บทที่ 1
บทนำ
ความเจริญก้าวหน้าทางเทคโนโลยีการก่อสร้างและวัสดุศาสตร์ทำให้ในปัจจุบันอาคารและสิ่งก่อสร้างต่างๆ ทางวิศวกรรม มีความสูงและมีความชะลูดมากขึ้น อีกทั้งน้ำหนัก
และความหน่วงต่อการสั่นไหวน้อยลง จึงทำให้มีการสั่นไหวได้ง่าย อีกทั้งแรงลมเป็นปัจจัยหลักที่เกี่ยวข้องในการออกแบบด้วยความที่อาคารยิ่งสูงขึ้นนั้นความเร็วลมจะมีผลมากขึ้นตาม
และอาจทำให้ผู้ใช้อาคารรู้สึกได้ถึงการสั่นไหวและความไม่ปลอดภัยต่าง ๆ
ซึ่งการสั่นสะเทือนที่เกิดขึ้นอาจก่อให้เกิดการวิบัติเนื่องจากการกำทอนไปสอดคล้องกับความถี่ธรรมชาติและความล้าของวัสดุ
1.1 ความสำคัญของปัญหา
ในปัจจุบันวิวัฒนาการด้านการสร้างอาคารมีการออกแบบอาคารที่มีความสูงมากขึ้นเรื่อยๆ จึงจำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องทราบถึงผลกระทบของแรงต่าง ๆ
ที่กระทำต่อโครงสร้างอาคารเพื่อทำให้องค์อาคารที่ได้ออกแบบให้มีความสูงมาก ๆ
สามารถต้านทานแรงกระทำต่อโครงสร้างได้
ซึ่งแรงที่เป็นปัจจัยสำคัญต่อการออกแบบโครงสร้างอาคารสูง ก็คือแรงลม ซึ่งลมคือการเคลื่อนที่ของอากาศจากความไม่สม่ำเสมอของความร้อนที่ผิวโลก
และลมจะเคลื่อนที่จากอุณหภูมิสูงไปอุณหภูมิต่ำ (วิกิพีเดีย สารานุกรมเสรี, 2554) ลมจะเกิดการเคลื่อนที่และเกิดความเร็วลม
จึงทำให้ส่งผลกระทบต่อองค์อาคารที่มีการออกแบบให้มีความสูงและ Slender ซึ่งจะทำให้เกิดการแอ่นตัว (Deflection)
หากออกแบบมาโดยไม่คำนึงถึงแรงลมนั้นจะทำให้
ผู้ใช้อาคารรู้สึกไม่ปลอดภัยต่อการใช้อาคารและทำให้ส่งผลกระทบต่อประโยชน์ใช้สอยของอาคาร
ดังนั้นการออกแบบจึงต้องคำนึงถึงความปลอดภัยและความแข็งแรงขององค์อาคารเป็นหลัก
โดยคำนึงถึงปัจจัย
มาตรฐานพฤติกรรมและความรู้พื้นฐานประเภทของโครงสร้างอาคารสูงแบบต่าง ๆ
ที่มีผลต่อการออกแบบอาคารต้านทานแรงลม
เช่น การออกแบบให้รูปทรงมีความสามารถในการสลายแรงลมที่มาปะทะกับองค์อาคาร
การเพิ่ม Stiffness และการเพิ่มความหน่วงให้กับองค์อาคารเพื่อจะทำให้องค์อาคารสามารถต้านทานแรงลมที่อาจเกิดขึ้นได้
จากเหตุผลดังกล่าวเพื่อให้ทราบถึงข้อมูลพื้นฐานและปัจจัยที่สำคัญในการออกแบบอาคารต้านทานแรงลม
รวมถึงการศึกษาและวิเคราะห์พฤติกรรมการโยกตัวของอาคารเมื่อรับแรงลม ซึ่งเป็นส่วนสำคัญที่ทำให้วิศวกรเข้าใจถึงปัญหาและสามารถหาแนวทางแก้ไขและออกแบบได้อย่างเหมาะสมมากยิ่งขึ้น จึงได้มีการจัดทำโครงงานนี้ขึ้น
เพื่อช่วยในการออกแบบอาคารต้านทานแรงลม
1.2 วัตถุประสงค์ของโครงงาน
1. ศึกษาหลักการปรับแต่งรูปทรงอาคารสูง
เพื่อลดผลของแรงลม
2. ศึกษาการเลือกระบบโครงสร้างอาคารสูงประเภทต่าง
ๆ เพื่อต้านทานแรงลม
3. ศึกษาหลักการลดการสั่นไหวของอาคารสูง
ภายใต้แรงลม โดยการเพิ่มความหน่วงให้กับอาคาร
4. ศึกษามาตรฐานที่เกี่ยวข้องกับการออกแบบอาคารสูงต้านทานแรงลม
ขอบเขตของโครงงาน
1. ศึกษาข้อมูลพื้นฐานของแรงลม
ตลอดจนศึกษาพฤติกรรมแรงลมที่ส่งผลต่อรูปทรงอาคาร
2. หลักการปรับแต่งรูปทรงอาคาร
การเลือกระบบโครงสร้างอาคาร
3. การเพิ่มความหน่วงในกับองค์อาคาร
เพื่อลดการสั่นไหวของโครงสร้างอาคารสูง โดยระบบควบคุมการสั่นสะเทือนโดยใช้มวลหน่วง
แบบ TMD และ TLD เท่านั้น
4. มาตรฐานที่ใช้ออกอาคารสูงที่สามารถต้านทานแรงลมในประเทศไทยเท่านั้น
1.3 ผลที่คาดว่าจะได้รับจากการทำโครงงาน
1. มีความรู้ความเข้าใจเกี่ยวกับพลศาสตร์และพฤติกรรมของแรงลม
2. มีความรู้ความเข้าใจปัจจัยที่มีผลต่อการออกแบบอาคารต้านทานแรงลม
เช่น การปรับเปลี่ยนรูปทรงอาคาร
สูงเพื่อลดผลของแรงลม,
การเลือกระบบโครงสร้างอาคารสูง หลักการลดการสั่นไหวของอาคารสูง
โดยการเพิ่มความหน่วง
3. ได้เรียนรู้มาตรฐานที่เกี่ยวข้องกับการออกแบบอาคารต้านทานแรงลมในประเทศไทย
4. โครงงานนี้สามารถเป็นแนวทางให้กับผู้ที่ศึกษาและสนใจได้
