Wind Load for Industrial Buildings and Warehouses
September 29, 2022
Why ASCE 7-05 vs. 7-16
DPT 1311-50
Why ASCE 7-05 vs. 7-16
ASCE 7-05
#WeLoveSteelConstruction
การออกแบบแรงลม
สําหรับโรงงาน
อุตสาหกรรมและ
คลังสินค้า
#WeLoveSteelConstruction
1
2
Why ASCE 7-05 vs. 7-16
DPT 1311-50
#WeLoveSteelConstruction
3
by We Love Steel Construction
#WeLoveSteelConstruction
4
1
Wind Load for Industrial Buildings and Warehouses
Why ASCE 7-05 vs. 7-16
September 29, 2022
Why ASCE 7-05 vs. 7-16
ASCE 7-05
#WeLoveSteelConstruction
ASCE 7-05
#WeLoveSteelConstruction
5
6
Why ASCE 7-05 vs. 7-16
Why ASCE 7-05 vs. 7-16
ASCE 7-05
#WeLoveSteelConstruction
#WeLoveSteelConstruction
ASCE 7-05
7
by We Love Steel Construction
ASCE 7-16
8
2
Wind Load for Industrial Buildings and Warehouses
September 29, 2022
Why ASCE 7-05 vs. 7-16
Mean Recurrence Interval (MRI)
#WeLoveSteelConstruction
ASCE 7-05
#WeLoveSteelConstruction
ASCE 7-16
MRI 25 years
MRI 50 years
MRI 100 years
MRI 100 years
MRI 25 years
Risk
Category 1
Risk
Category 2
Risk
Category 3
Risk
Category 4
9
MRI 50 years
MRI 100 years
MRI 100 years
Risk
Category 1
Risk
Category 2
Risk
Category 3
Risk
Category 4
10
Important Characteristics of Wind Load
Other Characteristics of Wind Load
• ทิศทางลม ลักษณะตามธรรมชาติของลมนันสามารถจะ
พั ดมาได้จากทุกทิศทุกทาง แม้ว่าในแต่ละภูมิภาคจะมี
ข้อมูลสถิติว่า ลมพั ดในทิศทางใดมากทีสุดด้วยความเร็ว
ลมเพี ยงใด ในช่วงฤดูใด
การพิจารณา
ทิศทางแรงลม
ทีกระทํากับตัว
อาคาร
ผู้ออกแบบต้องตระหนักว่า ลมสามารถพั ดมาได้จากทุก
ทิศทาง ทัง 360 องศา ซึงในทางปฏิบัติ การออกแบบจะ
พิ จารณา ทิศ N-S ทิศ E-W ทิศ NE-SW และทิศ NW-SE
ดังนัน กรณีการวิเคราะห์แรงลมจึงจะมีจํานวนมาก (ใช้
commercial software ช่วยการคํานวณให้รวดเร็ว)
• ขนาดของความดันลม เมือลมพั ดเข้าสู่พืนทีรับลม ก็จะ
เกิดแรงกระทําในรูปของ “ความดัน (แรงต่อพื นที)” โดย
ความดันลมนีโดยธรรมชาติจะไม่สมําเสมอ (uniform)
ด้วยลักษณะทางกายภาพทีลมเปนของไหล
• สิงกีดขวางลม ลักษณะทางภายภาพโดยรอบอาคาร ส่งผล
ต่อการกีดขวางทิศทางลม พื นทีทีเปดโล่งย่อมมีสิงกีดขวาง
น้อย แรงลมทีกระทําต่อตัวอาคารย่อมสูง ทังนีหากพิ จารณา
สิงกีดขวางในลักษณะ “ช่องลม” อาจให้ผลทีตรงกันข้าม
(เกิดแรงลมทีสูงขึน)
ขนาดของ
ความดันลม ที
พืนผิวรับลม
จะมากขึนบริเวณขอบมุมของพื นทีรับลม ซึงขนาดเพื อ
การประมาณการจะได้จากการทดสอบในอุโมงค์ลม แล้ว
แปรผลให้วิศวกรสามารถคํานวณออกแบบได้ง่าย ในรูป
สั มประสิ ทธิ (Cp) ซึงขึนกับรูปร่าง aerodynamic ของ
ตัวอาคาร
• ลมกรรโชก ด้วยลมมีลักษณะทีผันแปรตลอดเวลา จาก
หลากหลายปจจัย เช่น อุณหภูมิทเปลี
ี
ยนแปลง หรือการ
เปลียนทิศทางของลมในช่วงเวลาสันๆ อาจส่งผลให้เกิดลม
กรรโชก (gust) ได้ (เกิดในช่วงสันๆ ประมาณ 20 วินาที)
ขนาดช่องเปด
เช่น ประตู
หน้าต่าง
ถ้ามีน้อยมากๆ internal pressure จะน้อยมากๆ แต่
ปริมาณช่องเปดด้านต้นลมยิงใหญ่ internal pressure
ก็ยงเปนบวก
ิ
(+) ผลักผนังออกมาก ในทางกลับกัน หาก
ช่องเปดด้านท้ายลมมีขนาดใหญ่ ก็ยิงทําให้ internal
pressure เปนลบ (-) ดูดผนังเข้าสู่ ตัวอาคารมาก
• ความเร็วลม เปนผลโดยตรงต่อความดันลมทีกระทํากับตัว
อาคาร ยิงความเร็วลมมากความดันลมยิงมาก (เปนทวีคูณ)
ทังนีข้อมูลความเร็วลมอาจเปนข้อมูลเฉลียในช่วงเวลาสั นๆ
(เช่น 3 วินาที) หรืออาจเฉลียช่วงเวลาทียาวขึน (เช่น 60 นาที)
ขึนกับหน่วยงานอุตุนิยมวิทยาของแต่ละประเทศ
#WeLoveSteelConstruction
• ขนาดช่องเปด ช่องเปดของอาคาร มีผลต่อความดัน
ลมภายในอาคาร โดยหากขนาดช่องเปดด้านต้นลม
(windward) มีขนาดใหญ่ ลม (ซึงเปนของไหล) ก็จะ
ไหลเข้าสู่ช่องเปดไปในตัวอาคารได้มาก ทังนีด้วยลม
สามารถพั ดได้จากทุกทิศทาง ช่องเปดด้านต้นลมนันๆ
อาจกลายเปนช่องเปดด้านท้ายลม (leeward) ได้
11
by We Love Steel Construction
#WeLoveSteelConstruction
12
3
Wind Load for Industrial Buildings and Warehouses
September 29, 2022
Wind Load per DPT 1311-50
Wind Load per DPT 1311-50
#WeLoveSteelConstruction
#WeLoveSteelConstruction
• มาตรฐานการคํานวณแรงลมฯ ของไทย อ้างอิง มยผ. 1311-50 ซึง
อ้างอิง National Building Code of Canada: NBCC 2005 เปนหลัก
• ความเร็วลมในมาตรฐาน เปนความเร็วลมเฉลีย 60 นาที พิ จารณาที
คาบเวลากลับ (Return period หรือ Mean recurrence interval, MRI)
50 ป หรือคิดเปน (1/50 =) 2% ของโอกาสทีจะเกินค่าดังกล่าวในแต่ละป
• ไม่ได้หมายความว่าจะเกิดแน่ๆ 100% ในรอบ 50 ป เพราะโอกาส “ไม่เกิดในแต่ละป”
เท่ากับ 98% หรือ “โอกาสไม่เกิดใน 50 ป” เท่ากับ (0.98)50 = 36.4% หรือ “โอกาสเกิด
ใน 50 ป” เท่ากับ 100 – 36.4 = 63.6%
• ลักษณะหรือประเภทอาคารมีผลต่อขนาดแรงลมทีใช้ในการคํานวณ
เพื อให้เกิดความปลอดภัย โดยอาคารสําคัญมากๆ เช่น อาคารทีต้องการ
ให้มันคงแข็งแรง ไม่เกิดการพั งทลายเสียหายเมือเกิดภัยพิ บัติ ก็ต้อง
ออกแบบด้วยแรงลมทีมาก พิ จารณาด้วยค่า Importance factor (Iw)
• มาตรฐานในหลายประเทศ เช่น อเมริกา (ASCE) จะใช้การเพิ มคาบเวลากลับ แทนการ
ใช้ Iw เช่น ใช้คาบเวลากลับ 300 หรือ 700 ป เพื อเปนการเพิ มความเร็วลม
13
14
Wind Load per DPT 1311-50
Wind Load per DPT 1311-50
• สําหรับอาคารประเภทคลังสินค้า ซึงเปนอาคารเตีย
ความดันลมภายในมีผลต่อการคํานวณออกแบบระบบ
ต้านทานแรงลมหลัก MWFRS (Main Wind Force
Resisting System) เพราะมีผลต่อ uplift ของตัว
อาคารทังระบบ ในขณะทีความดันลมภายในจะมีผลไม่
มากกับอาคารสูง
• ด้วยแรงลมสามารถพั ดมาได้จากทุกทิศทุกทาง การพั ด
ในทิศทางหนึงอาจทําให้ความดันลมภายใน (pi) เปน
บวกและหากกลับทิศ อาจทําให้ความดันลมภายในติด
ลบ ดังนัน ผู้ออกแบบโครงสร้างจึงต้องพิ จารณาความ
เปนไปได้ของการกระทําจากแรงลม “ในทุกทิศ” โดย
ในทางปฏิบัติ จะพิ จารณากรณีแรงลมกระทํา
#WeLoveSteelConstruction
#WeLoveSteelConstruction
a) ตังฉากกับสันหลังคา แล้วเกิด (1) pi+ (2) pi-
• ลมทีพั ดมาในทิศหนึง จะส่งผลให้เกิดแรงลมกับตัว
อาคารทัง แรงลมในทิศทางลม (along wind) และ
แรงลมในทิศทางตังฉากกับทิศทางลม (across wind)
โดยใน มยผ. มีวิธีในการรวมแรงดังกล่าวไว้ ทังนี
อาคารเตีย อาจไม่ต้องพิ จารณา (หัวข้อ 2.7)
b) ขนานกับสันหลังคา แล้วเกิด (1) pi+ (2) pi-
• กรณีโครงสร้างไม่สมมาตร เช่น single-sloped roof
การพั ดของลมในทิศทางตังฉากกับสันหลังคา จากขวา
มาซ้าย และจากซ้ายมาขวาจะทําให้เกิดแรงกระทํากับ
MWFRS ไม่เท่ากัน ดังนัน ใน computer software
ต้องแยก load case เปน ตังฉาก_LR (ซ้ายมาขวา)
และ ตังฉาก_RF (ขวามาซ้าย)
• การคํานวณแรงลมสําหรับผนังและโครงคร่าวผนัง จะ
ใช้แรงลมทีต่างจากแรงลมในการคํานวณ MWFRS
โดยจะมีค่าสูงกว่าเนืองจาก localized effect จากที
ลมเปนของไหล และผลจากลมกรรโชกในบางจุด
15
by We Love Steel Construction
16
4
Wind Load for Industrial Buildings and Warehouses
September 29, 2022
ASCE 7-16
DPT 1311 vs. ASCE 7-05 vs. 7-16
#WeLoveSteelConstruction
DPT vs. ASCE
#WeLoveSteelConstruction
ASCE 7-05
• ความแตกต่างหลักๆ ของ มยผ. 1311 และ ASCE 7-16
DPT 1311
 ความเร็วลมเฉลีย 60 นาที vs. ความเร็วลมกรรโชก 3 วินาที
(3-second gust)
 คาบการกลับ (Return period) 50 ป vs. คาบการกลับ (ใช้ว่า
MRI) 300 ป โอกาสเกิด 1/300 = 0.00333 (ส่งผลทําให้ load
combination แตกต่างกัน เพราะขนาดความเร็วลมทีใช้
คํานวณแรงไม่เท่ากัน)
 Exposure A (โล่ง) กับ B (ชานเมือง) vs. [Section 26.7]
Exposure A (ในเมือง) B (ชานเมือง) C (ส่ วนใหญ่โล่ง เช่น
ทุ่งหญ้า) และ D (ไม่มีสิงกีดขวางใดๆ เช่น อยู่กลางนํา)
17
• V เฉลีย 3 วินาที MRI 700 ป
(300/ 700/ 1,700/ 3,000 ป)
• Load combo เปนไปตาม
กฎกระทรวงซึง “น่าจะ” อ้างอิง
ACI 318-99
0.75(1.4D+1.7L+1.7W)
0.9D+1.3W
• Load combo ASCE 7-05
1.2D+1.6Lr+0.8W
1.2D+L+0.5Lr+1.6W
0.9D+1.6W
• Load combo ASCE 7-16
1.2D+1.6Lr+0.5W
1.2D+L+0.5Lr+1.0W
0.9D+1.0W
• จําแนกประเภทอาคาร ตาม
ขนาดพื นทีเข้าออกของลม (1)
open (2) enclosed (3)
partially enclosed
• จําแนกประเภทอาคาร ตาม
ขนาดพื นทีเข้าออกของลม (1)
open (2) enclosed (3)
partially enclosed
• Exposure A (ในเมือง) B (ชาน
เมือง) C (ส่วนใหญ่โล่ง เช่น ทุ่ง
หญ้า) และ D (ไม่มีสิงกีดขวาง
ใดๆ เช่น อยู่กลางนํา)
• Exposure A (ในเมือง) B (ชาน
เมือง) C (ส่ วนใหญ่โล่ง เช่น ทุ่ง
หญ้า) และ D (ไม่มีสิงกีดขวาง
ใดๆ เช่น อยู่กลางนํา)
• จําแนกประเภท Exposure
แตกต่างจาก ASCE โดย A
(โล่ง) กับ B (ชานเมือง)
 การกําหนดรูปแบบประเภทอาคาร (อาคารเปด / ปดบางส่วน /
ปด) เพื อพิ จารณาความดันลมภายใน มีแนวคิดทีแตกต่างกัน
ASCE 7-16
• V เฉลีย 3 วินาที MRI 50 ป +
Importance factor
• จําแนกประเภทอาคารแตกต่าง
จาก แนวคิดของ ASCE ตาม
ปริมาณ/ขนาดช่องเปดรอบ
อาคาร
 พิ จารณา Importance factor : Iw vs. ไม่นํา Iw มาพิ จารณา
แต่ไปเพิ ม/ลดค่าคาบการกลับ สําหรับอาคารทีความสําคัญ
ต่างกัน
ASCE 7-05
• V เฉลีย 1 ชัวโมง MRI 50 ป +
Importance factor
18
Wind load vs. Insurance
Wind Load per DPT 1311-50
#WeLoveSteelConstruction
19
by We Love Steel Construction
#WeLoveSteelConstruction
20
5
Wind Load for Industrial Buildings and Warehouses
September 29, 2022
Wind Load per DPT 1311-50
Wind Load per DPT 1311-50
#WeLoveSteelConstruction
#WeLoveSteelConstruction
q (1-hr)
(kg/m2)
39.82
46.44
53.58
47.78
43.00
21
22
Wind Load per DPT 1311-50
Wind Load per DPT 1311-50
#WeLoveSteelConstruction
23
by We Love Steel Construction
#WeLoveSteelConstruction
24
6
Wind Load for Industrial Buildings and Warehouses
September 29, 2022
Wind Load per DPT 1311-50
Wind Load per DPT 1311-50
#WeLoveSteelConstruction
#WeLoveSteelConstruction
𝑝
=𝑝−𝑝
𝑝
= 𝐼 𝑞𝐶 (𝐶 𝐶 − 𝐶 𝐶 )
25
=𝑝−𝑝
= 𝐼 𝑞𝐶 (𝐶 𝐶 − 𝐶 𝐶 )
26
Wind Load per DPT 1311-50
Wind Load per DPT 1311-50
#WeLoveSteelConstruction
#WeLoveSteelConstruction
𝑝
=𝑝−𝑝
𝑝
= 𝐼 𝑞𝐶 (𝐶 𝐶 − 𝐶 𝐶 )
27
by We Love Steel Construction
=𝑝−𝑝
= 𝐼 𝑞𝐶 (𝐶 𝐶 − 𝐶 𝐶 )
28
7
Wind Load for Industrial Buildings and Warehouses
September 29, 2022
Wind Load per DPT 1311-50
Wind Load per DPT 1311-50
#WeLoveSteelConstruction
#WeLoveSteelConstruction
𝑝
=𝑝−𝑝
𝑝
= 𝐼 𝑞𝐶 (𝐶 𝐶 − 𝐶 𝐶 )
29
=𝑝−𝑝
= 𝐼 𝑞𝐶 (𝐶 𝐶 − 𝐶 𝐶 )
30
Wind Load per DPT 1311-50
Wind Load per DPT 1311-50
#WeLoveSteelConstruction
#WeLoveSteelConstruction
𝑝
=𝑝−𝑝
𝑝
= 𝐼 𝑞𝐶 (𝐶 𝐶 − 𝐶 𝐶 )
31
by We Love Steel Construction
=𝑝−𝑝
= 𝐼 𝑞𝐶 (𝐶 𝐶 − 𝐶 𝐶 )
32
8