ОПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТНОГО НАПОРА ВЕТРА НАД АКВАТОРИЯМИ ДЛЯ РАСЧЕТА НАГРУЗОК НА ПОРТОВЫЕ СООРУЖЕНИЯ. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

РД 31.33.04 - 84

МОСКВА

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТНОГО НАПОРА ВЕТРА НАД АКВАТОРИЯМИ ДЛЯ РАСЧЕТА НАГРУЗОК НА ПОРТОВЫЕ СООРУЖЕНИЯ. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

РД 31.33.04 - 84

МОСКВА

по формуле

nr ~ к vr^{c и}ю ^кг^у£ ,

гд« k_z - коэффициент "приведения” скорости ветра к стандартной высоте при морских ветрах.

При этом данные о характеристиках ветра на берегу должны быть достаточно обоснованы статистически.

Коэффициент к_г для нейтральной стратификации следует принимать по табл.1.

Таблица I

Высота над уровнем моря	_&сачени&	ПРИ скорости, ветра^ _			& Ч°1 1 1 1 1
И м
2	1,1В	1,23	1,27	Т,32	1,36
4	1,10	1,12	1Д4	1,16	1,18
6	1,05	1,06	1,07	1,08	1,09
8	1,02	1,03	1,03	1,03	1,04
10	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00
12	0,98	0,98	0,98	0,97	0,97
14	0,97	0,96	0,95	0,95	0,95
16	0,96	0,95	0,94	0,93	0,93
18	0,95	0,94	0,93	0,92	0,91
20	0,94	0,93	0,92	0,91	0,90
30	0,90	0,89	0,87	0,86	0,85
40	0,88	0,86	0,84	0,83	0,80
50	0,87	0,84	0,82	0,80	0,79
то	0,82	0,79	0.76	0,74	0,72

Примечание. Для промежуточных скоростей ветра и высот значение коэффициента k_z допускается определять линейной интерполяцией.

5.3. Динамическую скорость и параметр шероховатости Г₀ при ветрах с моря следует определять по скорости TTj₀ , используя рис.2. Расчет скорости *0Г над водной поверхностью

10

Рио ,2, График для определения динамической скорости чГ^

(линия I) при береговых ветрах, а также динамической скорости и параметра шероховатости ₀ (линии 2 и 3) при морских ветрах по расчсявоЗ скорости ветра

11

на высота z следует выполнять по формуле (9)лри уоловин

Примечание. Построение эпюры скорости морского ветра допускается выполнять по данным таблицы, помещенной в Приложении 2.

6. РАСЧЕТ ХАРАКТЕРИСТИК БЕРЕГОВЫХ ВЕТРОВ В РАЙОНЕ ПОРТА

6.1. При расчетах характеристик береговых ветров необходимо учитывать характер местности, на которой расположена метеостанция. Местность по характеру подстилающей поверхности подразделяют на четыре типа: Aj, А₂* Б, В.

К типам Aj и А₂ относят открытую местность: пустыни, степи и побережья морей и океанов.

К типу Aj относят песчаную поверхность и луга, покрытые травой высотой до 10-50 см.

К типу А₂ относят местность, покрытую кустарником.

К типу Б относят лесистую, сельскую местность, районы городов с малоэтажной застройкой и окраины городов со зданиями высотой до 20 м.

К типу В относят районы крупных городов со зданиями повышенной этажности (более 20 м высотой).

Средние значения параметра шероховатости zj и коэффициента сопротивления с/^ на высоте z = 10 м .для данных типов местности следует принимать по табл.2.

Таблица 2

Тип местности : Параметр шероховатости : Коэффициент сопротив-____ j..     _:_ления_    ______

12

Примечание. Типы местности А2» Б, В соответствуют типам местности А, Б, и В главы СНиП П-6-74 и дополнений к ней.

6.?.. Построение вторы скорости ветра в приземном слое следует выполнять с учетом типа местности и скорости ветра V<₀^С , измеренной на метеостанпии. Расчет скорости ветра на высоте

2 следует выполнять по фо]адпе (9) ппи известных значениях

с    I    *

скорости ветра V'_i0 и коэффициента К₂ , учитывающего изменение

скорости берегового ветра по высоте.

Коэффициент к_? для берегового ветра принимают по данным

табл.З о учетом типа местности.

Таблица 3

Высота z ,м __ Тип местности _ : Ag : "тв--- т~~вг~ 2 1,25 1,29 1,42 1,70 4 1,13 1,16 1,22 1,35 6 1,07 1,08 1,12 1,18 8 1,03 1,04 1,05 1,08 10 1,00 1,00 1,00 1,00 12 0,98 0,97 0,96 0,94 14 0,96 0,95 0,93 0,89 16 0,*94 0,93 0,90 0,86 18 0,93 0,91 0,88 0,83 20 0,92 0,90 0,86 0,80 30 0.88 0,84 П,78 0,70 40 0,85 0,80 0,74 0,63 50 0,83 0,77 0,70 0,59 100 0,78 0,69 0,60 0,47

6.3. Динамическую скорость ветрового потока для типов местности Aj, А2» Б и В следует определять в зависимости от

скорости VJ₀^C по формуле

13

Коэффициент сопротивления ^cw необходимо принимать по данным табл.2.

6.4. При расчетах характеристик ветра над сушей в районе

порта, отличающегося по типу местности от исходного в районе

расположения метеостанции, допускается данные наблюдений метео-

_m_ выделяют

станции корректировать с учетом типа местности. Тип местности^-

в том случае, если ее протяженность по направлению ветра составляет не менее I км. Расчет динамической скорости %'₂ при переходе воздушного потока с одного типа местности на другой следует производить по формуле

_<    ^2    ⁼ ^пФ*\ у

где - динамическая скорость для исходного типа местности, м/с; к_п - коэффициент, учитывающий изменение скорости при чередовании различных типов местности.

Коэффициент перехода к_л принимается по табл.4.

Таблица 4

Тип перехода	• kq •	Тип перехода	: •	Тип перехопа
а2	1,29	Б - а2	0,70	h	-	в	Т,73
а2- б	1,43	А2~ А I	0,77	В		А2	0,58
Б - В	1,21	Aj - Б	1,85	В	-	А1	0,45
В — Б	0,83	А-,- — В	2,23	Б	—	А1	0.54

Р

Скорость ветра V_<0 для типов местности, отличающихся от исходного типа, слодуот определять по формуле (ТО) по найденному значению ХГ^_г и соответствующему данному типу местности^ с_4О0 При этом эпюру скорости ветра определяют в соответствии о требованиями п.6.2.

6.5. Морские акватории малой протяженности (Т—5 км), в т.ч. акватории портов_#относят к типу подстилающей поверхности М.

14

6.6. Расчеты характеристик берегового ветра над водной поверхностью (тип М) следует выполнять с учетом типа местности, непосредственно прилегающей к акватории; .

Расчетную скорость ветра    ^над    поверхностью    акватории

порта следует определять по изменяемой на берегу скорости ветра 7Г* (или опведеляемой расчетным путем VJ“₀^P ) по формуле

Ч₀ = Ьс    (12)

где к_с - коэффициент, учитывающий изменение скорости ветра при переходе с берега на водную поверхность.

Коэффициент к_с зависит от типа прилегающей к акватории местности и принимается равным:

1,03 - для типа местности Aj;

1,06 -    А₂;

1,21 -    Б;

1,34 -    В.

динамическую скорость для типа местности М необходимо определять по рис.2 (линяя I).

Эпюру скорости ветра V₂ н*л акваторией порта определяют в соответствия с требованиями п.6.2. Пои этом коэффициент к'_ш для местности типа М принимают из табл.5.

Таблица 5

Высота над уровнем моря : 2 4 6 8 10 12 14 ---z . к-----х kz 1,20 1,10 1,05 1,02 1,00 0,98 0,9 Высота над уровнем мо-jih z , м : 16 18 20 30 40 50 100 к'* : 0,95 0,94 0,93 0,90 0,88 0,86 0,8

15

Государственным проектно-изыскательским и научно-исследовательским институтом морского транспорта "Союзморншшроект". Зам,директора Союзморниипроекта, д.т.н, Костюков В,Д, Руководитель работы, зав.сектором, к.ф.-м.н. Стрекалов С,С,

Исполнители: с.н,с. КривицкиЙ С,В., м.н.с. Вольпян Г.В.

Главным инженером Союзморниипроекта Ю.А.Ильшщким

Определение скоростного напора ветра    РД 31.33.04 - 84

над акваториями для расчета нагрузок на портовые сооружения. Методические

указания.    Вводится впервые

Срок введения в действие установлен с пт.П7.йа

Настоящие методические указания устанавливают методику и порядок расчета скоростного напора и характеристик ветра над портовыми акваториями.

I. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1.    Характеристики ветра и скоростного напора служат для расчета ветровых нагрузок на портовые сооружения в соответствии с требованиями главы СНиП П-6-74 "Нагрузки и воздействия".

Характеристики ветра допускается использовать при расчете элементов ветровых волн и высоты штормового нагона.

1.2.    Расчет характеристик ветра в районе порта необходимо выполнять с учетом деления ветра по направлению на морские и береговые.

1.3.    Расчетные характеристики морских ветров определяют до синоптическим картам.

1.4.    Расчетные характеристики береговых ветров для портовой акватории следует определять по данным береговых метеостанций.

2. ПОЛОЖЕНИЯ ПО РАСЧЕТУ СКОРОСТИ ВЕТРА И СКОРОСТНОГО НАПОРА

2.1. При расчете характеристик ветра в районе порта

3

морскими C4V: </гся ветры в секторе, открытом со стороны мота, в котором отсутствуют острова и мысы; ветры остальных наплавлений со стороны суши (мыса, острова) считаются береговыми.

2.2.    Для расчета характеристик ветра над портовой акваторией используют синоптические карты или данные метеостанций.

2.3.    В качестве исходных для расчета скорости ветра и скоростного напора принимают значения скорости ветра на высоте 10 м. Продолжительность используемого многолетнего ряда наблюдений необходимо определять при волновых расчетах в соответствии с требованиями главы СНиП 2.06.04-82, а при расчетах ветровых нагрузок - по рекомендациям главы СНиП П-6-74.

Скорости ветра, измеренные по флюгеру, необходимо корректировать в соответствии с требованиями главы СНиП П-6-74.

2.4.    Ветровые нагрузки на береговые здани_я и сооружения необходимо принимать в соответствии с требованиями главы СНиП П-6-74 по определяемым в настоящем РД значениям осоростного напора для портовых акваторий.

Примечание. В расчетах ветровых нагрузок на береговые здания и сооружения допускается,при надлежащем обосновании по натурным данным, принимать в качестве расчетных ветры морских направлений.

2.5.    Расчетный скоростной напор cj_zs , Па, при морских или береговых ветрах следует определять по формуле

^zs = °\оs    ,    (I)

где cj_os - расчетный скоростной напор ветра на стандартной высоте 10 м;

к_Н5 ” коэффициент, учитывающий изменение скоростного на-

пора по высоте

4

2.6.    Расчетный скоростной напор у_оъ , Па, необходимо определять по формуле

2

Цоь=0,б1з(а7Г₁₀) ,    (?)

где о - коэффициент    , принимаемый в соответствии

с требованиями главы СНиП П-^А-74;

ТУ_Ю - расчетная скорость ветра, м/с, на высоте 10 м, определяемая по рекомендациям настоящего руководства.

2.7.    Коэффициент k_z5 для любой]шооты z , м, следует определять по формуле

где 'Ujj - скорость ветра на высоте z .

3. РАСЧЕШИ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВЕТРА НАД ВОДНОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ

3.1.    Водная поверхность представляет собой тип подстилающей поверхности, для которой, в отличие от суши, размеры шероховатостей в виде поверхностных волн зависят от скорости ветра.

3.2.    К расчетные характеристикам ветра над водной поверхностью относятся:

-    расчетная скорость ветра 1Г_Ю на высоте 10 м над спокойным уровнем водной поверхности;

-    профиль срелией горизонтальной скорости ветра ^ , отсчитываемый от спокойного уровня водной поверхности до высоты приво.тщого слоя атмосферы;

-    динамическая скорость 1Г^    -    характеристика    масштаба

турбулентных скоростей;

5

-    параметр шероховатости z₀ - высота над спокойной водной поверхностью, на которой средняя скорость ветра обращается в нуль;

-    разгон ветра X - расстояние от подветренного берега до расчетной точки, измяояемое по направлению ветра;

-    коэффициент сопротивления С₂ - характегастика сопротивления шероховатой водной поверхности обтекающему воздушному потоку;

-    тангенциальное трение V₀ - напряжение, приложенное к поверхности воды, связанное с действием сил молекулярной и турбулентной вязкости.

3.3.    Расчет характеристик ветра над водной поверхностью при береговом ветре необходимо производить с учетом деления водоема на зоны шероховатости вдоль направления ветра:

-    входная зон» - участок воздушного потока над водной поверхностью, прилегающий к берегу, где характеристики ветра формируются в условиях гладкого обтекания;

-    промежуточная зона - участок воздушного потока, в котором характеристики ветра формируются под действием развивающихся ветровых волн и зависят как от глубины, так и от разгона;

-    предельная зона - участок воздушного потока, в котором характеристики ветра сформированы под действием ветровых волн и не зависят от разгона.

3.4.    Расчет характеристик ветра над водной поверхностью при морском ветре необходимо производить для предельной зоны шероховатости, в которой характеристики ветра сформированы под действием ветровых волн на глубокой воде и не зависят от разгона.

3.5.    Параметр шероховатости водной поверхности выбирается

6

с учетом деления водоема на зоны в зависимости от характерной глубины акватории и разгона:

-    входная 8 он а отвечает участку гладкого обтекания;

-    промежуточная вона отвечает участку развиващейся шероховатости;

-    предельная глубоководная 8она отвечает учаотку полностью развитой шероховатости.

4. Ф0ГМУЛЫ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСЧЕТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ВЕТРОВОГО ПОТОКА

4.1.    Расчетную окорость ветра ЯГ_|0 необходимо определять на стандартной высоте н = 10 м над уровнем моря. При этом допускается использовать как данные синоптических карт, так и фактически измеренные значения скорости ветра.

4.2.    Тангенциальное трение на поверхности водоема V₀ , Па, необходимо определять по формуле

(4)

'1£ - динамическая скорость.

4.3. Динамическую скорость 11^ , м/с, над водной поверхностью следует определять по формуле

<0 ^ию >

где С₁₀ - коэффициент сопротивления.

4.4. Коэффициент сопротивления для водной поверхности Cjq на высоте 10 м следует рассчитывать по соотношению

(6)

где "Z₀ - параметр шероховатости.

7

4.5. Параметр шероховатости н₀ • м» ДОя водной поверхности следует рассчитывать по формуле

(7)

4.6. Профиль скорости ветра , м/о, необходимо определять по формуле

(8)

5. РАСЧЕТ ХАРАКТЕРИСТИК МОРСКИХ ВЕТРОВ В РАЙОНЕ ПОРТА

5.1.    Расчетную скорость ветра VJ₀ необходимо определять

по данным синоптических карт, используя величину градиента давления сС , град.мерид., и радиуса R циклонической кривизны изобар, град.мервд., в соответствии с графиком рис.1 для заданной географической широты ^    .

Для определения расчетной скорости при температуре воды, меньшей или равной температуре воздуха на высоте н = 10 м, пользуются левой вертикальной шкалой У₁₀ ; при температуре воды большей, чем температура воздуха, пользуются правой вертикальной шкалой    .

Направление ветра необходимо отклонять от касательной к изобаре в расчетной точке на величину угла 15° в сторону низкого давления.

5.2.    Определение расчетной скорости морского ветра V^q допускается производить по известной скорости ветра V^^c , измеренной на береговой (портовой) метеостанции на любой высоте,

8