การคำนวณแรงลมของอาคารเตี้ยหลังคาทรงจั่วและโค้งโดยการทดสอบแบบจำลองในอุโมงค์ลม

นรวิชญ์ มั่นศิลป์; จิรวัฒน์ จันทร์เรือง; วิโรจน์ บุญญภิญโญ

ผู้แต่ง

นรวิชญ์ มั่นศิลป์ นักศึกษา, คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์, เลขที่ 99 หมู่ 18 ถ. พหลโยธิน ต. คลองหนึ่ง อ. คลองหลวง จ. ปทุมธานี 12120
จิรวัฒน์ จันทร์เรือง อาจารย์, คณะวิศวกรรมศาสตร์และสถาปัตยกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคล ตะวันออก วิทยาเขตอุเทนถวาย, 225 ถ.พญาไท แขวงปทุมวัน เขตปทุมวัน กทม. 10330
วิโรจน์ บุญญภิญโญ อาจารย์, คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์, เลขที่ 99 หมู่ 18 ถ. พหลโยธิน ต. คลองหนึ่ง อ. คลองหลวง จ. ปทุมธานี 12120

คำสำคัญ:

แรงลม, อาคารเตี้ย, การทดสอบแบบจำลองในอุโมงค์ลม, มาตรฐานการคำนวณแรงลม

บทคัดย่อ

งานวิจัยนี้ศึกษาผลของแรงลมที่กระทำต่ออาคารเตี้ยหลังคาจั่วความชัน 18.4^o และ 26.7^o และหลังคาโค้งความชันเทียบเท่า 18^o โดยทดสอบแบบจำลองสัดส่วน 1:80 ในอุโมงค์ลม เพื่อประเมินพฤติกรรมทางอากาศพลศาสตร์ 3 รูปแบบ ได้แก่ 1) ค่าสัมประสิทธิ์หน่วยแรงลมเฉพาะที่ 2) ค่าสัมประสิทธิ์หน่วยแรงลมเฉลี่ยบนพื้นผิวทั้งหมดแต่ละด้าน และ 3) ค่าสัมประสิทธิ์หน่วยแรงลมเฉลี่ยตามพื้นที่รับลมของโซนต่าง ๆ ในแต่ละด้านของแบบจำลอง ซึ่งประยุกต์ใช้แผนภูมิ โวโรนอยในการคำนวณพื้นที่รับลมอย่างเป็นระบบ ผลการศึกษาพบพฤติกรรมแรงลมที่แตกต่าง กันอย่างชัดเจนระหว่างหลังคาจั่วและหลังคาโค้ง สำหรับหลังคาจั่ว ค่าสัมประสิทธิ์หน่วยแรงลมเฉลี่ยบนพื้นผิวมีแนวโน้มสอดคล้องกับมาตรฐาน มยผ.1311-50 และ ASCE 7-22 อย่างไรก็ตาม ในบริเวณวิกฤตของหลังคาจั่ว 18.4^o พบว่ามาตรฐาน มยผ.1311-50 ให้ค่าหน่วยแรงลมออกแบบโครงสร้างรองต่ำกว่าผลการทดสอบ ขณะที่มาตรฐาน ASCE 7-22 ให้ผลสอดคล้องกับข้อมูลทดลองได้ดีกว่า นอกจากนี้ งานวิจัยนี้ยังช่วยเสริมสร้างองค์ความรู้เกี่ยวกับพฤติกรรมแรงลมบนหลังคาโค้งซึ่งยังไม่มีระบุในมาตรฐาน มยผ.1311-50

เอกสารอ้างอิง

Al-Chalabi R, Elshaer A. Aerodynamic mitigation of low-rise building with complex roof geometry. Frontiers in Built Environment 2023;9:1200383. doi: 10.3389/fbuil.2023.1200383.

Ho TCE, Surry D, Morrish D, Kopp GA. The UWO contribution to the NIST aerodynamic database for wind loads on low buildings: part 1 archiving format and basic aerodynamic data. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics 2005;93(1):1-30.

American Society of Civil Engineers. ASCE/SEI 7-02. Minimum design loads for buildings and other structures. Reston, VA: American Society of Civil Engineers; 2002.

Tamura Y. Aerodynamic database of low-rise buildings [Internet]. Tokyo: Tokyo Polytechnic University; 2012 [cited 2026 Jun 20]. Available from: http://www.wind.arch.t-kougei.ac.jp/info_center/windpressure/lowrise/mainpage.html.

American Society of Civil Engineers. ASCE/SEI 7-22. Minimum design loads for buildings and other structures. Reston, VA: American Society of Civil Engineers; 2022.

American Society of Civil Engineers. ASCE/SEI 7-16. Minimum design loads for buildings and other structures. Reston, VA: American Society of Civil Engineers; 2016.

Department of Public Works and Town & Country Planning. DPT 1311-50. Standard for wind load calculation and building response. Bangkok: Department of Public Works and Town & Country Planning; 2007. (In Thai).

Zhang Q, Peng M, Yao J, Zhou Y, Huang J. Numerical simulation study on continuous span variable cross-section arched roof. Journal of Theoretical and Applied Mechanics. 2025;63(2):331-48. doi: 10.15632/jtam-pl/200390.

Wood G, Lynar A. Codification of wind loads on curved-roofed structures. Proceedings of the 19th Australasian Wind Engineering Workshop; 2018 Apr 4-6; Torquay, Victoria, Australia.

Gierson ML, Phillips BM, Duthinh D, Ayyub BM. Wind-pressure coefficients on low-rise building enclosures using modern wind-tunnel data and Voronoi diagrams. ASCE-ASME Journal of Risk and Uncertainty in Engineering Systems, Part A: Civil Engineering 2017;3(4):04017010. doi: 10.1061/AJRUA6.0000915.

Uematsu Y, Yamamura R. Wind loads for designing the main wind-force resisting systems of cylindrical free-standing canopy roofs. Technical Transactions 2019;116(7):125-36. doi: 10.4467/2353737XCT.19.076.10727.

Natalini MB, Morel C, Natalini B. Mean loads on vaulted canopy roofs. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics 2013;119:102-13.

Macdonald PA, Kwok KC, Holmes JD. Wind loads on circular storage bins, silos and tanks: I. point pressure measurements on isolated structures. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics 1988;31(2-3):165-87.

Delaunay B. On the empty sphere. Bulletin of the Academy of Sciences of the USSR 1934;7(6):793–800.

Duthinh D, Main JA, Phillips BM. NIST technical note 1903. Methodology to analyze wind pressure data on components and cladding of low-rise buildings. Gaithersburg (MD): National Institute of Standards and Technology; 2015.

Canadian Commission on Building and Fire Codes, National Research Council Canada. NBCC-2020. National Building Code of Canada 2020. Ottawa: National Research Council Canada; 2020.