การศึกษาแบบจำลองสำหรับแรงลมและแรงแผ่นดินไหว สำหรับพระราชบัญญัติควบคุมอาคารในประเทศไทย

Abstract

งานวิจัยนี้เป็นการพัฒนาแบบจำลองการออกแบบโครงสร้างเพื่อรับแรงลม และแผ่นดินไหวในประเทศไทย ตามสกาหภูมิประเทศ ภูมิอากาศ และลักษณะการก่อสร้างในประเทศไทย การศึกษาจะใช้วิธีการหาแรงเทียบเท่าเพื่อวิเคราะห์โครงสร้างด้วยวิธีสถิตย์ที่สะดวกและรวดเร็วแทนวิธีพลศาสตร์ที่ยาก และเสียเวลามากกว่า เริ่มแรกของการวิจัยได้กำหนดลักษณะโครงสร้างอาคารที่สอดคล้องกับวิธีการก่อสร้างในประเทศไทยออกเป็น 2 กลุ่ม คือ อาคารตํ่ามีความสูงไม่เกิน 10 ชั้น และกลุ่มอาคารสูงซึ่งแยกเป็น 3 ระดับ คือ 20 ชั้น 30 ชั้น และ 40 ชั้นเพื่อศึกษาความถี่ธรรมชาติของอาคารด้วยวิธีการทางพลศาสตร์ ซึ่งสามารถแปลงเป็นคาบของโครงสร้างได้ แล้วจึงนำไปวิเคราะห์หาการสนองตอบทางโครงสร้างในรูปของการขยับตัว แรงเฉือน และแรงดัดจากแรงลม และแรงจากแผ่นดินไหว ได้กำหนดการพัฒนาแบบจำลองในการหาแรงสถิตเทียบเท่าแทนวิธีทางพลศาสตร์นั้น ได้กำหนดตัวแปรหลักด้วยความสูงของอาคารและสติฟเนสของโครงสร้าง ขอบข่ายของการศึกษาได้กำหนดให้ระบบโครงสร้างเป็นคอนกรีตเสริมเหล็ก น้ำหนักของโครงสร้างแต่ละชั้น และความสูงระหว่างชั้นเท่ากันตลอดความสูงของอาคาร ผลของการศึกษาคาบของโครงสร้างพบว่าความสูงมีอิทธิพลสูงสุด และสติฟเนสโครงสร้างมีอิทธิพลเป็นรอง และการศึกษามิได้พิจารณาตัวแปรจากน้ำหนักหรือมวลของโครงสร้าง ซึ่งคาบของโครงสร้างตามความสูงอาจคาดคะเนอย่างง่ายที่ 0.10 วินาทีต่อชั้น หรือ 0.028 วินาทีต่อเมตร หรือสามารถคำนวณให้ละเอียดขึ้นจากสูตร T = 0.034 H096 เมื่อ T คือ คาบของโครงสร้างมีหน่วยเป็นวินาที และ H คือ ความสูงของอาคารมีหน่วยเป็นเมตร และคาบของโครงสร้างตามสติฟเนสของโครงสร้าง อาจพิจารณาในสัดส่วนของผนังรับแรงเฉือนต่อโครงเฟรม ด้วยตัวคุณเทียบกับคาบเมื่อให้ผนังรับแรงเฉือนทั้งหมด การพัฒนาแบบจำลองสำหรับแรงลมได้ใช้สเปกตรัมความเร็วลมของ Hino แทนลักษณะลมในประเทศไทยร่วมกับพฤติกรรมทางโครงสร้างทางพลศาสตร์ด้วยคาบของโครงสร้าง สามารถศึกษาลักษณะการกรรโชกของลมที่มีผลต่อการสนองตอบทางโครงสร้างแล้วกำหนดตัวประกอบการกรรโชกโดยจัดให้เป็นฟังก์ชันของความสูง สเปกตรัมของแรง และความดันของลม และได้สร้างกราฟเพื่อการออกแบบตามสัดส่วนความกว้างต่อความสูง ( b / H ) หาแรงลมสถิตเทียบเท่า ผลของการศึกษาการตอบสนองทางโครงสร้างในรูปของการขยับตัวแรงเฉือน และแรงดัดพบว่าได้ผลคล้องจองกับที่ในทุกระดับความสูงของอาคาร ยกเว้นเฉพาะในกรณีของอาคารสูงเกินกว่า 40 ชั้นที่มีความคลาดเคลื่อนของแรงดัดเกินกว่า 20 % การพัฒนาแบบจำลองแรงจากแผ่นดินไหวด้วยสเปกตรัมความเร่งของนพดลร่วมกับการคาดคะเนลาบทางโครงสร้างตามวิธีที่กำหนด จะสามารถหาแรงเทียบเท่าจากแผ่นดินไหวแปรตามความสูงได้ การวิเคราะห์โครงสร้างโดยวิธีสถิตย์จะให้ค่าสนอง ตอบทางโครงสร้างในรูปของการขยับตัวแรงเฉือน และแรงตัด ที่ความสูงอาคาร 10 ชั้น, 20 ชั้นและ 30 ชั้น ให้ผลคลาดเคลื่อนไม่เกิน 10 % แต่สำหรับอาคารสูง 40 ชั้นความคลาดเคลื่อนของแรงเฉือนและแรงดัดเกินกว่า 15 % จึงอาจพิจารณาใช้การวิเคราะห์แบบ พลศาสตร์แทน ผลจากการศึกษาวิจัยแบบจำลองของแรงลมและแผ่นดินไหวในประเทศไทยจะสามารถเสนอแนะเป็นข้อกำหนดในพระราชบัญญัติควบคุมอาคารได้ด้วยความปลอดภัย สำหรับอาคารที่สูงไม่เกิน 40 ชั้น