.
,
Technische Hogeschool
Delft
Afdelina der WeQ- en Waterbouwkunde
Oeververdedigingen van scheepvaartkanalen
Permanent International Association of
NAVIGATION CON~RESSES
XXII nd International Navipation Congress France-1969
Section I. Subject 6,
Principles governin~ the design and construction of economie revetments for protectin~ the banks of rivers and canals for oeean- and inland-navigation
by
prof.
i
r. L. van
B
en
d
e
p
o
m
J. Bou
wm
eester
Technische P.o
p
esehool
D
elft
an
d
ir. W. Bo
kh
oven
ir. P. Boer
~
e
m
eente
w
er
k
en
:R
otterda
m
afdelin~
P.
aven
w
er
k
en
ir.
H
.J.Th. Span
K
onin
k
l
iik
e
M
aatscha
p
pii Wepenbouw
N
.V.
1. Inleiding:
1.1. De oeververde
d
i
~
in~ van een scheepvaartkanaal is een biizonder
aspect van het meer algemene vraap.stukvan de fixatie van het
p,rens-vlak tussen water, bodem en lucht; de verdedigin~ van de bodem en
oevers tegen de eroderende krac
h
ten veroorzaakt door stroming,
turbulentie en golfslag. In het peval van de oevers van een schee
p
-vaartkanaal worden deze waterbeweginp.en meestal bepaald door schepen.
In vele handboeken en artikelen zijn de talloze oplossingen van oeververdedigingen voor scheepvaartkanalen beschreven; minder vaak wordt ingegaan op de principiële zijde van dit vraagstuk; een en
-kele maal wordt het vraagst~~ van theoretische zijde benaderd.
Als voorbeeld kan worden aangehaald de rapportering in de scheep
-vaartkongressen van Lissabon (1949) en Rome (1953). Poewel de op
-gestelde theorieën over water- en golfbeweging veroorzaakt door
schepen de toestand nog niet geheel juist weergeven, is de toepas
-sing hiervan op het ontwerpen en berekenen van oeververdedigingen
toch meestal niet de hoofdoorzaak van de soms teleurstellende
re-sultaten. Van meer belang is vaak de onderschatting van de i
n-vloed van grondwaterbeweging en grondwaterdru~ken. Aan deze factor
zal daarom in dit artikel bijzondere aandacht worden geschonken.
Overigens is het schijnbaar zo beperkte en eenvoudige onderwerp
van de oeververdedigingen zo gecompliceerd dat het onmogelijk is
om alle aspecten in dit artikel te behandelen; beperking is nodig.
Op enkele van deze beperkingen dient echter te worden gewezen om
-dat zij toch bij het ontwerpen van wezenlijke betekenis kunnen zijn.
In de omschrijving van het onderwerp van dit artikel wordt g
e-sproken over oeververdedigingen voor kanalen en rivieren. Dit zijn
echter verschillende zaken. Bij vrije bedvormende rivieren met
doorgaand zandtransport dienen oeververdedigingen over het algemeen
voor de fixatie, de regulering of de normalisering van het
rivier-bed. Het principe van de oplossing voor dergelijke werken is geb
a-seerd op het scheppen van evenwicht tussen de aanvoer en de
trans-portcapaciteit van vaste stof in de rivier, en het vastleggen van de
bodem en de taluds op plaatsen waar de transportcapaciteit groter
is en dus erosie zou optreden. Bij oevererosie betekent dit dus dat
de oever tot aan de bodem moet worden verdedigd. Bij een scheepvaart
-kanaal zonder waterafvoer is echter geen doorgaand zandtransport.
Erosie treedt alleen op waar, door combinatie van scheepsinvloed
en zwaartekracht, materiaal van het talud in beweging komt en naar
de diepte verdwijnt.
Aangezien deze scheepsinvloed meestal niet tot grote diepte reikt is
verdediging van het talud slechts tot beperkte diepte noodzakelijk.
Over het algemeen zal daarom een oeverbekleding ter vastlegging van
3
-Slechts nabij de waterspiegel kan de scheepvaarteis dominerend zijn.
Op het vraagstuk hoe een rivier vast te leggen wordt hier niet
verder ingegaan.
Een tussentoestand is aanwezig indien het gaat om een
scheep-vaartkanaal waarin ook waterafvoer plaatsvindt zoals in een kanaal
dat tevens dienst doet voor irrigatie of drainage. Het gevolg is
dat de aanval op het talud sterker wordt en tot grotere diepte
werkt.
De in dit artikel te behandelen oeverbekledingen hebben dus
tot taak om de oever te fixeren en te verhinderen dat door stroming
en golfslag, dus door
druk- en sleepkrachten erosie optreedt.
Oeverbekledingen kunnen echter nop,twee andere functies hebben,
nameliik de beinvloeding van de waterbewe~in~ door het grensvlak
zoals het waterdicht maken van irrigatiekanalen, en de beinvloeding
van de wandruwheid van het kanaal zoals het verminderen van
energie-verlies bij waterkrachtkanalen, of het vergroten van energieenergie-verlies
ter demping van getijbeweging on kanalen. Over deze functies als
primair doel van de bekleding wordt hier verder niet op ingegaan;
wel uiteraard als consequentie van de toepassing van bepaalde
con-structies.
De grootste beperking die in dit artikel moet worden toegenast
is het beschouwen van de oeververdediging als een geisoleerd
vraag-stuk, en het daardoor aannemen van vele variabelen als onafhankeliike
randvoorwaarden.
Hiermee wordt het volgende bedoeld. De kosten van oeververdedigingen
van een scheepvaartkanaal vormen vaak een groot d~el van de totale
kosten (inclusief gekapitaliseerd onderhoud) van een kanaalproiect.
Teneinde de rentabiliteit van het proiect zo hoog mogelijk te maken
dient een optimaliseringsberekening te worden gemaakt door bepaling
van de cost- benefit ratio. Dit betekent dat verschillende
groot-heden niet als onafhankelijk mogen worden beschouwd doch als
af-hankelijk variabel. Genoemd kunnen worden grootheden als:
wateraf-voer, waterspiegelvariaties onder invloed van getijwerking,
scheeps-beweging en translatiegolven, afmeting en vorm van het kanaal mede
in verband met onteigening, scheepssnelheden en energieverbruik,
voorschriften betreffende inhalen van schepen, en tenslotte ook de
oeververdediging.
J
lö~
::
'
}/
?
1_ 1 I i / .Het project
moet
dus in feite als één
geheel
worden
beschouwd,
I, ...-~
!-_'...
-(
--waarbij het ter bepaling
van de optimale oplossing
niet
geoor-loofd is om de oeververdediging los te
maken
van de overige
factoren. In deze
verhandeling wordt
dit
wel gedaan;
het
is dan
echter wel
gewenst om
in het
volgende een overzicht
van
deze
rand-voorwaarden te geven en hun invloed
op
het ontwerp
van de
oever-verdediging
aan te duiden.
Vervolgens wordt
in dit artikel
aan
de hand
van te stellen eisen het
principe
van een ontwerp
van een
oeververdediging
opgezet.
Hieruit volgt dan een overzicht van de
toepassingsmogelijkheden,
waarna tenslotte een reeks van
conclusies
kan
worden
getrokken.
Î
(~
..._~., ;
, "i
. J
2. Onafhankelijke randvoorwaarden en afhankelijke variabelen.
2.1. Factoren die
van
invloed zijn op
het ontwerp
van de
oeverver-dediging kunnen betrekking hebben op het water in het kanaal, de
bodem
rondom
het
kanaal
en de scheepvaart op
het
kanaal, en
af-hankelijk hiervan
de optimale vorm
en afmetingen
van
het
kanaal.
Deze
kan verder beinvloed worden door factoren
als omgeving,
ge-bruikelijke constructie en
werkmethoden, en voorhanden
materialen.
De ligging van de
waterspiegel
bepaalt
de
plaats van
de
groot-ste aanval op
de oeververdediging
door gecombineerde stroomsnelheid
en golfslag, en ook
de plaats van de grootste
grondwateroverdruk
welke
mede door snelle
Haterstandsverlaging
zoals
bij
o.a.
trans-latiegolven
nog aanzienlijk
versterkt
wordt.
Hier
bevindt zich
vaak een zwak
punt, een discontinuiteit in de
con--'
C
-
,
~
~
~}:
' __ 4;"
.:.._-structie, namelijk
de overgang
van de constructie onder
water
(be-paald door uitvoeringswijze en toegepaste
materialen), en de
con-structie
boven water.
Aangezien deze laatste constructie
meestal sterker is en toepassing
hiervan op
het meest aangevallen
punt
gewenst is, is
het verder van
belang te weten of de waterstand tijdens uitvoering
en onderhoud van
de oeververdediging
tijdelijk
verlaagd
kan
worden.
Een volgende randvoorwaarde waarover gegevens bekend
moeten zijn
betreft de variatie in
waterstanden.
Deze is te splitsen in de
lang-zame verandering van
waterstanden, zoals de
getijstanden of de
hydro-logische cyclus, en de snelle tot zeer snelle verandering, zoals
bij-voorbeeld veroorzaakt door translatiegolven, afzuiging
door
retour-stroom, scheepsgolven en windgolven.
5
-fi
g
.1 Scheepsgolven
fig.2 Aanval van schee
p
sgol
v
en
op de kanaaloever
Kennis van de langzaa
m
veranderende waterstanden, hun frequenties
en extre
m
e waarden is van belanF voor
d
e
b
enal
i
ng van de uit
g
e
b
rei
d
-heid van de verdedi
g
ing, en de
b
e
n
al
i
n
g
van het punt van over
f,
an
F
van
constructie onder en boven water (
m
aterialen en uitvoerin
g
s
m
et
h
ode).
Verander inpen in
k
anaal
w
aterstand- en oo
k w
i~ziFin
R
en i
n
grond
w
ater-stand - veroorza
k
en grondwaterstrominfen en grondwateroverdrukken.
D
e
snelheid van verandering speelt hier
b
i; een rol
m
aar ook de
d
oo
r
-latend
h
eid van de
g
rond en het al dan niet dicht zijn van de
b
e
K
le
d
in
g
.
Bij binnenscheepvaartkanalen is de snelle verandering meestal van
do-m
ineren
d
e invloe
d
;
b
i; zee
k
analen en haven
h
assins
k
an de lan
p
za
m
e
do
m
ineren.
D
aarom is inzic
h
t in
d
eze veran
d
erin
g
en bi
j
de versc
h
illen-de waterstanillen-den van p:rootbelanp'.
()ndi
t p:rond
w
aterproblee
mw
or
d
t
na-der teru
g
ge
k
o
m
en.
E
en volgende variabele wel
k
e in
d
e
b
esc
h
ou
wi
n
g
en betro
kk
en
m
oet
worden is soms de wens om het kanaal tevens dienstbaar te ma
k
en aan
de afvoer van water. P.ierdoortreden stroo
m
snelheden en schuifs
p
an-ningen o
p
lanps het talud.
Het gevolg is dat de door opvarende sche
p
en veroorzaakte retourstroom
en
g
olven worden verster
k
t waardoor
d
e aanval o
p h
et talud wordt
ver-ster
K
t, en de verdediging boven en on
d
er
w
ater verdere uitbreidin
g
wateraf-voer veroorzaakte stroomsnelheid op~eteld bi; de scheepssnelheid.
Van deze relatieve scheepssnelheid wordt dan de retourstroom en de
golfwerkinp berekend. Hoewel deze rekenwi;ze in feite on;uist is, zullen de fouten die hierdoor ~emaakt worden niet zeer groot zi;n.
Ten aanzien van het water in het kanaal kan tenslotte ook
de samenstellinp van het water van invloed zi;n op het ontwern;
chemische stoffen erin kunnen de toenassinp. van bepaalde bou~~a -terialen onp.ewenst maken.
2.2. Een vol~ende factor die de aandacht vraagt is de grondfesteld
-heid en het aanwezi~e grondwater lan~s het kanaal. De ~e~evens die
van belanp. kunnen zi;n bij het ontwern zi;n:
bodemsamenstellinp, ~elaagdheid, korrelafrnetin~en, korrelstanelin~, schuifsnanning, cohesie;
doorlatendheid, prondwaterspiepel, prondwaterstroming; bovenbelastin~, trillingen van we~- en spoorwe~erkeer.
Met deze gegevens kunnen een aantal vraagstukken bekekp.nworden
zoals:
- het evenwicht van een eventueel onverdedi~de bodem bij bepaalde
diente en taludhelling, dus de benalin~ van de ondergrens van de
verdedi~in~.
- de mogelijkheid van een sterke grasmat hoven een bepaald peil, dus
de bovengrens van de verdedi~ing;
- de hellinp van het bovenwate~en onderwatertalud waarbij stabiliteit
verzekerd is;
- de optredende grondwaterdrukken in het bijzonder bij snelle dalingen
van de watersnieFel in het kanaal. Door het uitstromende water ontstaan
niet alleen stroomdrukken op de korrels van de onverdedigde belopen,
op de doorlatende filters en on de waterdichte constructies, maar
bovendien ontstaan verschijnselen in de bodem die gelijken on wat
er-slag met nai;linpen en drukstoten.
7
-.
.
-
~fig.3 Vernielde oeverbekleding ten
gevolge van het ontbreken van
een filter.
2.3. Tenslotte de factor scheepvaart en in verrand daarmee de ka
-naalafmetingen. De afmetingen van een kanaal Horden in de eerste
plaats bepaald door het aantal vaarstroken. Ben modern kanaal heeft
tenminste 2 vaarstroken. Of een derde strook direct of in de na
-bije toekomst nodig zal zijn is in de eerste plaats afhankelijk
van het type scheepvaart, de variatie in snelheid en de
inten-siteit. Is er sterke variatie in snelheid (motorschepen, duw k
on-vooien en sleepschepen) dan zal al spoedig een derde (inhaal) strook
nodig zijn.
Bij toename in intensiteit wellicht zelfs een vierde.
De afmetingen van de vaarstroken zijn in de eerste plaats
af-hankelijk van de scheepsafmetingen, en wel van het nog vrij frequent
voorkomende grootste schip of eenheid.
Verder hebben de afmetingen van de vaarstrook invloed op de
bestuur-baarheid, de manoeuvreerbaarheid en de snelheid van het schip. De
bestuurbaarheid wordt voornamelijk bepaald door de diepte van het
ka-naal. Indien de ruimte onder het schip te klein wordt, zal het schip
onbestuurbaar worden. Deze diepte wordt mede bepaald door
ac
ht
ero
v
er
h
elle
n v
a
n h
et sc
hip t
e
n ~
e
v
o
l~
e
v
a
n v
e
rs
c
hill
e
nd
e oo
r
za
k
e
n
.
U
it ve
l
e
p
roe
fn
e
m
i
ng
en
i
s
w
e
l g
e
b
le
k
e
n d
a
t
ee
n
o
v
er
di
e
p
t
e va
n 30
ä
40%g
e
w
enst is
v
oor ee
n g
oe
d
e
b
e
stuurb
aa
rh
e
id
.
D
it
p
erce
nt
a
g
e
k
an
n
o
g g
roter
w
or
d
e
n
a
l
s
d
oo
r g
o
lfb
e
w
e
g
ing st
a
mp
e
n
e
n
ro
ll
e
n
va
n h
e
t
sc
h
i
p
o
p
tree
d
t.
D
e manoeuvreer
b
aar
h
ei
d
va
n h
et
s
c
hi
p
vr
a
a~t
o
m
een vaar
str
o
ok
d
i
e
g
roter is
d
an
d
e sc
h
ee
p
s
b
ree
dt
e
m
e
d
e
in
ve
rb
a
nd m
e
t h
e
t f
e
it
,
d
at
h
et voor ee
n
s
chipp
er
pr
a
k
t
i
sc
h
on
m
o
g
e
li;k is
o
m
eve
nwiidiç
a
a
n
d
e a
s
van
h
et
k
anaal
t
e vare
n
.
H
et sc
hip z
al
bii h
e
t
varen o
m d
eze e
v
e
nwi
c
hts
ta
nd
s
l
i
ng
eren a
f
-h
an
k
e
liik
van
wi
n
d
,
~
o
l
ven,
r
oer
g
an
~
er,
d
isco
nti
n
u
ïte
i
ten i
n h
et
k
a-naal, en a
nd
ere sc
h
e
p
e
n
.
H
et za
l d
aa
rb
i
i
een ze
k
ere vaarstroo
k
in
-ne
m
e
n
.
V
ol
g
ens
p
roe
fn
e
ming
en z
ul
len b
i
nne
nv
aa
r
tsc
h
e
p
en een vaar
s
troo
k
van ca.
1,2m
aal
h
un
b
reedte e
n
zeesc
h
e
n
en van ca.
1,4m
aal
h
u
n b
ree
d
-te no
dig h
e
bb
e
n
.
Bi4 h
et varen
i
n
b
e
id
e r
i
c
h
t
i
n
g
en zal
h
et sc
hin w
o
rd
en
g
ed
w
on
g
en o
m bui
ten
d
e as van
h
et
k
a
n
aal te
g
aa
n v
aren zowe
l bii p
a
s
-sere
n
als
bij
o
pl
o
p
e
n
.
H
et sc
hip z
al zic
h d
an sc
hui
n
d
oor
h
et
k
anaa
l
gaan
v
oort
b
e
w
e
g
en o.a. ten
g
e
v
ol
~
e van o
n~
el
i
i
k
e s
n
ie
g
el
d
ali
n
g
en
r
e-tourstroo
m
aan
w
eerszi
j
de van
h
et sc
hip
en aa
n v
oor- en ac
h
te
r
zii
d
e
van
h
et sc
h
i
p
.
H
et zal daar
d
oo
r
een no
g ~
rotere vaarbaan ter
b
esc
h
i
k
-king dienen te
h
e
bb
e
n
,
di
e voor
b
innensc
h
e
p
en on
g
eveer
1
,
3 m
aa
l
hun
breedte en voor zeesc
h
e
p
e
n
on
g
eveer 1,7
m
aa
l h
un bree
d
te bedraa
g
t.
Tenslotte d
i
ent no
g
re
k
enin
g
te
w
or
d
en
g
e
h
ou
d
en
m
et een veili
gh
ei
d
s-stroo
k
, zo
w
e
l
tussen
d
e sc
h
e
p
en onderl
in~
als tussen schi
p
en oe
v
er,
dit
m
e
d
e ter ver
mi
~
d
~
r
in
g
van
d
e
i
n
v
loe
~
di
e
p
a
s
seren
d
e sche
p
en
op
el
k
aar uitoe
f
enen.
V
oor
b
innensc
h
ee
p
vaa
r
t
b
e
d
raa
g
t dit o
n~
e
v
eer
0
,
5
ä1 maal
h
un
b
ree
d
te
en voor zeesc
h
e
p
en
1
ä
l,Sm
aal
h
un
b
ree
dt
e.
On gr
ond van
b
ove
nsta
a
nd
e
over
w
e
~in~
e
n
zo
u
m
e
n
,
b
i
j g
e
g
eve
n
sc
h
ee
p
sa
fm
et
i
n
g
en en aanta
l
vaar-stro
k
en,
h
et d
w
ars
p
rofie
l v
an
h
et
kan
aal
ku
n
n
en
b
epa
l
en
. Di
t
is
e
cht
e
r
niet vo
l
doende.
D
e
g
e
w
enste snel
h
e
id v
an
h
et schi
p
speelt hier
b
i
j
ook no
g
een ro
l
.
D
e snelhei
d
van het schi
p
wordt in eerste instantie bepaa
ld d
oor
de
w
eerstan
d
d
i
e
h
et schip ti
j
dens
h
et va
r
en o
n
dervindt.
Deze weerstan
d w
or
d
t ster
k
be
i
nvlo
e
d
d
oor
d
e
v
er
h
oudin
g
kanaa
l
doo
rsn
e
d
e:
groots
p
ant sc
hip
(
F
/
f
).
U
it
m
etin
g
en van
T
ison
i
n
1940bleek reeds,
d
at
bij een
F
/f-verhouding van 20 de
m
axi
m
ale vaar
s
nelhei
d
ca. 0,
75 Igh
wordt, waarin h de waterdiepte voorstelt.
Uit de eisen ten aanzien van de bestuur
b
aar
h
eid en de
- 9
-b
i
nn
e
nsch
ee
p
vaa
rt
ee
n
F/f=
6
e
n
voo
r z
ees
ch
e
p
en ee
n
F/f=
8.
H
ie
rbi~ b
e
d
raa
g
t
d
e
m
ax
im
a
l
e vaars
n
e
lh
e
id
ca.
70
res
p
.
7
5
%
van
d
i
e
bi;
een
F/f
-
v
er
h
o
uding v
an
20
.
Omeco
n
o
mi
s
ch
e re
d
e
n
en zal
ee
n
sc
hip ni
et
sn
e
l
ler vare
n d
a
n 80
à
90~
va
n
z
ii
n
m
ax
imum
sne
l
-h
eid,
h
et
g
een neer
x
o
m
t
00ee
n
econo
mi
sc
h
e s
n
e
lh
e
id
va
n
0,
4
5
Igh
.
Bij
een zeer
d
ru
k b
e
v
aren s
ch
ee
p
vaa
r
t
w
e
p,
za
l d
e
z
e sne
lh
e
i
d
pr
a
kti
sc
h
n
i
et
h
aa
lb
aar
zi;n
, o
md
at
h
et sc
h
i
p bi;
na stee
d
s uit het
midd
e
n v
a
n
h
et
k
anaal vaart,
w
aardoor de
w
eerstan
d
ver
g
root zal worden e
n
ver
d
er
o
m
dat
h
et sc
hip
stee
d
s an
d
ere sc
h
e
o
en
m
oet in
h
a
l
en en passe
r
e
n
,
v
a
n
-we
g
e
h
e
t f
e
i
t dat el
k
sc
h
i
p w
eer een an
d
ere
w
eerstan
d
en dus ee
n
andere snel
h
e
id
hee
ft
.
Ui
t
h
et
b
o
v
enstaande
b
l
ijk
t dat
d
e
m
o
g
eli
jk
e vaarsnel
h
e
d
en o
p
een
k
anaal niet zeer
g
root zi
j
n.
W
il
m
en
p,
roterevaarsne
lh
e
d
e
n d
an
zal di
t
in
h
oo
fd
za
ak
ver
k
re
g
e
n k
un
n
en
w
or
d
en
d
oo
r
een
g
rotere
di
e
nt
e
in het
k
anaa
l
.
D
i
t
is dus een o
p
ti
m
a
li
satievraa
g
stu
k
waar
i
n n
i
e
t
a
l
-leen de
k
osten
v
an
v
erdie
p
i
ng
te
g
eno
v
er
h
et
~
oe
dk
o
o
e
r
e trans
p
ort staa
n
.
De oever
v
er
d
edi
gi
n
g
s
p
ee
lt
hier
i
n oo
k m
ee.
Im
m
er
s
, een aa
n
ta
l
sc
h
e
p
e
n
zal ee
n
zoda
n
i
g m
oto
rv
ermo
g
en
b
ezi
t
ten
d
at
slec
h
ts een dee
l
va
n
de ener
g
ie
b
estee
d w
or
d
t aan
d
e vaar
b
e
w
e
ging
.
Indien de volle
d
i
g
e ener
g
ie
w
or
d
t
p,
ele
v
er
d
za
l h
et resteren
d
e
b
e
st
ee
d
wor
d
en aan o
pw
e
kki
n
g
van tur
bul
entie e
n i
n een z
H
aar
d
ere aan
v
al o
n d
e
oeverver
d
e
d
i
g
in
g
.
D
oor verdie
p
in
g
van
h
et
k
anaal
w
ordt
d
eze aan
v
al
verminderd en
k
an een
g
oed
k
o
p
ere ver
d
e
dig
i
np H
or
d
en toe
g
e
p
ast.
P
et
vraagstu
k
is
d
us
b
i
;
zon
d
er co
mol
ex, terw
i
;
l
andere factoren zo
al
s
de aan
w
ezi
gh
ei
d
van sluizen d
i
e
m
aat
p,
evend
k
unnen zi
j
n voor ca
o
ac
i
te
i
t
en tiid
v
erlies
d
e zaa
k
no
g i
n
g
e
wikk
e
ld
er
m
aken.
V
oor
de oeververdedi
g
in
g
is
h
et van belan
p d
e ~ootte
van
d
e
retourstroo
m
,
d
e s
p
ie
g
eldalin
g
en de schee
p
s
g
o
l
ven te weten.
D
e
hiervoor o
pg
este
ld
e reken methoden
g
even echter niet de
j
uiste
uit-komsten, o
m
dat geen re
k
enin
g
is ge
h
ouden
m
et
~
erl
i
ezen. Er tre
d
en
b
i
j de
b
oe
p,
van een sc
h
i
p
aanzienl
i
;
k
e contractieverliezen o
p
, die
beslist niet verwaar
l
oos
b
aar zi
j
n. Verder is
h
et
g
een twee-, maar
een driedi
m
ensionaal orobleem.
Di
t
g
aat vooral een rol spelen als de
lengte van het schi
p
relatief
k
lein
i
s ten o
p
zichte van de
b
reedte van
het kanaal.
T
enslotte
i
s er vanu
i
t
g
egaan, dat het schip in de as van
het kanaal vaart, het
g
een, zoals uit het voor
g
aande reeds naar voren
is gekomen, pra
k
tisch niet meer voor
k
o
m
t.
uit bestaande re
k
en
m
ethode wordt
g
evonden.
B
i
j h
et
i
n
h
ale
n
van
sc
h
epen ontstaat een no
g
ongunsti
g
er situatie, aan
g
ez
i
e
n
beide
schepen een
g
rotere s
p
ie
g
eldalin
g
en re
t
o
ur
stroo
m
veroorzaken.
N
aast de
w
ate
r
stan
d
svariaties on
d
er
i
nv
l
oe
d v
an de schee
p
vaart,
die in
b
i
n
nenvaart
k
analen in het al
g
e
m
een
m
aat
g
eve
n
d zi
j
n voor
de di
m
ens
i
onerin
g
van ta
l
udbe
k
le
d
in
g
en is een andere
b
elan
g
ri
jk
e
f
actor:
h
et verti
k
aal-
g
eti
j
.
In zeevaart
k
analen, waar
b
i
j
de
rif
verhou
d
ingen in het algemeen
zodanig zi
j
n dat van
h
et optreden van s
p
ie
g
eldaling en
retour-stro
m
en nau
w
eli
jk
s s
p
rake is zal de bi
j
deze
k
analen voor
k
o
m
en
d
e
verticale
g
eti
jb
ewe
g
in
g
de
m
aatgevende factor voor het ontwerp
van de be
k
ledin
g k
unnen zijn.
H
ierbi
j
d
i
ent derhalve
g
ere
k
end
te worden
m
et een in hoo
g
te variërend aanvalsniveau op de
be-kleding
w
aar
bij
voor de dimensionerin
g
s
p
rin
g
ti
j
en stor
m
vloed-standen
m
aatgevend zi
j
n.
U
it voor
g
aande beschouwingen
b
li
jk
t wel, dat er op dit
ge-bied nog een
g
root terrein bra~
<
ligt voor onderzoe
k
.
D
it geldt
zowel voor de samenhan
g
van de verschillende factoren als ook voor
onze
k
ennis betreffen
d
e de optredende verschi;nselen. Zolang theorie
en pra
k
ti
jk
elkaar no
g
niet geheel de
k
ken, zullen modelproeven bij
kanaalpro
j
ecten onmisbaar bli
j
ven. Alle grote kanaalontwerpen in
N
ederland
w
orden dan ook door modelproeven be
g
eleid~
3. Het ontwerpen van oeververdedigingen in verband met de te stellen
eisen:
3.1. Bij het ontwerpen van oeververdedigingen zijn er een aantal
vragen die dominerend zi
j
n voor de be
p
aling van de vorm en de
constructie zelf.
Genoemd kunnen worden:
- moet de constructie grondkerend z~Jn (b.v. vertikale damwand) of
niet grondkerend (talud afdekking);
- moet de constructie waterkerend zijn (waterdichte constructie)
of niet waterkerend (ideaal filter);
- moet de constructie geheel of gedeeltelijk geprefabriceerd worden
of ter plaatse worden vervaardigd;
- moet de constructie geheel of gedeeltelijk "in den droge" of "in
den natte" worden aangebracht;
- moet de constructie "in den droge" of "in den natte" worden
onder-houden.
- 11
-In de volgende punten wordt getracht het vraagstuk systematisch
op te lossen, waarbij bovengenoemde punten ter sprake komen.
3.2. Type en uitgebreidheid van de oeververdediging.
Voor wat betreft het type oeververdediging dat wordt toegepast
kan,afhankelijk van het al of niet grondkerend zijn,de volgende
in-deling worden gemaakt:
Type I
De beschoeiing (geheel grondkerend).
Type 11
De taludoplossing al of niet met bermen (niet grondkerend).
Type 111
De tussenvorm (kombinaties I en Ir).
De keuze hieruit wordt behalve het kostenvraagstuk o.a. ook
mede bepaald door de esthetische eisen t.a.v. het landschap, de
be-schikbare ruimte, nevendoeleinden, bebe-schikbare materialen en aanwezige
bodemeigenschappen.
In gebieden met veel stedelijke bebouwing zal in verband met
be-perkte ruimte b.v. de keuze vallen op een beschoeiing of uit esth~tische
overwegingen op een tussenvorm.
Indien langs het scheepvaartkanaal industrieterreinen zijn
ge-legen, kan
de keuze bepaald worden door behoefte aan kaderuimte,
res-pectievelijk de taludhelling mede worden bepaald door de beschikbare
terreinstrook.
In heuvelachtige of bergachtig terrein ligt de zaak weer anders.
Is er ter plaatse veel steen aanwezig uit steengroeven, dan zal uit
economische overweging een taludoplossing de voorkeur dienen.
Verder is van belang de bodemsamenstelling; komen er slappe lagen
(veen) of waterdichte lagen (klei) voor, dan bepalen deze lagen mede
de toe te passen constructie.
Ten aanzien van de uitgebreidheid van de verdediging kan gesteld
worden, dat de bovenbegrenzing bepaald wordt door de golven en de
golfoploop in combinatie met de hoogste waterstanden op het kanaal. De
hoogte van de scheepsgolven blijkt bij hoge snelheden van een schip
in dezelfde orde van grootte te liggen als de optredende
spiegel-daling. Door interferentie van boeg- en hekgolven zal de golfhoogte
ter plaatste van de oeververdediging veranderen. Met behulp van
bestaande golfoploopformules kan nu een indruk worden verkregen
om-trent de hoogte boven de waterspiegel waar nog een verdediging wordt
vereist.
In Nederland wordt hiervoor meestal een hoogte van 1,25 maal de
maximale spiegeldaling genomen bij taludbekledingen; de
onder-begrenzing wordt bepaald door de spiegeldaling en golven in
combinatie met de laagste waterstanden en verder door het feit,
dat direct beneden de verdediging het talud of de bodem op zich
-zelf stabiel moet zijn. Hiervoor wordt in Nederland meestal 2,5
maal de maximale spiegeldaling aan~ehouden bij taludbekledingen.
In het begin van de ontwikkeling van het scheepvaartkanaal
speelde de snelheid van de schepen en de daarmee in verband staande
verschijnselen slechts een ondergeschikte rol. Vandaar dat op vele
in het verleden aanfelegde kanalen oeververdedigingen voorkomen
welke zich slechts even boven en beneden de waterlijn uitstrekken.
Voorbeelden hiervan zijn o.a. de rietbermen, één of twee
per-koenrijen met daarachter of er tussen rijshout, turfstapelingen,
rijspakwerken, plakdozen e.d.
Bij het toenemend motorvermogen en de daardoor optredende
grotere snelheden en golfafmetingen moest de verdediging worden
aangepast, zodat deze zowel boven als beneden de waterlijn diende
te worden uitgebreid. Deze uitbreiding vrerd zowel in vertikale
richting als in taludvorm gevonden.
Beneden de waterspiegel werd toendertijd veelal gebruik gemaakt van
damwanden van hout, staal en beton, terwijl boven de waterlijn zowel
vertikale constructies als taludverdediging in de vorm van zetwerk
en later ook van betonblokken werd toegepast.
Bij de verdere toename van de snelheid en de vergroting van de
schepen namen echter ook de scheepsgolven in grootte toe. Dit
le-verde bij toepassin~ van damwanden moeilijkheden op vanwege de
terugkaatsing en gedeeltelijke vernietiging van de golven. Daarnaast
trad verlies van stabiliteit op van het voor de damHand aanwezige
grondbanket wat aanleiding kan zijn tot evenwichtsverlies van de
damwandkonstructie.
Aanvullende maatregelen met stroom- en golfbestendig materiaal worden
dan noodzakelijk. Voor nieuwe ontwerpen van het darnwandtype wordt de
damwand beneden de waterlijn beëindigd, zodat de golfenergie op het
boven gelegen talud teniet gaat.
Bij de moderne kanaalaanleg in Nederland wordt echter thans meer het
TALUDOPLOSSING (NIET GRONDKEREND ) I ./ ~ TUSSENVORM BESCHOEIINGEN (GRONDKEREND )
-
----j
---~ RIETBERM MET STORTSTEEN COMBINATIE VAN BEIDE TYPEN DAMWANDCONSTRUCTIE MET OF ZONDER ANKERPERKOENENMET FILTER
HANGSTUK MET BETONNEN BLOKKEN PERKOENEN METBEPLANKING
HANGSTUK MET BETONGLOOIING DAMWANDENMETBEPLANKING
OPEN VERDEDIGING OFDAMWABETONNENDENN MEWTANDBAKSTENEN
GESLOTEN VEROEOIG:NG
In fig. 4. is een overzicht gegeven van bovengenoemde typen en
hun ontwikkeling.
3.3. Evenwicht van de oever als geheel
Bij de problemen betreffende het evenwicht van taluds spelen de
taludhelling, bermen, de grootte van de ingraving en/of ophoging, de
bovenbelasting al of niet in combinatie met de erdoor veroorzaakte
trillingen in de ondergrond, de korrelstapeling en de korrelpakking,
de cohesie en de schuifspanning, de inhomogeniteit van de grond, het
voorkomen van kleilagen e.d. en de grondwaterbeweging een al of niet
belangrijke rol.
Bij onvoldoende veiligheid bij de berekening kunnen hierdoor glijd
-vlakken of oeverafschuivingen optreden.
Verder dient vooral gekeken te worden naar de invloed van de aan te
brengen verdediging op de stabiliteit van grondmassa plus bekleding
tesamen.
De verdediging werkt n.l. als een bovenbelasting en aangezien
deze zich alleen aan de bovenzijde van het talud bevindt kan
hier-door het optreden van glijdvlakken worden vergroot. Indien de
ver-dediging ook nog waterdicht wordt gemaakt, ondergaat de
grondwater-stroming een aanzienlijke verandering. Vooral bij snel wisselende
waterstanden en de daarbij behorende drukstoten kan het voorkomen,
dat de korrelspanning door waterspanning wordt overgenomen, waardoor
drijfzand kan ontstaan.
3.4. Evenwicht van de oeververdediging als geheel.
3.4.1. Algemeen.
Bij de toepassing van een beschoeiing is dit evenwicht d.m.v.
een damwandberekening met of zonder verankering vrij eenvoudig op
te lossen.
Bij toepassing van een taludbekleding als oeververdediging wordt dit
anders. Een eerste vereiste daarbij is wel dat de bekleding zich goed
tegen de oever aanvlijt en zich in ruime mate kan aanpassen aan
wijzigingen van de ondergrond als zettingen e.d.; dit om onder- en
achterloopsheid te voorkomen en om het risico van afglijden t.g.v.
verminderde wrijving tussen bekleding en ondergrond tegen te gaan.
De verdedigingsconstructie dient dus een grote mate van
- 14
-3.4.2. Waterdichte bekleding.
D
i
t t
y
pe oeververdediging
h
eeft bij
wi
sselende
kanaalwater-standen en bij
h
oge grond
w
aterstande
n i
n de aangrenzen
d
e
terrein-stroo
k
tot gevolg dat onder de be
k
leding op
w
aartse water
d
ruk
k
en
zullen optreden. Dit kan leiden tot een verminderde wri
j
vin
g
t
u
ssen
be
k
le
d
ing en ondergrond, terwi
j
l in extre
m
e
g
evallen de bekle
d
ing
plaatseli
jk
in z
ij
n
g
e
h
eel
k
an
w
orden o
pg
el
i
cht.
I
n de constructie qua materiaalopbouw en totaal gewicht zal
h
et
voorkomen van deze fenomenen moeten worden verdisconteerd. De
criteria voor het
b
e
p
alen van het gewicht van een gesloten
b
ekledin
g
op taluds, belast door de quasi statische waterdrukken, kunnen nu
als volgt worden
w
eergegeven, afgeleid uit fig.
5.Ya.d
fig. 5.
Kritieke (afschuif- en (op)drijfcriterium.
a. het "schuifcriterium"
TI
[tg
f1 - tg
TT /P < d , y •cos
Ëi s - a
[tg
0
-a.[
De keuze tussen de beide formules I en 11hangt af van de
betrekking tussen de specifieke eigenschappen van bekleding en
ondergrond (plasticiteit, vervorming, kruip). Dit ingewikkelde
probleem is nog niet opgelost.
b. het "drijfcriterium" waarin gelden p in t/m2 d in m Ya in t/m3 Yw in t/m3 a
IJ
=
drukverschil tussen het punt onder de bekleding en hetbijbehorende punt boven de bekleding,
gedefinieerd als p
=
(h1 - h2) Yw
=
Yw
(~h + dcosa).=
dikte van de gesloten bekleding=
volume gewicht van het bekledings~ateriaal=
"
"
water=
hellingshoek van het te bekleden talud=
wrijvingshoek tussen bekleding en ondergrond ofhoek van inwendige wrijving v.h. materiaal onder de
bekleding.
Het schuifcriterium is nu bepalend voor de materiaalkeuze van een gesloten
bekleding. De grootste overdruk onder de belcleding treedt nl. steeds op
ter hoogte van de buitenwaterspiegel (fi~.5.) wat betekent dat op de
ver-schillende niveaux van het talud deze grootste overdruk niet steeds
gelijk-tijdig optreedt, maar zich langs het talud verplaatst.
Het gevolg van het optreden van overdrukken is nu een vermindering van de
wrijvingsweerstanden tussen bekleding en onderliggend materiaal; indien
de component van het eigen gewicht in de taludrichting groter wordt dan
de contactwrijving, zullen in het bekledingsmateriaal extra spanningen
gaan optreden waaruit vervormingen (rek en stuik) zullen voortvloeien.
Bij een visceus bekledingsmateriaal als asfaltbeton e.d. zijn deze
- 16
-daarbij vermoeidsheidsverschijnselen in het materiaa
l
zullen
m
ani-festeren.
Bij toepassing
.
van een materiaal
m
et een
h
oge stabiliteit door
inwendige skeletopbou
w
,als een steenbestorting, ingegoten met
gi
et-asfalt, zal dit criteri
um
niet behoeven te worden gehanteerd.
H
et
drijfcriterium is uitsluitend van belang voor gewicht van de bekleding
afhankeli
j
k van het toegepaste materiaal en geldt ook voor extreme
omstandigheden.
In dit verband kan oo
k
worden gedacht aan een waterdicht membraan,
geballast met losse elementen b.v. betonblokken op een plastic
folie.
Het hanteren van beide criteria bij het ontwerp van een gesloten
ta-ludbekleding kan dan ook aanleidin
g
zijn tot toepassing van twee
construc-tietypen langs het talud. Dit in afhankelijkheid van de externe o
m
standig-heden als snelheid en frequentie van waterstandvariaties,
doorlatend-heid van de ondergrond etc.
Voor oeververdedigingen
m
et snelle waterstandsvariaties (wind- en
scheeps-golven) moet voorlopig worden aangehouden dat de waterpotentiaal onder
de bekleding in het grondpakket zoveel na-ijlt op de waterspiegelvariatie
dat op een overdruk in de grootte-orde van de waterspiegeldaling moet
worden gerekend.
Bij minder snelle tot langzame waterspiegelvariaties
(spiegeldaling door
scheepvaart tot getij) is deze overdruk kleiner, afhankelijk van deze
snelheid, de waterdoorlatendheid van de grond en de door het grondwater
af te leggen weg. Hierbij dient nog opgemerkt, dat de snelle
waterstands-variaties slechts plaatselijke overdrukken veroorzaken in tegenstelling
tot de langzame waterstandsvariaties, welke over de gehele constructie
werken.
Op dit gebied ligt echter nog een groot gebied voor onderzoek open.
Voor zeevaartkanalen waarop getijwerking voorkomt, is het thans met
be-hulp van een electrisch model mogelijk de schuif- en opdrijfcriteria
nader te preciseren bij variabele externe omstandigheden.
Dit maakt het dan ook mogelijk een gesloten bekleding verantwoord te
dimensioneren.
3.4.3. Waterdoorlatende bekleding.
Bij een waterdoorlatende bekleding dient een functiesplitsing
toege-past te worden. Enerzijds moet de constructie in staat zijn weerstand
te bieden aan alle optredende krachten zoals stro
m
ingsdruk,
golf-slag enz. Anderderzijds
m
oet de constructie ten alle tijde een
goede filterwerking blijven garanderen.
V
oor wat betreft deze filterwerking worden de volgende eisen
gesteld:
T
en eerste moet de doorlatendheid van de constructie groter
of minstens gelijk zijn aan die van het ondergelegen materiaal
o
m
te voorkomen dat dit wordt afgedrukt en verder om te zorgen
dat de drukvariaties achter de bekleding zo veel mogelijk gelijke
tred kunnen houden met de waterstandvariaties in het kanaal.
Ten tweede moet worden voorko
m
en dat het fijnere materiaal
uit onderliggende
lagen door de constructie wordt weggezogen.
Bij de beschouwing van een waterdoorlatende constructie wordt
uitgegaan van een filterconstructie, welke is opgebouwd uit n-lagen
gegradeerd stortmateriaal toenemend
in grootte. (zie fig.6)
a. Kriterium voor afglijden van de verdediging;
sin~[ ~1{d .(1-m ).
x=
x
x
p • g
x
+
d •x
m •x
p •g} - Pw·g. ~
w
x=1
dx
1
< tg •. [cos •• nx~1 {dx·(1-mx)· Px·g
+ dx·mx·pw·g}
Hierin is:
dx = dikte van xe laag in meters.
mx = holtepercentage xe laag in
%
soortelijke
stortmateriaal xe laag in
3
Px =
massa
kg/m
Pw = soortelijke massa
van water in kg/m3
Cl.
= hellingshoek van het talud
~
= hoek van inwendige wrijving van het bodemmateriaal
versnelling t.g.v. de zwaartekracht in m/sec
2g =
~H = verval over de constructie in meters
(zie figuur
6) •Hierbij dient opgemerkt, dat voor ~H de maximale waarde moet worden
genomen welke hoort bij een zeer snelle waterstandsverlaging.
R;f
-Hi6He-+ A n I:.:.1-
i drukverval overfilterdikteb) Kriterium voor aflichten van de verdediging.
Dit kan plaatselijk optreden speciaal ter plaatse van de waterlijn.
Dit kriterium verplaatst zich met de veranderende waterstand langs
het talud (o.a. getijbeweging)
Hiervoor moet gelden
O[ n
cos a.
!:x=1
{d
.
(1-m ).
p •g
+ d .m .
p •g}]
> p • g (flH.
+ cosa • ~
d)
x x x x x w w xx=1
c) Eisen ten aanzien van de doorlatendheid:
Allereerst moet gelden dat
<
enz.
Indien hieraan niet wordt voldaan, dan dient ook voor iedere laag
af-zonderlijk een berekening, in verband met aflichten en afschuiven, te
worden uitgevoerd.
Voor het handhaven van de doorlatendheid moet verder gelden:
ed.~ 1 -laag
10
=---=
...;..;...---
= 5 à 40
d15 bodemmateriaal
Hierin geeft d15 de diameter van de zeefopening weer, waarbij 15
%
van
het totale gewicht van een monster door de zeef gaat.
Afhankelijk van korrelvorm en korrelstapeling kan ruwweg de volgende
waarde voor dit quotiënt worden aangehouden.
voor homogene ronde korrels
5 - 10 (grind)
voor homogene hoe
~
i
~
e korrels
6 - 20 (gebroken grind en steenslag)
voor gegradeerde korrels
12 - 40
d. Eisen ten aanzien van de zanddichtheid
19
-a)
d
1
5
n -laa
e
g
d1
5
1 -laag
e
=
---
=
<5
d
sS
(n-
1
) -laa
e
g
dS5 bode
m
materiaal
e
b) dSO n -laag
d50 (n-
Î
)e-laa
g
dSO
Ie-laag
= ---
=
---dSO bode
mm
ateriaal
=
Sà
60voor homogene ronde
k
orrels
S -10
voor homogene hoekige korrels
1
0 - 30
voor gegradeerde korrels
12 - 60e) Eisen ten aanzien van de uitvoering:
V
erder dienen de filterla
g
en voldoende dik te zijn om een goede
k
orrel-grootteverdeling
door het gehele pakket heen te verkrijgen.
Hiervoor worden bij het aanbrengen "in den dro
g
e" de vol
g
ende di
k
ten
aangehouden:
voor grindzand
voor grind
S
à 10
CM10 à 20
cm
voor stortsteen 1
;
à
2
m
aal de grootste steenafmeting.
Bij aanbrengen onder water dienen deze laagdikten aanzienlijk
dikker genomen te worden in verband met ongelijkmatigheden
van
de ondergrond en uitvoeringstechnische
moeilijkheden bij het
aan-bren
g
en van de afzonderli
jk
e lagen.
e
De steenafmetingen voor de n -laag (welke bepalend is voor het
aantal toe te passen lagen en dus voor de totale dikte van de
ver-dediging) wordan
b
epaald door de uitwendige krachten als stroming
en golfslag en de stro
m
ingsdruk t.g.
v
. de grondwaterstroming.
Hier-op wordt terugge
k
omen in het volgende punt.
Op deze filterconstructie
zijn vele varimneoplossingen
'
mogelijk. Zo kan worden overgegaan op een constructie waarbi.j één
of meerdere lagen worden vervangen door andere materialen.
Genoemd worden constructies waarbij alleen de ne-laag blijft
ge-handhaafd. De onderliggende lagen worden dan vervangen door een
ander filtermateriaal
zoals rijshoutmatrassen
al of niet met
riet-lagen erin verwerkt; nylonzandmatrassen
bestaande uit een
dubbel-doek, waarvan de doeken elkaar telkens kruisen en afwisselend
onder en boven liggen om aldus cellen te vormen die met zand worden
gevuld; geasfalteerd jute; filtermatten van gevlochten aluminium
of azobê strippen of geweven plasticdraden al of niet met een riet-mat eronder.
De moeilijkheid hierbij vormt meestal de zanddichtheid van het materiaal. De openingen mogen dan ook niet groter zijn dan 0,5 x das van het erondergelegen materiaal. Is dit niet te verwezenlijken, dan zullen alleen enkele tussenliggende lagen vervangen kunnen worden. Een mogelijkheid is ook het formeren van een filterlaag van ge-bitumineerd zand dat qua bindmiddel op duurzaamheid in een blijvend vochtig milieu is samengesteld, b.v. S.R.O.-zand. (Special Road Oil) en waarvan de doorlatendheid groter is dan de ondergrond.
Een geheel andere variant-oplossing wordt verkregen door de bovenste laag of lagen weg te laten en het eronder gelegen materiaal een zodanige samenhang te geven, dat dit in staat is om alle op-tredende krachten op te nemen.
Voorbeelden hiervan zijn: 1. steen opgesloten tussen twee lagen zwaar gegalvaniseerd harmonicagaas welke onderling worden gekoppeld met ijzerdraad; 2. steenlaag waarin de samenhang wordt verkregen door een bewerking met prepactmortel of asfaltmastiek zonder de
waterdoor-latendheid merkbaar te beinvloeden; 3. steen verpakt in rijshout e.d.; 4. de nylon matras gevormd door een dubbeldoek, dat op een vast
stramien over een klein oppervlak onderling verweven wordt volgeperst met prepactmortel, waarbij ter plaatse van deze samengeweven doeken een
filter overblijft; 5. betonblokken door middel van op halve hoogte ingebetonneerde kunstweefselstroken enz.
Al deze.constructies hebben echter het bezwaar, dat de levensduur van de constructie bepaald wordt door het verpakkingsmateriaal en het bindmiddel.
Boven water kunnen de bovenste lagen eenvoudig worden vervangen door betonblokken, zetwerk e.d., waarbij ook nog de onderlagen vervangen kunnen worden door nylondoek e.d. (zie fig. 8).
3.5. Evenwicht van de onderdelen:
Evenals het evenwicht van de gehele constructie dienen ook de onderdelen, waaruit de constructie is opgebouwd, in evenwicht te ver-keren.
21
-Speciaal bij waterdoorlatende constructies is dit van essentieel
belang.
Indien n.l. ten gevolge van turbulenties, golfaanval en
grondwater-stroming enige stenen uit de bovenste deklaag worden gelicht, zal vrij
spoedi
g
het eronder gelegen
m
ateriaal worden weggespoeld. Zo'n filter
is dan praktisch niet meer goed te krilgen, waardoor de gehele
ver-dediging waardeloos wordt.
Bij constructies waarbij, hetzij in de bovenlaag, hetzij in de
onder-laag een zekere samenhang tussen de onderdelen aanwezig is speelt
deze factor geen grote rol.
De op een enkele steen werkende krachten kunnen als volgt worden
veroorzaakt:
a) Stroming evenwi;dig aan het talud
Indien de stroomsnelheid langs de kanaaloever maximaal v bedraagt,
dan moet de diameter van de steen op het talud een minimum waarde
hebben n.l.
Hierin is
d
=
steendiameter in meters
B
=
een coëff. gelegen tussen 0,7 en
1,~;afhankelijk van
turbu-lentie en bodemruwheid.
v
=
max. stroomsnelheid langs de kanaaloever tengevolge van
retourstroom veroorzaakt door schepen in combinatie met
snel-heden veroorzaakt door andere verschijnselen.
GESLOTEN (WATERDICHTE) CONSTRUCTIES
~ - GRASMAT OP KLEILAAG
IDEM GEPANTSERD MET
WIJDGEZETTE STEENGLOOIING
T T T
T
l
BETONBLOKKEN MET ~.JL __ L..--.L-_JYi- ASFALTVOEGVULLING BETONBLOKKEN OP PLASTICFOLIE OPEN (WATERDOORLATENDE) CONSTRUCTIES '1·' AFDEKLAAG VAN STORTSTEEN GRINDLAAG NVlONMAT AFDEK LAAG VAN STORTSTEEN MAT VAN GEVLOCHTEN AlaeE-STRIPPEN OP FILTERLAAG AFDEKLAAG VAN STORTSTEENFILTERCONSTRUCTIE VAN
RIJSHOUT OFANDERE MATERIALEN AFDEKLAAG VAN STORTSTEEN $,R.O.- ZANO STEENMATRAS (STEEN VERPAKT IN HARMONICA) FUN GRIND _ GROFGRIND WAARVAN OE - BOVENLAAG GEINJECTEERD 1$ MET PREPACT - MORTEL ~_STROKEN BLOKKEN ~ - MET ASFAU· GEPENETREERDE
~ STEEN
- ASFALTBETON
fig. 8 Voorbeelden van oeververdedigingen.
OPEN CONSTRUCTIES OP EEN
GESLOTEN ONDERLAAG
BETONBLOKKEN
FIJN GRIND OP KRAMMAT
KLEI ZETSTEEN
PUIN
VLIJLAAG VAN BAKSTEEN - KLEI
NYLONWEEFSEL IN
INGEBETDNNEERO
NYLONMATTENoPGEVULD
22
-b) Stroming loodrecht op het talud:
Hiervoor dient de diameter van de steen te voldoen aan:
a
v2 / 1 )d
.?
6·
2g· \-cosa- sina
O
p het talud boven de waterli
j
n treedt deze stro
m
in
g
ook o
p
ten
gevol
g
e van de golfoploop. Bij een golfhoogte van
H
meter moet
de steen
d
iameter voldoen aan: (zie fig. 7).
Hierbi
j
ligt de waarde van
B
tussen 0,25 en 0,45, afhankelijk van
taludhelling en golflengte.
/" ,/" /"
sPiegeldadoorlingI
I
cn+H
retourstroom I
I
isnvcheepsgloed olvenFig. 7. Invloed van scheepsgolven op de oever.
c) Stroming door het talud:
Door de grondwaterbeweging wordt op de stenen een stromingsdruk
uitgeoefend ter grootte van Pw.g.i. Voor het evenwicht van steen
onder water moet gelden:
tg~. (cosa
!)
>
sina
tJ.-tJ.H
nHierin is i
=
tJ.d
nBij een combinatie van stroming evenwijdig aan het talud en een
grond-waterstroming uit het talud moet gelden:
d>
.,/ i 2
V
{(cosa -E)
-waarin 8
=
0,7ä
1,4De rol, die de grondwaterstroming speelt bij oeververdedigingen wordt nogal eens onderschat. Bij elk kanaal dat niet over de volle breedte
van de bodem en taluds met een waterdichte bekleding afgedekt wordt zal een grondwaterstroming naar het kanaal ontstaan al of niet over de volle lengte van het kanaal.
Bij kanalen die door gebieden lopen, welke loodrecht op de kanaalas af-wateren zal zelfs een groot gedeelte van de grondwaterstroming via het kanaal gaan stromen vanwege de mindere weerstand die het daar-ti.j
ondervindt. (zie fig. ga). Loopt het kanaal door een gebied dat
even-wijdig aan de kanaalas afwatert dan zal het in het bovenstroomse
ge-bied het water naar het kanaal toe stromen (zie fig.9b), terwijl bij
kanalen welke door vlak polderland lopen een stroming ontstaat door
regenval en/of afmaling. Er dient dus altijd rekening gehouden te worden
met een grondwaterstroming naar het kanaal toe en dienovereenkomstig
met zowel een stromingsdruk op de korrels van het onverdedigde +e.Luc,
als op de oeververdediginr, zelf indien deze waterdoorlatend wordt
gemaakt. Verder ontstaat er bij een zeer snelle waterst~ndverandering
in het kanaal een drukstoot in het grondpakket ter grootte van
p .c.~V. Hierin is c de voortplantingssnelheid, welke afhankelijk is
w
van de compressie modulus van korrelskelet en water, en van de
snel-heidsverandering ~V in het grondwaterpakket, welke afhankelijk isvan
de grootte van de waterspiegel variatie.
Bij een waterdoorlatende taludverdediging zal de
grondwaterbe-weging nagenoeg niet afwijken van die, behorende bij een onverdedigd
talud en dienovereenkomstig ook de stromingsdruk (zie fig. gC).
Ge-heel anders wordt dit bij waterdichte taludverdedigingen. Hierbij wordt
het probleem van de grootste stromingsdrukken verplaatst naar de
onder-begrenzing van de oeververdediging. ( zie fig. gd).
Om
bij fezeconstructie-erosie ten gev~lge van deze stromingsdrukken te voorkomen, dient deze
constructie zowel naar beneden als in de diepte te worden uitgebreid
- 24
-Het ontbreken hiervan is veelvuld
ig
de oorzaak van beschadigingen.
Een andere mogelijkheid is gegeven in fi
g
. gf, waarbij door
m
iddel van
een damwandbeeindiging de stroomli
j
nen naar beneden gedrukt wor
d
en,
waardoor de stromingsdruk regelmatiger over het overblijvende talud
wordt verdeeld.
Eenzelfde situatie treedt op bij toepassin
g
van een vertikale
b
esc
h
oe
i
in
g
met talud onder water. (vergelijk in fip.9g).
Reeds eerder is erop gewezen dat de onderbegrenzing van de
con-structie bepaald wordt door het evenwicht van de grondkorrels er
di-rect beneden.
H
et voordeel van de waterdoorlatende constructie onder water valt hier
dan ook direct op. Verder kan het aanbevelin
g
verdienen om ter plaatse
van de taludbeeindiging onder water een berm en/of een flauwer talud
aan te brengen.
p
w~
c=-d
I5):;
+
~-
.
/ -,~/r---~,----r,-, GRONDWATERSTROMING LOODRECHT OP KANAAL-AS FIG.9' GRONDWATERSTROMING EVENWIJDIG AAN KANAAL-AS FIG.,br-
-
--
I I -1. "OPEN VERDEDIGING - JUISTE OPLOSSING
FIG.gC
1 __ ...1
I
GESLOTEN VERDEDIGING - FOUTIEVE OPLOSSING
FIG gd
GRAFISCHE BEPALING VAN DE STROOMDRUKKEN M.BV VIERKANTENNETTEN
(POTENTIAALSTROMINGEN )
r:;
r
VERBETERDE OPLOSSING VAN fig.ga DOOR TOEPASSING VAN EEN FILTER
FIG.9"
w
.
-~
-~-'\-" -\-VERBETERDE OPLOSSING VAN fig.ga DOOR SPREIDING
VAN DE STROOM LIJNEN FIG.s
VERMINDERING VAN DE STROMINGSDRUK DOOR SPREIDING VAN DE STROOMLIJNEN
FIG.,9
25
-3.6. Eisen ten aanzien van de duurzaamheid.
De constructie moet een grote mate van houdbaarheid en duurzaam-heid bezitten. Hij moet weerstand kunnen bieden aan alle vernielende oorzaken, zowel inwendige als uitwendige. De eigenschappen van de toe te passen materialen moeten behouden blijven zolang als de constructie moet functioneren. Deze vernielende oorzaken kunnen bestaan uit
me-chanische, organische en chemische aantastingen. a) Mechanische:
1) Golfklappen, haalgolven en strominp.;. 2) Regen, vorst, dooi, ijs en ijsschotsen.
3) Temperatuurwisselingen in de constructie, speciaal in het over-gangsgebied tussen water en lucht.
4) Meren van schepen langs de oevers waarbij de schroef draait. Verder vaarbomen, scheepsankers en tenslotte aanvaringen door de schepen. 5) Sportvissers en jeugd, speciaal bij taludverdedigingen met
los-liggende stenen. b) Chemische:
1) Agressieve stoffen in het 'l-Tater,zoals o.a. koolwaterstoffen. 2) Olie op het water, afkomstip.;van schepen (asfalt).
3) Zeewater (beton).
4) Electro-chemische werking bij toepassing van verschillende materialen.
5) Foto-chemische werking (kunststoffen). 6) Bio-chemische werking.
c) Organische:
1 ) De paalworm (rij shout en houten damwanden). 2) Aantasting door algen en draadwieren (asfalt). 3) Plantengroei, welke door de constructie heengroeit.
De houdbaarheid van een constructie wordt dus voornamelijk bepaald door de toe te passen materialen. Materialen welke veelal worden toegepast zijn:
