจาก Dominant Period ของลมเยอะมาก เราจึงอาจคิด DAF เป็น 1 ไปเลยก็ได้ สุดท้ายแรงลมออกแบบจาก ASCE 7 จึงเท่ากับแรงที่คำนวณจากความเร็วลมที่ 3 วินาที
สรุปก็คือ สำหรับอาคารเตี้ยๆนั้น ค่า Cg คูณด้วยแรงลมที่คำนวณจากความเร็วลมที่ 1 ชม ใน มยผ 1311 จะประมาณเท่ากับ แรงที่คำนวณจากความเร็วลมที่ 3 วินาที
เมื่อเราได้ข้อสรุปแบบนี้ เราจะพบว่าเราคำนวณแรงลมได้ง่ายขึ้นมากๆ เนื่องจากการแปลงความเร็วลม 1 ชม เป็นความเร็วลม 3 วินาที นั้นง่ายกว่าการคำนวณค่า Cg เยอะมาก โดยเพียงคูณด้วยค่า 1.52 แล้วนำไปใช้เลยเท่านั้น
ลองมาดูตัวอย่างที่ 3 ใน มยผ 1311 ซึ่งเป็นอาคารสูง 180 ม มีคาบธรรมชาติสูงถึง 4 วินาที จะเห็นว่าถ้าคำนวณแรงลมจากความเร็วลมที่ 3 วินาทีนั้น ยังได้ค่าสูงกว่าการคำนวณปกติที่ต้องคำนวณจากความเร็วลม 1 ชม และหา Cg มาคูณ ซึ่งค่อนข้างยากและเสียเวลา
การที่โครงสร้างที่มีคาบธรรมชาติสูงถึง 4 วินาที และคำนวณด้วยวิธีละเอียดยังได้แรงลมออกแบบใกล้เคียงกับแรงลมที่คำนวณด้วยความเร็วลม 3 วินาที แสดงให้เห็นว่า DAF ของโครงสร้างนี้ใกล้เคียง 1 มาก ดังนั้นอาคารที่เตี้ยกว่านี้หรือมีคาบธรรมชาติน้อยกว่านี้ การคำนวณแรงลมออกแบบด้วยความเร็วลม 3 วินาที เลย จึงยังคงให้ผลที่ปลอดภัยเสมอ
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2024 Blockdit
