Phn 2 - Chng 3 1
Chơng 3 : Gió và áp lực gió
3.1. Khái quát
Khi thiết kế các công trình cảng và bến, phải xét đến các yếu tố khí tợng nh gió, áp
lực không khí, sơng mù, ma, bề dày của tuyết và nhiệt độ không khí.
[Chú giải]
Các yếu tố khí tợng có ảnh hởng đến việc thiết kế các công trình cảng và bến là nh sau:
1. áp lực không khí và việc phân bổ áp lực đó là các yếu tố chi phối việc phát sinh ra gió và sóng
bão.
2. Gió là một yếu tố chi phối việc phát sinh ra sóng và sóng bão, nó tác động các ngoại lực lên công
trình cảng và bến và các tàu neo tại đó dới dạng áp lực gió, và nó có thể làm gián đoạn các
công việc ở cảng và bến, ví nh việc bốc xếp hàng hoá.
3. Ma là một yếu tố xác định năng lực cần thiết của các công trình thoát nớc trong cảng và bến,
và ma cũng có thể làm gián đoạn công việc ở cảng và bến ví nh việc bốc xếp hàng.
4. Sơng mù là một yếu tố ngăn trở việc chạy tàu khi chúng ra vào cảng, và cũng làm giảm hiệu
suất của các công trình cảng và bến.
5. Trong vài trờng hợp, tải trọng tuyết đợc xem là một tải trọng tĩnh tác động lên các công trình
cảng và bến.
6. Nhiệt độ không khí làm ảnh hởng tới việc phân bổ ứng suất bên trong các kết cấu của công trình
cảng và bến và có thể dẫn đến sự xuất hiện ứng suất nhiệt trong các kết cấu đó.

[Chỉ dẫn kỹ thuật]
(1) Trong các tính toán liên quan đến việc phát sinh ra sóng hoặc sóng bão do một cơn bão, thờng giả
định rằng việc phân bổ áp kực tuân theo phơng trình Fujita (3.1.1) hoặc phơng trình Myer (3.1.2); các
hằng số trong phơng trình đợc chọn sẽ đợc xác định dựa trên các đo đạc áp lực không khí thực tế
trong khu vực bão.
()
2
/1

o
: khỏang cách ớc tính từ tâm bão tới điểmvận tốc gió lớn nhất (km)
p : độ sụt áp suất không khí ở tâm bão (hPa) p

= p

-
p
C

p

:
áp lực không khí ở r = (hPa) ; p


= p
C
+
P
Kích thớc của một cơn bão thay đổi theo thời gian, cho nên r
O
và
P
phải xác định là hàm số của thời
gian.
(2) Về gió, xem 3.2. Gió
(3) Ma thờng đợc chia thành ma trong bão có sấm sét, nó có lợng ma lớn trong một thời gian
ngắn và ma liên tục trong một thời gian kéo dài (ma do một cơn bão là một ví dụ đại diện cho loại
sau này). Khi thiết kế công trình thoát nớc, cần xác định cờng độ ma đối với trờng hợp mà lợng










++=


22
sin
/
11sin
cr
crp
rV
cr
g
(3.2.1)

trong đó :
V
g
: vận tốc

của gió gradien (cm/s); trong trờng hợp một gió xoáy nghịch,
phơng trình (3.2.1) cho một giá trị âm, khi đó phải lấy giá trị tuyệt đối.

7
cm và một áp lực không khí 1,0 hPa bằng 10
3
g/cm/ s
2

(b) Một gió gradien mà đờng thẳng áp là đờng thẳng (nghĩa là bán kính cong trong phơng trình
(3.2.1) là vô hạn) đợc gọi là gió geostrophic. Trờng hợp này, vận tốc gió là V = (
p
/
r
)/ (2

a

rwsin

). Phn 2 - Chng 3 3
(2) Vận tốc gió thực tế ở mặt biển thờng thấp hơn giá trị có đợc từ phơng trình gió gradien. Hơn nữa,
tuy phơng của một cơn gió gradien về lý thuyết thì song song với các đờng đẳng áp, gió ở mặt biển
thổi với một góc nào đó so với đờng đẳng áp nh đã phác hoạ trong Hình T.3.2.2. ở Bắc bán cầu,
gió xung quanh một xoáy thuận thổi theo chiều ngợc kim đồng hồ và hớng vào trong, trong khi gió
xung quanh một xoáy nghịch thổi theo chiều kim đồng hồ và hớng ra ngoài. Đợc biết rằng mối
quan hệ giữa vận tốc của gió gradien và vận tốc gió thực tế ở mặt biển thay đổi theo vĩ độ. Mối quan
hệ trong các điều kiện trung bình đợc tổng hợp trong Bảng T.3.2.1. Tuy nhiên, đây chỉ có tính chất
chỉ đạo không hơn; khi ớc tính các gió mặt biển, cần có những hiệu chỉnh thích hợp bằng cách so
sánh các ớc tính với các đo đạc thực tế dọc bờ biển và các giá trị đã đợc các tàu ngoài biển báo

oh
h
h
UU








=
(3.2.2)
trong đó :
U
h
: vận tốc gió ở độ cao h (m/s)
U
o
: vận tốc gió ở độ cao h
o
(m/s)
Giá trị của số mũ thay đổi theo vị trí tuỳ theo độ gồ ghề gần mặt đất và tính ổn định của khí quyển. Trong
các tính toán kết cấu trên đất, thờng dùng n = 1/10 ~1,4, và dùng n 1/7 ngoài biển.
Các dữ liệu thống kê vận tốc gió thờng xét đến vận tốc gió trung bình 10 phút. Tuy nhiên, với một số
công trình có thể dùng vận tốc gió trung bình trong thời gian ngắn hơn hoặc vận tốc gió cực đại tức thì;
trong trờng hợp này, cần hiểu biết về quan hệ giữa vận tốc gió trung bình trong một khoảng thời gian nào
đó và vận tốc gió cực đại, và cả các đặc điểm của cơn gió giật từng cơn.
Góc

áp lực gió phải đợc xác định một cách thoả đáng, có xem xét nghiêm túc tới loại kết
cấu và vị trí của chúng.
[Chỉ dẫn kỹ thuật]
(1) Khi tính áp lực gió tác động lên một tàu bị neo, phải tham khả Điều 2.2.3 [3] Tải trọng gió tác động
lên tàu.
(2) Trờng hợp không có quy định nào liên quan tới áp lực gió tác động lên một kết cấu, áp lực gió có thể
tính theo phơng trình (3.3.1)
p = cq (3.3.1)
Trong đó :
p : áp lực gió (N/m
2
)
q : áp lực vận tốc (N/m
2
)
c : hệ số áp lực gió
Phơng trình (3.3.1) biểu thị áp lực gió, nghĩa là lực gió trên diện tích đơn vị chịu lực gió. lực gió tổng cộng
do gió tác động lên một bộ phận kết cấu sẽ bằng áp lực gió cho bởi phơng trình (3.3.1) nhân với diện tích
của bộ phận kết cấu chịu ảnh hởng của gió trong mặt phẳng vuông góc với hớng mà gió tác động.
áp lực vận tốc q đợc xác định bằng phơng trình (3.3.2) 2
2
1
Uq
a

= (3.3.2)
trong đó :