Windspeed National Civil Eng Conf

การประชุมวิชาการวิศวกรรมโยธาแหงชาติครั้งที่ 14

มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี 13-15 พฤษภาคม 2552

ระบบฐานขอมูลภูมิสารสนเทศความเร็วลมในพื้นที่ภาคกลางของประเทศไทย GIS DATABASE OF WIND-SPEED FOR THE CENTRAL REGION OF THAILAND ภาคภูมิ ศรีติพันธ 1 (Parkpoom Sritipun) บุญทรัพย วิชญางกูร2 (Boonsap Wichayanggoon) 1, 2

ภาควิชาวิศวกรรมโยธา คณะวิศวกรรมศาสตร มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร [email protected]

บทคัดยอ : ความสามารถในการนําเสนอข อ มู ล ที่ สั ม พั น ธ กั บ ตํา แหน ง ของระบบสารสนเทศภู มิ ศ าสตร

(Geographic Information System: GIS) ทํา ให ร ะบบ GIS มี ค วามเหมาะสมในการนํา มาใช เ ป น ฐานข อ มู ล ในการจั ด การข อ มู ล ความเร็ ว ลมของประเทศไทย โดยมี วั ต ถุ ป ระสงค ห ลั ก เพื่ อ ช ว ยเพิ่ ม ความสะดวกในการนํา ข อ มู ล ไปประยุ ก ต ใ ช ใ นการ ออกแบบอาคาร เพื่ อ ให อ าคารที่ อ อกแบบมี ค วามสามารถในการต า นทานแรงเนื่ อ งที่ ม ากระทํา ต อ ตั ว อาคาร การมี ข อ มู ล ที่ เ ป น ระบบจะช ว ยให ก ารนํา ข อ มู ล ไปใช ทํา ได ง า ย และสอดคล อ งกั บ ข อ กํา หนดในกฎหมาย รวมทั้ ง เพิ่ ม ความปลอดภั ย ให แ ก อ าคาร โดยฐานข อ มู ล นี้ จ ะเน น ค า ความเร็ ว ลมอ า งอิ ง ในพื้ น ที่ บ ริ เ วณภาคกลางของประเทศไทย

ABSTRACT : Ability to present and manage information associating with specific location has made the geographic information system (GIS) very attractive. Due to this suitability, GIS is thus selected as a working-horse system for wind data in Thailand. The main reason is to increase convenience in using wind velocity for high-rise building design such that it can safely bear the windinduced force acting on the building. Moreover, the wind data should be easy to acquire and must follow the applicable laws. This database will focus on information about wind velocity for the central area of Thailand.

KEYWORDS : GIS, Wind velocity, Wind velocity map 1. บทนํา การออกแบบอาคารสําหรับประเทศไทยในปจจุบัน ไดใชหนวย แรงลมที่กําหนดในกฎกระทรวงฉบับที่ 6 พ.ศ.2527[1] อาศัย อํ า นาจตามพระราชบั ญ ญั ติ ค วบคุ ม อาคาร พ.ศ.2522 ได กําหนดใหการคํานวณออกแบบโครงสรางอาคาร ใหคํานึงถึง แรงลมดวย และกําหนดใหใชหนวยแรงลม 50, 80, 120 และ 160 กิ โ ลกรั ม /ตารางเมตร ตามลํ า ดั บ ชั้ น ความสู ง ซึ่ ง ค า ที่ กํ า หนด ดังกลาวกําหนดใหใชไดทุกพื้นที่ของประเทศไทยโดยไมตอง พิจารณาปจจัยดานภูมิประเทศและปจจัยดานอื่นๆ จึงเปนที่สงสัย ถึงความเหมาะสมในการออกแบบอาคารบางชนิด ซึ่งการกําหนด

หนวยแรงดังกลาวไมเคยมีการปรับปรุงใหทันสมัยและมีความ ถู ก ต อ งสมบู ร ณ ทั ด เที ย มมาตรฐานสากล อี ก ทั้ ง เกิ ด การ เปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศอยางรุนแรงจากปรากฎการณโลก รอน(Global Warming) การศึกษานี้พิจารณาความเร็วลมและพยากรณความเร็วลมใน วิธี Extreme Value Distribution Type I(Gumbel) นําเสนอแบบ ระบบสารสนเทศภู มิ ศ าสตร ( Geographic Information System: GIS) สามารถใชในการคํานวณหนวยแรงลมตาม มาตรฐานการคํ า นวณแรงลมสํ า หรั บ การออกแบบอาคาร วิศวกรรมสถานแหงประเทศไทย(วสท.)พ.ศ.2546[2] ซึ่งใชเปน

: 1055 :

ทางเลือกเพื่อใชในการออกแบบอาคาร นอกจากนี้ไดจัดการ แปลงความเร็วลมจากระดับอางอิง(สูงจากผิวดิน 10 เมตร) เปน ความเร็ ว ลมที่ ร ะดั บ ความสู ง 2 เมตร สํ า หรั บ ใช ง านเพื่ อ การเกษตร

2. งานวิจัยที่เกี่ยวของ อุทัย ฤกษสิริรัตน[3] เสนอการทํานายความเร็วลมวิธี Gumbel กรณีไมรวมพายุไตฝุน และคํานวณหนวยแรงลมตามมาตรฐาน National Building Code of Canada 1990 เปรียบเทียบกับ พระราชบัญญัติควบคุมอาคาร พ.ศ. 2522 นรินทร เอื้อศิริวรรณ[4] ศึกษาภูมิประเทศรอบๆ เก็บขอมูล จากขอมูลกรมอุตุนิยมวิทยา ทํานายคาบเวลากลับ 50-100 ป และ ทําแผนที่เฉลี่ยหนึ่งชั่วโมงที่คาบเวลากลับ 50-100 ป อติวัฒน วิมุตตะสูงวิริยะ[5] เสนอการหาคาความเร็วลม สู ง สุ ด ที่ ค าบการกลั บ ต า งๆ และใช แ บบจํ า ลองทางสถิ ติ วิ ธี Extreme Value Distribution Type III(Reverse Weibull) คํานวณ หนว ยแรงตามมาตรฐาน ASCE 7-98 เปรีย บเทีย บกั บ พระราชบัญญัติควบคุมอาคาร พ.ศ. 2522

3. หลักทฤษฎีและวิธีการศึกษา 3.1 การจัดเก็บขอมูล ขอมูลความเร็วลมในการศึกษาเปนขอมูล จากการจั ด เก็ บ ของกรมอุ ตุ นิ ย มวิ ท ยา ใช เ ครื่ อ งมื อ ตรวจวั ด anemometer ที่ระดับความสูงจากผิวดินประมาณ 11 เมตร ตาม คู มื อ เครื่ อ งมื อ ตรวจอากาศ กรมอุ ตุ นิ ย มวิ ท ยา[6] ค า ที่ ก รม อุตุนิยมวิทยาจัดเก็บเปนเวคเตอรมีทั้งขนาด(ความเร็วลมมีหนวย วัดเปน knots) และทิศทางโดยใชหลักของเข็มทิศ 16 ทิศ ซึ่งคาที่ จัดเก็บทําการสังเกตความเร็วและทิศทางของลมกรรโชกที่พัด ผานสถานีตรวจวัดอากาศ คาที่กรมอุตุนิยมวิทยาเริ่มจัดเก็บตั้งแต ป พ.ศ.2494 แตเนื่องจากสถานีสวนใหญมีการเปลี่ยนชนิด เครื่องมือบอยครั้งในชวงตนของการกอตั้งสถานีตรวจวัดอากาศ จนกระทั่งมีการนําเครื่องมือแบบลูกถวย (ภาพที่ 1) มาใชในป พ.ศ.2508 เปนตนมาจนถึงปจจุบัน [4] ดังนั้นการศึกษานี้จึงเลือกใชขอมูลตั้งแตป พ.ศ.2508 ถึงป พ.ศ.2551 จํานวนฐานขอมูลจากสถานีตรวจวัดอากาศที่มากที่สุด จึงมีจํานวน 44 ป

ภาพที่ 1 เครื่องมือวัดความเร็วลมชนิดลูกถวย ที่มา[6]

3.2 การจัดทําความเร็วลมตามชั้นความสูงและการวิเคราะห คาบเวลากลับ(Return Period)ความเร็วลม ขอมูลความเร็วลม ที่จัดทําเปนคาความเร็วลมรายวันตามมาตรของคูมือเครื่องตรวจ อากาศ เพื่ อ ให ส ามารถนํ า มาใช เ ป น ความเร็ ว ลมอ า งอิ ง ตาม มาตรฐานการคํานวณแรงลม วสท. และสามารถนําไปใชงานใน ระดับความสูงที่ตองการศึกษาคือระดับความสูง 2, 10, 20, 30 และ 40 เมตร ไดจึงใชสมการปรับคาความเร็วลมสําหรับความสูง ตางๆ[7] ดังสมการที่ 1 U Z / U1

Z / Z 1 P

(1)

P ขึ้นอยูกับความขรุขระของพื้นดินและ สภาพบรรยากาศ มีคา ระหวาง 0.10 – 0.60[8] นํ า ข อ มู ล จั ด ทํ า เป น ค า สู ง สุ ด รายป ข อ มู ล ที่ ไ ด จั ด ทํ า เป น คาเฉลี่ย(Mean) พรอมพยากรณคาคาบเวลากลับ 10, 20, 50 และ 100 ป โดยใชวิธี Extreme Value Distribution Type I(Gumbel) การหาคาบเวลากลับคือจํานวนปโดยเฉลี่ยระหวางขนาดความเร็ว ลม ที่เกิดขึ้นมีคาเทากับหรือมากกวาขนาดความเร็วลมที่พิจารณา เชน ขนาดความเร็วลมคาบเวลากลับ 100 ป หมายถึงในรอบ 100 ป จะมีคาความเร็วลมขนาดนี้หรือมากกวานี้เกิดขึ้นโดยเฉลี่ยหนึ่ง ครั้ง ฟงกชั่นของ Extreme Value Distribution[9] แสดงไดดัง สมการที่ 2 F x

เมื่อ

: 1056 :

e

­° >   x  u / D @1 / k ® e °¯

½° ¾ ¿°

(2)

k > 0 Extreme Value Distribution III or Weibull k < 0 Extreme Value Distribution II or Frechet

k = 0 Extreme Value Distribution I or Gumbel แสดงดังสมการที่ 3 F x

e

­° ª   x  u /D ® e¬ ¯°

@

½° ¾ ¿°

ดังกลาว ระบบสารสนเทศสามารถแสดงขอมูลเชิงพื้นที่ผานการ วิเคราะหดวยโปรแกรมคอมพิวเตอร

(3)

กรณี k = 0 การใชวิธี Gumbel มีความเหมาะสมกับการ พยากรณความเร็วลม ซึ่งลักษณะของฟงกชั่นการแจกแจงความ นาจะเปนจะมีหางที่ยาวขึ้นเนื่องจากความเร็วลมสวนใหญจะมีคา สลั บ กั น ระหว า งค า ใกล แ ละค า ไกลกั บ ขอบเขตความเร็ ว ลม ความเร็วลมเชนนี้มักเกิดขึ้นกับสภาพภูมิประเทศบนภาคพื้นทวีป [5] จากรูปแบบฟงกชั่น Gumbel ทั้งนี้สามารถจัดรูปสมการ สําหรับใชในการวิเคราะหขอมูล[10]ดังสมการที่ 4 QTr

: u, α





u  D ln ªln 1  1 º Tr ¼ ¬

(4)

parameter gumbel theory

u

Q  0.577D

D

0.7797 SQ

3.3 การจัดทําระบบสารสนเทศภู มิ ศ าสตร ( Geographic Information System: GIS) โดยการใชก ระบวนการ ทํา งานเกี่ ย วกั บ ข อ มู ล ในเชิ ง พื้ น ที่ ด ว ยระบบคอมพิ ว เตอร เพื่ อ วิ เ คราะห ข อ มู ล เชิ ง พื้ น ที่ ซึ่ ง ข อ มู ล ความเร็ ว ลมในสถานี ตรวจวัดอากาศของกรมอุตุนิยมวิทยา และตําแหนงของสถานี ตรวจวัดอากาศ ในพื้นที่ที่ทําการศึกษา(ภาคกลางของประเทศ ไทย) จะถูกนํามาจัดใหอยูในรูปแบบที่มีความสัมพันธเชื่อมโยง กันและกัน สามารถแปลความหมายเชื่ อ มโยงกั บ สภาพ ภู มิ ศ าสตร อื่ น ๆ สภาพท อ งที่ สภาพการทํา งานของระบบ สั ม พั น ธ กั บ สั ด ส ว นระยะทางและพื้ น ที่ จ ริ ง บนแผนที่ การศึกษานี้จัดเก็บขอมูล จากสถานีตรวจวัดอากาศของกรม อุตุนิยมวิทยา ในเขตภาคกลาง(Center Part) จํานวน 9 สถานี เมื่อ นํามาวิเคราะหกับขอบเขตจังหวัดในภาคกลางใหเหมาะสมกับ สถานีตรวจวัดอากาศ จึงไดกําหนดจังหวัดในการศึกษา จํานวน 19 จังหวัด ดังภาพที่ 2 เมื่อดําเนินการแปลงคาของพื้นที่และขอบเขตของจังหวัดใน ภาคกลางของประเทศไทย, ตําแหนงสถานีตรวจวัดอากาศ และ คาความเร็วลมที่วิเคราะหในระดับความสูงและคาบเวลากลับ

ภาพที่ 2 แผนที่จังหวัดในภาคกลางที่ทําการศึกษา

การวิเคราะหขอมูลเชิงพื้นที่(Spatial Analysis) มีหลาย รู ป แบบ[11] ในการศึ ก ษานี้ ใ ช ก ารวิ เ คราะห ข อ มู ล เชิ ง พื้ น ที่ ที่ เกี่ยวของดังนี้ การวิเคราะหพื้นผิว(Surface Analysis) การวิเคราะหพื้นผิว เปนการวิเคราะหการกระจายของคาตัวแปรหนึ่งซึ่งเปรียบเสมือน เปนมิติที่ 3 ของขอมูลเชิงพื้นที่ โดยขอมูลเชิงพื้นที่มีคาพิกัดตาม แนวแกน X และแกน Y สวนตัวแปรที่นํามาวิเคราะหเปนคา Z ที่ มี ก ารกระจายตั ว ครอบคลุ ม ทั้ ง พื้ น ที่ ผลการวิ เ คราะห พื้ น ผิ ว สามารถแสดงเปนภาพ 3 มิติใหเห็นถึงความแปรผันของขอมูล ดวยลักษณะสูงต่ําของพื้นผิวนั้น การแสดงขอมูลพื้นผิวสามารถ ใช โ ครงสร า งข อ มู ล แบบเวคเตอร โ ดยการใช Triangulated Irregular Network(TIN) หรือใชโครงสรางแบบเรสเตอร ใน เบื้องตนขอมูลคา Z ที่ใชในการวิเคราะหพื้นผิวมีอยูเพียงบางจุด ในพื้นที่การศึกษา เชน ข อมูลน้ําฝนมีอยูทีตํ าแหนงของสถานี น้ําฝนซึ่งกระจายอยูในพื้นที่ศึกษาเทานั้น การจะวิเคราะหคา Z จึง จําเปนตองใชการประมาณคาเชิงพื้นที่ภายใตสมมติฐาน 2 ขอ คือ คา Z ตองมีการเปลี่ยนแปลงแบบตอเนื่องคอยเปนคอยไป และคา Z ตองมีความสัมพันธเชิงพื้นที่ โดยคา Z ของจุดที่ไมทราบคาจะ มีคาใกลเคียงกับจุดที่ทราบคาที่อยูไกลออกไปเปนระยะทางนอย ที่ สุ ด ซึ่ ง ผลการวิ เ คราะห พื้ น ผิ ว นอกจากจะแสดงข อ มู ล ใน รูปแบบ 3 มิติ ยังสามารถแสดงในรูปแบบ 2 มิติไดเชนกัน การ แสดงข อ มู ล ในลั ก ษณะนี้ จ ะต อ งมี ก ารแบ ง ชั้ น ข อ มู ล ออกเป น ชวงๆ

: 1057 :

นอกจากนี้ทฤษฎีที่ใชในการวิเคราะหที่เกี่ยวของยังมี Spatial Interpolation และ Kriging

4. ผลการวิเคราะห 4.1 แผนที่ทางภูมิสารสนเทศ เมื่อใชกราฟวิเคราะหความ ตอเนื่องและเปรียบเทียบคาความเร็วลมเฉลี่ย(Mean) เทากับขนาด ความเร็วลมที่พยากรณดวยวิธี Extreme Value Distribution Type I(Gumbel) ที่ตําแหนงคาบเวลากลับประมาณ 2.33 ป ดังตัวอยาง ในภาพที่ 3 ภาพที่ 5 แผนทีภ่ มู ิสารสนเทศแบบเสนแบงชั้นความเร็วลมเฉลี่ย ที่ความสูง 10 เมตร

กราฟแสดง ความเร็วลมสูงสุดรายวัน ขนาดรอบปตางๆ สถานี 400201 จ.นครสวรรค

ความเร็วลมสูงสุด - เมตร/วินาที

100.00

10.00 1

10

100

1000

รอบป

ภาพที่ 3 ความสัมพันธระหวางความเร็วลมกับรอบปคาบเวลากลับของ สถานีตรวจวัดอากาศ จ.นครสวรรค ภาพที่ 6 แผนที่ภมู ิสารสนเทศแบบเชิงพื้นที่เฉลี่ย ที่ความสูง 10 เมตร

เมื่อทําการวิเคราะหขอมูลดวยการวิเคราะหพื้นผิว Surface Analysis ดวยหลักการ Spatial Interpolation จะไดแผนที่ภูมิ สารสนเทศแบบเชิงพื้นที และแผนที่ภูมิสารสนเทศแบบเสนแบง ชั้นความเร็วลม ที่คาบเวลากลับ 10, 20, 50, 100 ปและที่คาเฉลี่ย รายป(Mean) ตามระดับความสูง 2, 10, 20, 30 และ40 เมตร สําหรับนําไปใชงานตอไป ดังตัวอยางในภาพที่ 4 ถึง 7

ภาพที่ 7 แผนที่ภมู ิสารสนเทศแบบเชิงพื้นที่คาบเวลากลับ 10 ป ที่ความสูง 2 เมตร

ภาพที่ 4 แผนทีภ่ มู ิสารสนเทศแบบเสนแบงชั้นความเร็วลมคาบเวลากลับ 20 ป ที่ความสูง 20 เมตร

เมื่อพิจารณาแผนที่ภูมิสารสนเทศทั้งสองรูปแบบจะเห็นวาคา ความเร็วลมจะมีคาสูงบริเวณดานใตของภาคกลางติดอาวไทย เนื่องจากไดรับอิทธิพลจากลมในมหาสมุทร ความเร็วลมจะลดลง เมื่อเขาสูพื้นที่ในบริเวณชุมชนที่มีสิ่งกอสรางจํานวนมากเชนใน กรุงเทพมหานครฯ และจะมีความเร็วลมสูงในทิศเหนือของภาค

: 1058 :

กลางเนื่องจากอิทธิพลของภูมิประเทศเปนที่เชิงเขาสูงทําใหเกิด การบีบบังคับใหเพิ่มความเร็วของการพัดผาน เมื่อเปรียบเทียบความเร็วลมซึ่งเปนปจจัยหลักในการคํานวณ หนวยแรงลม จากการศึกษาจะเห็นไดวา ที่ความสูงจากผิวดิน 20 เมตร คาบเวลากลับ 30 ป จังหวัดนครสวรรคมีความเร็วลม 29.86 เมตร/วินาที จังหวัดสุพรรณบุรีมีความเร็วลมเฉลี่ย 26.34 เมตร/ วินาที ตางกันอยู 3.52 เมตร/วินาที(12.67 กิโลเมตร/ชั่วโมง) เปน คาความเร็วที่แตกตางกัน หากเลือกใชความเร็วลมที่สูงจะทําให การออกแบบก อ สร า งสิ้ น เปลื อ งเกิ น ความจํ า เป น แต ถ า ใช ความเร็วลมที่ต่ํา จะทําใหการออกแบบกอสรางไมถูกตองตาม หลักเกณฑและอาจสงผลถึงความปลอดภัย การออกแบบกอสราง ที่ ใ ช ข อ มู ล ใกล เ คี ย งจริ ง จึ ง มี ค วามจํ า เป น เพื่ อ ประหยั ด และ ปลอดภัย

ประกอบการจัดทํา แตไดใชแผนที่ความเร็วลมเฉลี่ยในชวงเวลา 1 ชั่วโมง ที่ความสูง 10 เมตร สําหรับคาบเวลากลับ 10, 30 และ100 ปดังภาพที่ 8 จะเห็นไดวาแผนที่ดังกลาวแสดงความเร็วลมอางอิงขนาด เท า กั น ในบริ เ วณกว า งและใช ข อบเขตจั ง หวั ด เป น เกณฑ เ ช น จังหวัดนครสวรรคมีความเร็วลมอางอิงเทากับจังหวัดสุพรรณบุรี ซึ่งแตกตางกับแผนที่ความเร็วลมประเทศอังกฤษ จัดทําแผนที่ ความเร็วลมจากสถานีตรวจวัดอากาศเปนหลัก ดังภาพที่ 9

ภาพที่ 9 แผนที่ความเร็วลมของประเทศอังกฤษ ที่มา[12]

4.2 เปรียบเทียบการคํานวณแรงลม ศึกษาการคํานวณแรงลม

ภาพที่ 8 แผนที่ความเร็วลมพืน้ ฐานที่ใชประกอบการคํานวณของมาตรฐาน การคํานวณแรงลมสําหรับการออกแบบอาคาร ที่มา [2]

แต จ ะเห็ น ได ว า ตามข อ กํ า หนดในกฎกระทรวงฯ กํ า หนด หนวยแรงลมที่เกิดจากความเร็วลมเปนปจจัยหลักกําหนดหนวย แรงในทุกพื้นที่ของประเทศไทยใหใชหนวยแรงเดียวกัน สวน มาตรฐานการคํานวณแรงลมวสท. ซึ่งไดใชมาตรฐาน National Building Code of Canada 1995 และประยุกตบางสวนของ มาตรฐาน ISO 4354 Wind actions on structures ที่ใช

กระทําตออาคารจากขอมูลความเร็วลมที่จัดทํา เปรียบเทียบกับ ขอกําหนดของกฎกระทรวงฯ 1. หนวยแรงลมที่กําหนดในกฎกระทรวงฉบับที่ 6 พ.ศ.2527 ซึ่งไดกําหนดใหการคํานวณออกแบบอาคาร ใหคํานึงถึงแรงลม ดวย และใหใชหนวยแรงลม ตามความสูงดังนี้ - สวนของอาคารที่สูงกวา 0- 10 เมตร 50 kg/m2 - สวนของอาคารสูงกวา 10 – 20 เมตร 80 kg/m2 - สวนของอาคารสูงกวา 20 – 40 เมตร 120 kg/m2 - สวนของอาคารสูงกวา 40 เมตร 160 kg/m2 2. มาตรฐานการคํานวณแรงลมสําหรับการออกแบบอาคาร วิศวกรรมสถานแหงประเทศไทย(วสท.)พ.ศ.2546 หาไดจาก สมการ

: 1059 :

P

q CeCqC p

: q

1 UV 2 2

(5)

p = equivalent static wind pressure q = reference velocity pressure Ce = exposure factor Cg= gust effect factor Cp = external pressure factor ทําการทดสอบการใชความเร็วลมจากการศึกษานี้ กําหนด พื้นที่ทดสอบที่จังหวัดลพบุรี โดยตารางที่ 1 สําหรับการออกแบบ โครงสรางเปนชนิดอาคารทั่วไป สวนตารางที่ 2 สําหรับการ ออกแบบโครงสรางเปนชนิดอาคารที่สําคัญ ที่ระดับความสูง 10, 15, 20, 25, 40 และ 41 เมตร ตารางที่ 1 เปรียบเทียบหนวยแรงลมจากฐานขอมูลเดิมและขอมูลความเร็ว ลมที่ศึกษา สําหรับอาคารทั่วไป ระดับความ สูงจากผิวดิน (1)

10 15 20 25 40 41

เมตร เมตร เมตร เมตร เมตร เมตร

หนวยแรงลม กฎกระทรวงฯ (2)

50.0 kg/m2 80.0 kg/m2 80.0 kg/m2 120.0 kg/m2 120.0 kg/m2 160.0 kg/m2

หนวยแรงตาม มาตรฐานวสท. (3)

63.7 69.0 73.2 76.5 84.0 84.5

kg/m2 kg/m2 kg/m2 kg/m2 kg/m2 kg/m2

หนวยแรงตาม ความเร็วลมศึกษา (4)

71.0 77.0 81.6 85.3 93.7 94.2

4.3 การนําไปประยุกตใช เมื่อไดแผนที่ภูมิสารสนเทศของ

kg/m2 kg/m2 kg/m2 kg/m2 kg/m2 kg/m2

ตารางที่ 2 เปรียบเทียบหนวยแรงลมจากฐานขอมูลเดิมและขอมูลความเร็ว ลมที่ศึกษา สําหรับอาคารที่สําคัญ ระดับความสูง หนวยแรงลมกฎ จากผิวดิน กระทรวงฯ (2) (1)

10 15 20 25 40 41

เมตร เมตร เมตร เมตร เมตร เมตร

50.0 kg/m2 80.0 kg/m2 80.0 kg/m2 120.0 kg/m2 120.0 kg/m2 160.0 kg/m2

หนวยแรงตาม มาตรฐานวสท. (3)

85.7 kg/m2 92.9 kg/m2 98.5 kg/m2 102.9 kg/m2 113.1 kg/m2 113.7 kg/m2

หนวยแรงตาม ความเร็วลมศึกษา (4)

95.4 103.5 109.7 114.6 125.9 126.5

พบวาหนวยแรงลมที่คํานวณไดจากความเร็วที่ไดศึกษาสูง กวาหนวยแรงลมที่ไดใชความเร็วลมอางอิงตามรูปที่ 8 ประมาณ 10% ไมวาจะคํานวณสําหรับอาคารทั่วไปหรืออาคารที่สําคัญและ ที่ทุกระดับความสูง เนื่องจากตําแหนงที่ทําการทดสอบมีความเร็ว ลมที่ ศึ ก ษาสู ง กว า ความเร็ ว ลมที่ ใ ช ใ นมาตรฐานการคํ า นวณ แรงลม วสท. และเมื่ อ พิ จ ารณาหน ว ยแรงลมที่ คํ า นวณตาม มาตรฐาน วสท. สําหรับอาคารทั่วไปที่ระดับสูงกวา 10 - 20 เมตร หนวย แรงลมตามกฎกระทรวงฯ จะสูงกวาหนวยแรงลมตามมาตรฐาน การคํานวณแรงลม วสท. แตสําหรับอาคารที่สําคัญหนวยแรงลม ตามมาตรฐานการคํานวณแรงลม วสท. จะสูงกวาหนวยแรงลม ตามกฎกระทรวงฯ และที่ระดับความสูงกวา 20 เมตร หนวยแรง ตามกฎกระทรวงฯจะสูงกวาหนวยแรงตามมาตรฐานการคํานวณ แรงลม วสท.ที่คํานวณทั้งอาคารทั่วไปและอาคารที่สําคัญ

kg/m2 kg/m2 kg/m2 kg/m2 kg/m2 kg/m2

ตารางที่ 1 และ 2 หนวยแรงลมมาตรฐานตาม วสท. หมายถึง หนวยแรงลมที่คํานวณตามมาตรฐานการคํานวณแรงลม วสท. โดยชอง(3) คํานวณตามคาความเร็วลมในรูปที่ 8, ชอง (4) คํานวณความเร็วลมที่ความสูงอางอิง 10 เมตร ที่ไดจากการศึกษา

ความเร็วลมตามชั้นความสูง และคาบเวลากลับที่จัดทําสามารถ นําไปประยุกตใช 4.3.1. การนําไปใชงานออกแบบโครงสรางบางประเภทเพื่อใหได คาแรงลมที่ถูกตอง เชน ทําการทดสอบหาแรงลมที่กระทําตอรั้ว ในพื้นที่กรุงเทพฯ ที่ความสูง 2.4 เมตร ระยะหวางเสา 3.0 เมตร ขนาดเสา 0.15x0.15 เมตร คํานวณตามมาตรฐานสําหรับอาคาร คอนกรีตเสริมเหล็ก โดยวิธีหนวยแรงใชงาน วิศวกรรมสถาน แหงประเทศไทย พ.ศ.2538[13] MR = 272 kg-m การใชหนวยแรงลมตามกฎกระทรวงฯ ที่ความสูง 2.4 เมตร P = 50 kg/m2 M1 = 432 kg-m > MR เนื่องจากหนาตัดเสามีขอจํากัดดานความลึกของหนาตัด จึงไมสามารถเสริมความแข็งแรงใหสอดคลองตามขอกําหนด ของมาตรฐานสําหรับอาคารคอนกรีตเสริมเหล็ก โดยวิธีหนวย แรงใชงาน และสภาพองคอาคารจริงได เมื่อใชหนวยแรงลมตามมาตรฐานการคํานวณแรงลม วสท. ที่ ใชความเร็วลมจากการศึกษา

: 1060 :

P

q C eC q C p

= 29.3 kg-m2. M2= 253.1 kg-m < MR

เสริมคอนกรีตสําหรับรับแรงลมไดตามขอกําหนดการคํานวณ มาตรฐานสําหรับอาคารคอนกรีตเสริมเหล็ก โดยวิธีหนวยแรงใช งาน 4.3.2. การนําไปใชในการเกษตร เพื่อนํามาหาคาการใชน้ําของพืช เชนทฤษฎี Blaney - Criddle - FAO[14] ดังสมการ ETr b Uday

= a+b[P(0.46T+8.13)]; = 0.82-0.0041(RHmin)+1.07(n/N)+0.066(Uday)– 0.006(RHmin)-0.0006(n/N)(Uday); = U2m daytime wind speed at 2 m.*

5. สรุปผลและขอเสนอแนะ แผนที่ภูมิสารสนเทศจากการศึกษานี้ใชฐานขอมูลสถานีตรวจวัด ความเร็วอากาศ กรมอุตุนิยมวิทยา แลวแปลงคาที่ระดับความสูง ที่ ต อ งการพร อ มคาดการณ ค า ความเร็ ว ที่ ค าบเวลากลั บ (return period) ตามทฤษฎี Extreme Value Distribution Type I(Gumbel) แล ว วิ เ คราะห ค วามสั ม พั น ธ ข องพื้ น ที่ แ ละความเร็ ว ลมตาม หลักการ Spatial Analysis ซึ่งแผนที่ภูมิสารสนเทศนี้สามารถทราบความเร็วลมในพื้นที่ ที่ตองการสะดวกตอการสืบคนหรือเก็บขอมูลเพิ่มเติม และยัง สามารถพั ฒ นาข อ มู ล ความเร็ ว ลมที่ นํ า ไปใช ง านต อ ไป เช น นําไปใชในการออกแบบกอสรางอาคาร และการวิเคราะหหาคา การใชน้ําของพืชทางการเกษตรเปนตน

[7] ZOUMAKIS, N.M. (1992). The dependence of the power-law exponent on surface roughness and stability in a neutrally and stably stratified surface boundary layer, Laboratory of Atmospheric Physics, Technological Education Institute(T.E.I.) [8] วีระพล แตสมบัติ, 2538. หลักอุทกวิทยา. ภาควิชาวิศวกรรมทรัพยากร น้ํา คณะวิศวกรรมศาสร มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร [9] Rajabi, M.R. and Modarres, R. (2007). Extreme value frequency analysis of wind data from Isfahan, Faculty of Natural Resources, Isfahan University of Technology, Iran [10] วราวุ ธ วุ ฒิ ว ณิ ช ย , 2538. อุ ท กวิ ท ยาประยุ ก ต . ภาควิ ช าวิ ศ วกรรม ชลประทาน คณะวิศวกรรมศาสตร มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร [11] สิริพร กมลธรรม, สํานักงานพัฒนาเทคโนโลยีอวกาศและภู มิ สารสนเทศ [12] Newberry, C.W. and Eaton, K.J. (1974). Wind loading handbook, Building Research Establishment Report, London, Her Majesty’s Stationery Office [13] คณะกรรมการวิชาการสาขาวิศวกรรมโยธา, 2538. มาตรฐานสําหรับ อาคารคอนกรีตเสริมเหล็ก โดยวิธีหนวยแรงใชงาน, วิศวกรรมสถาน แหงประเทศไทย ในพระบรมราชูปถัมภ [14] Ven Te Chow et al, (1988). Applied Hydrology, McGraw-Hill, Singapore

6. เอกสารอางอิง [1] ประกาศในราชกิจจานุเบกษา ฉบับพิเศษ เลม 102 ตอนที่ 58 ลงวันที่ 10 พฤษภาคม 2528 [2] คณะกรรมการวิชาการสาขาวิศวกรรมโยธา, 2546. มาตรฐานการ คํานวณแรงลมสํ าหรับการออกแบบอาคาร, วิศ วกรรมสถานแห ง ประเทศไทย ในพระบรมราชูปถัมภ [3] อุ ทั ย ฤกษ ศิ ริ รั ต น , 2533, ค า แรงลมสถิ ต เที ย บเท า เพื่ อ ใช ใ นการ คํานวณออกแบบอาคารสูงในกรุงเทพ, วิทยานิพนธวิศวกรรมศาสตร มหาบัณฑิต บัณฑิตวิทยาลัย จุฬาลงกรณมหาวิทยาลัย [4] นรินทร เอื้อศิริวรรณ, 2538. ความเร็วลมออกแบบและหนวยแรงลม ออกแบบเสนอแนะสํ า หรั บ ประเทศไทย, วิ ท ยานิ พ นธ วิ ศ วกรรม ศาสตรมหาบัณฑิต บัณฑิตวิทยาลัย จุฬาลงกรณมหาวิทยาลัย [5] อติวัฒน วิมุตตะสูงวิริยะ, 2547. ความเร็วลมเพื่อใชในการวิเคราะห และออกแบบโครงสรางสําหรับประเทศไทย, การประชุมวิชาการ วิศวกรรมโยธาแหงชาติ ครั้งที่ 9 [6] นาวาโทไสว สุวรรณพงศ, 2514, คูมือเครื่องมือตรวจอากาศ กรม อุตุนิยมวิทยา, กรมอุตนิยมวิทยา

: 1061 :