Betonnen dijk- en oeverbekledingen

TU

Delft

Fac.bibliotheek

4

Civiele Techniek

7

TPN

87-01

BETONNEN

DIJK- EN

OEVERBEKLEDINGEN

Technische Universiteit Delft Qlbliotheek Faculteit der Civiele Techniek

(Bezoekadres Stevinweg 1) Postbus 5048 2600 GA DELFT

-/PN

8{-

Ol

Overdruk van een serie artikelen uit CEMENT 1986 nr. 2. 3.6. 8. 10 en 11.alsmede uit 1987 nr.2 en 3. Toegevoegd aan deze publikatie is het artikel over colloïdaalbeton.

RECENTE

ON

LINGEN

IN BETONNEN

DIJK- EN

OEVERBEKLEDINGEN

W

aterbouwkundige constructies alsdijken, oevers,stroomgeleiders, golf-brekers (havendammen)e.d,zijn blootgesteld aanexternehydraulische belastingen door golven (veroorzaaktdoor windenvarendeschepen), stromingen en bijzondere belastingen (zoals kruiend ijs en calamiteiten in de scheepvaart).

Omdat het basismateriaalvan ditsoortconstructiesbestaat uit klei,zandof(fijnere) steenachtigematerialen, dienen zeteworden beschermd tegenerosie. Dehoofd -functievaneen bekleding is dan ook erosiebestrijding.Een bekleding kan deze hoofdfunctievervullen in combinatiemetéén of meer overgangslagen,het zgn. fil -ter,omer voor te zorgen dat het basismateriaalbij het grensvlak met debekle dings-constructienietkantransporteren.

Voor dezefilters worden meestalgeotextielen al of niet incombinatie met fijnere steenmaterialen (bijv.grind) toegepast.

Zo'n filter kanook worden gevormd dooreen laagbreed gegradeerdsteenmateriaal zoals mijnsteen of door een laag zandasfalt. Dit materiaal heeft namelijk dezelfde porositeit alshetgebruikte zand.

Indieneen kleilaag van goede kwaliteit aanwezig is kunnen aaneensluitendeblok -ken directop de klei worden gezet.

De gehelebekledingsconstructie moet een zodanigeflexibiliteit hebben dat deze ongelijkezettingen kanvolgen.Anderefunctieskunnen zijn reductievan golfop-loopenof-overslag door het verhogenvan deruwheid ofhet creërenvan waterbe r-ging,dan wel het aanbrengenvan openingen in blokken, zodateen milieuvriende -lijke oeverontstaat.

Tenslottewordengenoemd landschappelijke, recreatieve enonderhoudsaspecten. Dat hierbijeenoptimalisatie van aanleg-enonderhoudskosten moetworden nage -streefdspreekt vanzelf.

Vanoudsher isvoor bekledingen gebruik gemaakt van wier,rijshout,houten palen, natuursteenen in minderemate gebakkensteen.Veellater zijn dematerialen beton enasfalt naarvorengekomen. Beton isalsbekledingsmateriaal toegepast in de vorm van'gezette'geprefabriceerdeblokken en in hetwerkgemaakteplaten.

IrJhr.RRL. deMuraltwasrond de eeuwwisselingonder meer pionierop hetgebied van(trapvormige)plaatbekledingen, voorzien vaneenstaalwapening, op detaluds van zeedijken.

Hoofdzakelijkop initiatiefvan debetonwarenindustrie zijn allerleivormen vange -zettebetonblokken(boven de waterspiegel) ontwikkeldenalsbekledingtoegepast. Achterliggende gedachtenwaren:

- het vergroten van de stabiliteit door systemen waarbij de zijvlakken van blokken in of overelkaar grijpen;

- het reduceren van de golfoploop doorobstakels opof verdiepingen inhetboven -vlak;

- het mogelijk maken van doorgroei van planten.

Ook het toepassen vanzwaretoeslagmaterialen(bijv.basaltsteenslag)in het beton pastindit kader.

Voorts werden mede door gespecialiseerdebedrijven zgn.betonblokkenmatten ontwikkeld. Debetonblokken zijn inditgevalonderling verbondendoor kabels of door eengeotextiel tergrootte van de mat. Geotextielen zijn overigens ookvan groot belang geworden op de samenstelling van filterconstructies voorgezettebe -kledingen.

Tot voor enkele decennia was het ontwerp van bekledingen _gestoeld op ambachte-lijke ervaring. Thans is, mede op grond van onderzoek met tysische modellen en in de natuur, het mogelijk geworden metbehulpvan rekenmodellen waaronder com-putermodellen, bekledingsconsrructies meer verantwoord te dimensioneren. De Rijkswaterstaat en de TAW*met de laboratoria (Waterloopkunde en Grondmecha-nica) hebben hiertoe een significante bijdrage geleverd.

Tegelijkertijd hebben zich op initiatief van hetbedrijfsleven interessante ontwikke-lingen voorgedaan met betrekking tot gemechaniseerde fabricage en hetaanbre n-gen van betonbekledingen, waarbij ook automatisering een rol speelt.

De recente ontwikkelingen zijn in een serie artikelen van de hand van terzake des-kundigen in het tijdschrift CEMENT(1986 nrs. 2,3,6, 8,tOen11en1987nrs. 2en 3) gepubliceerd.De auteurszijn er in geslaagdeen gedegenoverzicht te geven vande stand vandetechnologie vanbetonnen dijk-en oeverbekledingen.Geziende hoge kwaliteiten blijvende waarde vandeze informatie voor dekomendejaren is heteen goede gedachte van VNC deze serie artikelen ingebundelde vorm uit tebrengen. Dehierbovengenoemde waterbouwkundige technologie staat model inde wereld. Het isduszaakdeontwikkeling van dezetechnologiemet krachtvoort tezetten. In de eersteplaatsbetreft het reeds aan de gangzijnde studies, te wetenhetverbete -renvanderekenmodellen, zodanigdatexactergedimensioneerd kanwordenenhet probabilistischontwerpen van bekledingen mogelijkwordt.

Voorts verdient het aanbeveling studiete initiëren naar:

• geprefabriceerde en in hetwerk gemaakteplaatbekledingen. Dit typeis nade toepassingenvan DeMuralt,in Nederland op de achtergrond geraakt;

• aansluitingen enstabiliteit van nadenen buitenranden van beton blokkenma t-ten. Dit isprimair een uitvoeringsprobleem;

• colloïdaalbeton voor hetvastleggen door penetratie vanat random aangebrachte natuursteen of toegepastals doorgaande laag. Poriën incolloïdaalbeton laten de doorgroeivan planten toe,zodateen milieuvriendelijke oplossing voor bekledi n-gen boven de waterspiegel kanwordenverkregen;

• bekledingen bestaandeuit gezetteblokken,voorzien van relatiefgroteopeni n-gen loodrechtop het talud. Dezevereiseneen zodanigefilteropbouwdat delaagdie aansluitop deblokken uit relatieve grove (natuur)steen bestaat.Het fysischaspect van dit, in het buitenland toegepast typezeeropen bekleding, isdat de energiedissi -patieplaatsvindt in debekledingslaageneen deelvan defilrerconstructie.Hierdoor wordt degolfoploopaanzienlijkgereduceerd, zodat bijv.dekruinvan dijken lager kanwordenontworpen.

De omvangrijketoepassing van bekledingenin de waterbouwkunde, zowel in Ne -derland als het buitenland, maken een grote ontwikkelingsinspanning vera nt-woord.Vooralgeletop het kostenaspect zal het materiaal beton hierineen belang -rijke rolvervullen.

prof.ir.J .F.Agema

*TAW~TechnischeAdviescommissievoor deWaterkeringen.Zie ook deLeidraad Cementbetonnen Dijkbekledingen, eengezamenlijkeuitgave van deTAWen de Stichting CUR(rapport 119)1984.

WATERBOUW CONSTRUCTIEFONTWERP STUDIE

BETONNEN

DIJK-

EN

OEVERBEKLEDINGEN

(I)

ONTWERPPRINCIPES

EN

REKEN-MODELLEN VOOR BEKLEDINGEN

ir.A.Burger en ir.J.H.Laboyrie, Waterloopkundig Laboratorium DeVoorst

ir.A.Bezuijen, Laboratorium voorGrondmechanica, Delft

Allerwegen probeert men meer inzicht te verkrijgen in het ontwerpen

en uitvoeren van betonnen bekledingen

op oevers en dijken. De nod

i

ge

studie en onderzoek

daarnaar vinden plaats bij diverse instituten

en

instellingen.

Een serie artikelen in

C

ement

gaat het onderwerp

in

onderlinge

samenhang

nader uitdiepen. Daarbij gaat het zowel om

ontwerp en uitvoering

als de verschillende

typen bekledingen.

Dit eerste artikel behandelt

ontwerpaspecten

die samenhangen

met

bekledingsconstructies

opgebouwd uit zetsteen. Verder spelen

constructieve

problemen

een rol die zich voordoen bij

overgangsconstructies.

Uiteindelijk

doel is te komen tot objectieve dimensioneringscrite

ri

a.

In

afwachting van deze algemeen toepasbare ontwerpregels

kan met

behulp van rekenmodellen

en op basis

v

an fysische modellen inzicht

worden ve

r

kregen in de sterkte en belastingen.

V

anaf heworden bt beetonnen vgin van deerdze eeuediginw -gen toegepast voor het vers ter-ken en beschermen van dijken. Zo'n verdediging beschermt- in samenhang met onderliggende lagen - het dijkli-chaam tegen erosie. Dezekan het gevolg zijn van belastingen door golfaanvalen stromingen,maarer zijnook bijzondere belastingen zoals kruiend ijs, uit de koers geraakte schepen, drijvend vuil, vandalisme, recreatieof chemische aan -tasting. De verdedigingsconstructies moetenook bestand zijn tegen belas tin-gen door zettingen en ontgrondingen van dijklichamen en ondergrond. Dijk-enoeververdedigingen kunnen bestaan uitstortsteen of gelegdebekledingsco n-structies, asfaltbekledingen, natuurlijke verdedigingen of damplanken.

Dit artikel behandelt ontwerpaspecten met betrekking tot bekledingsco n-structiesdieuit zetsteen bestaan.Bij het ontwerpen van overgangsconstructies tussen verschillende typen bekleding

spelen constructieve detailproblemen een rol.Over debelastingenkan worden opgemerkt dat alleen de belastingen veroorzaaktdoor golven enstromingen, dezogenaamde hydraulische belastin-gen aande ordekomen.

Figuur1toontenkelekenmerkende g e-schematiseerde dwarsdoorsneden van een dijk met zetsteen bekleding.

1. Inleiding en probleemstelling

Tot voor kortwarener voor betonnen dijkbekledingen geen objectieve di-mensioneringscriteria beschikbaar. De keuze van tot op heden uitgevoerde dijkbekledingen (type enafmeting)be -rustte grotendeels op empirische grondslag. Dit heeft totgevolgdat ins i-tuaties waar ervaring niet voorhanden was,wat vooral voor extreme belasting-condities het gevalwas,de vraag kan wordenopgeworpenof hetontwerp in feitewel technischeneconomisch ve r-antwoord is.Aspecten met betrekking tot ontwerp,uitvoering, beheereno

n-derhoud zijn momenteel punten van studie.

Denieuwe ontwikkelingen op het ge -bied van belastingenensterktevan be -tonnen dijkbekledingen staanvermeld in deverslagen van een fundamenteel onderzoek dat momenteel in opdracht van de Rijkswaterstaat door hetWate r-loopkundigLaboratorium en het Labo -ratorium voor Grondmechanica wordt uitgevoerd. Alsgevolgvan de complex i-teitvan demateriezijneenvoudige alge -meen hanteerbare rekenmodellen voor de stabiliteitvan debekledingnogsteeds niet beschikbaar.Wel bieden de mo -menteel beschikbare ontwerpmetho -dieken eenobjectievemaatstaf bij be -oordeling en onderlinge vergelijking van de stabiliteitvan gezettebekledin -gen.

2. Ontwerpeisen en typering van de bekledingen

Een dijkbekleding moet worden ge di-mensioneerd op hydraulische belas tin-gen,belastingen door zettingenen ont-4

grondingen alsmede andere belastingen indien diemaatgevend zouden zijn. Dit artikel behandelt alleen de eerstge-noemde belastingen. Verder dienen de totale kosten van aanleg en onderhoud geoptimaliseerd teworden. Als bescherming tegen erosie ~n het uit-gangspunt dat de constructte op tech-nischeneconomisch verantwoorde wij-ze gedimensioneerd moet zijn, zonder dat de veiligheid van de constructie in gevaar komt, kunnen de volgende ont-werpeisen worden geformuleerd. Omtrent desterkte kan worden gesteld dat de bekleding bestand moet zijn te-gen de externe belastingen van golven enstromingen en de interne belastingen zoals wateroverdrukken en grondwa-terstromingen. De zetsteen bekleding moet incombinatie met deonderlagen zand- en slibdicht zijn. Daarnaast die-nen toplaag en onderlaag stabiel tezijn.

Andere belastingen met betrekking tot de sterkte kunnen bijvoorbeeld

optre-1

Dwarsdoorsneden van enkele steenzettingen op dijken

den tijdenshet transport en aanleg van dematerialen.

Wat deflexibiliteit betreft, moeten de

zetsteen bekleding en onderlagen de

optredende zettingen en o ntgrondin-gen kunnen volgen.Soms hangen bij-zondere eisensamen met beperkende

maatregelen dienodig zijn vanwegere -ductie van golfoploop en golfoverslag, het gebruik, onderhoudswegen,

land-schappelijke eisen en recreatiemoge -lijkheden.

losse blokken

armoflex blokken

Onderhoudseisenenduurzaarnheidsei

-sendienen in relatiemet economische aspecten bekeken teworden.

Er bestaateen grote verscheidenheid aan typenbekledingen. Figuur 2 geefteen overzichtvanenkeletoegepastetypen.

Hetaanleggen en onderhouden vanbe -tonnen bekledingen iseen kostbare aan

-gelegenheid. Om dekosten tekunnen optimaliseren zijn goed onderbouwde ontwerpen nodig,waarinzowel aanleg

als onderhoud zijn gekwantificeerd. Een ontwerp dat aan deze eisenvoldoet moet probabilistisch worden uitge

-voerd, omdat alleen danonzekerheden

in deinvoerparameters bij het ontwerp

worden betrokken. In dat geval kan de

totale, gedurendedelevensduuroptre -dende schadeworden bepaald, op basis

waarvan de onderhoudskosten mede

berekend kunnen worden. Naast deze

probabilistischeaanpak ishet ook mo-gelijkom een deterministisch ontwerp temaken. waarbijeen bepaaldesituatie als maatgevende belasting wordt ge -steld.

In dit artikel wordt dedeterministische

aanpak,die aan deprobabilistische aan-pak ten grondslag ligt, nader uitge -werkt.In het lopende fundamentele o n-derzoek is ookeen verdere uitwerking van de probabilistischeontwerpmetho -devoorzien.

Bij het ontwerp van een constructie

worden belastingen sterktemet elkaar vergelekenvoor de maatgevend gestelde

belastingsituatie. Over de belastingen kunnen de volgendevragen worden

ge-steld:

- wat zijn devan belang zijndetypen externe belastingen;

- hoe variëren dezebelastingen in

ruim-teen tijd;

- in welkemate versterken of ve rzwak-kenverschillendebelastingen elkaar;

2

Enkele typen zetsteen Gobi-blokken 6,3 Sveeblok (maten incm) schuine zijden rechte zijden

5

D

I11' 11

D

il

:

:

WATERBOUW CONSTRUCTIEF ONTWERP STUDIE

Desterkte van deconstructie wordt in

3

Optredende drukken en

hoofdzaaak bepaalddoorde materialen L___ v_e_r_h_a_ng_en_b_ij_e_e_n_s_t_ee_n_z_e_tt_in_g _ ____J waar toplaagen onderlaaguit zijn

opge-bouwd.Figuur 3 geefteen geschemati-seerde doorsnedevaneendijk met zet-steen bekleding. Sterkte-aspecten die vanbelang zijnkunnen aan dehand van deze figuur worden nagegaan. Door een belasting zullen de elementen willen verplaatsen. Om dit te voorkomen zijn maatregelen nodig die dit tegengaan (stabiliteit).De mate waarin elementen willen verplaatsen wordt bepaalddoor de optredende drukverschillen die af-hankelijk zijn van de effectieve doorla-tendheid vande gehele constructie.Dit laatsteaspect iseen samenspel tussen to-plaag en onderlaag, waaropnaderhand wordtingegaan.

- op welke manier worden de belas-tingrandvoorwaarden vastgesteld, met behulp van metingen ofbereke-rungen;

- zijn normen enlof criteria met be-trekking tot de keuze van maatge-vendebelastingen aanwezig.

Over de sterkte kunnen de volgende vragen worden gesteld:

- kan beton worden toegepast (druk-sterkte, poriëngehalte/wateropna-me, duurzaamheid) in relatie tot het type bekleding (open of gesloten) en de plaats van aanleg (onder ofboven water);

- wat is het verband russen deexterne belasting en de resulterendebelasting opeen element in relatie met de top-laag-en filterconstructie;

- wat is er bekend over de externe sta-biliteit van de dijkbekleding, hierbij kan worden gedachtaan uitspoeling van het onderliggende materiaal door spletenen aan afschuiving; - wat iser bekend over deinterne

stabi-liteitvan het dijklichaam met betrek-king tot onder meer erosie, verwe-kingen piping;

- opwelke wijze werkende elementen uit de toplaag samen bij het wee r-stand bieden tegen verplaatsen en wat is de resulterende sterkte (inter-locking)

Debelastingen dieopeen dijkbekleding werken zullenover hetalgemeen voort-vloeien uit korteen langegolvenof een combinatie daarvan. Deze golven kun-nen nogworden onderscheiden in:

I.laagfrequente waterspiegelverande -ringen zoalshoogwatergolven,

getij-stc tiscne wct er sorcqe!

watarsplllg<lldall ng

zand

(Hs)maxis demaximalesignificante golf-hoogtena brekenen dbdeverticale af-stand van debodem tot het niveau van stil water.Hoewel deprocessen in feite aanmerkelijk gecompliceerder zijn,kan globaal worden gestelddat bij een hoog-gelegen vooroever alleen de lagere gol-ven worden doorgelaten en dehogere golven door breken worden afgezwakt.

golven,opwaaiingsverhangen en sei-ches;

2.wind golvenen deining;

3.scheepsgolven in vaarwegen (meestal schevegolfaanval).

Instabiliteitvan een zetsteen bekleding wordt veroorzaaktdoordewerkingvan dekorte wind- en scheepsgolven,terwijl de plaats van deinstabiliteit op hettalud door delange golven van de (laagfre-quente) waterspiegelveranderingen wordt bepaald.

Voordat de golven deteen vaneen dijk bereiken kunnen dezenog een vervor-ming ondergaan diewordt veroorzaakt doorbodemgeometrie en andere plaat-selijke omstandigheden. Dit kunnen zijn refractie, diffractie, stromingen bo-demwrijving, welke vervormingen voornamelijkeen rolspelen bij zeedij-ken.

Golfbreking speelt op zeedijken een grote rol. Een hooggelegen vooroever zal degolfaanval ter plaatsevan dedijk inmeerof minderematereduceren.De maximaledieptedbwaarbij golven bre-kenstaat theoretisch in vaste verhou-ding met debrekerhoogteHb ~ 0,78 db' Onder dediepte dbwordt verstaan de verticaleafstand van bodem tot golfdal, dat bij dit typegolven bij het niveauvan stil water zou worden gevonden

(fig.

4).

,-

--

---De overheersende windrichting en de geografischeplaatsbepalen naastde eer-der genoemde verschijnselen de grootte vangolven bij zeedijken.Bij het bepalen van deresulterende maatgevende golf-hoogten zal deskundigadviesop dat ge-biedvereist zijn.Ter illustratie volgen hierenkelegegevens voor het ontwerp vaneen dijk aan de Oosterschelde. Voor degolfhoogtekoneen waardevan H; ~ 1,5m worden aangehouden.Een ander ontwerpgegeven is de golfsteil-heid.Hier kan een waarde van H/L ~ 0,05 bereikt worden,dierepresentatief is voor de relatief steilegolven die tij-dens eenstorm optreden.

De scheepsgeïnduceerde wate rbewe-ging kan worden opgedeeld in drie hoofdcomponenten: de schroefstraal, deprimaire waterbeweging en de se-cundaire waterbeweging

(fi

g.

5).De pri-mairewaterbewegingbestaat uit water-spiegeldaling. fronrgolf en haalgolfen

4

Fenomeen golfbreking

Bijzeedijkenwaarveelalonregelmatige golvendebelasting veroorzaken,wordt vaak gebruik gemaaktvan:

6

goff \IÓcir hIlt SChiP

goltoploop

SChf"OCl1'stroal

DOORSNEDE HALVERWEGE HET SCHIP

Tijdens prototypeproeven in het Har-telkanaal bleek de haalgolf veroorzaakt door een zesbaksduweenheid varend op korte afstand van de oever, een hoogte van ca. 1 m te bereiken.

5

Overzicht van de waterbeweging rond een schip in een kanaal

retour- of volgstroom. De secundaire

waterbeweging bestaat uit transversale en divergerende golven.

Een in beton uitgevoerde dijkbekleding kent als belangrijkste belastingen door scheepvaart:

- haalgolfaanval en waterspie gelda-ling;

- belastingen door secundaire golven.

Beide worden kort toegelicht.

De achterste begrenzing van dedoor een varend schip opgewekte spiegeldaling-kuil wordt gedefinieerd als de haalgolf Deze haalgolfaanval manifesteert zich bij het bovenste gedeelte van het talud. De golf loopt evenwijdig aan de vaar-wegas met het schip mee. Van belang zijnde grootheden zijn de spiegeldaling aan het begin van dehaalgolf boven het 'talud en het maximale verhang van het front van de haalgolf boven het talud (fig.5).

6

Waterbeweging rondom een varend schip (model) en bij praktijkmetingen in het Hartelkanaal

Secundaire scheepsgolven zijn te onder-scheiden in divergerende en transve rsa-le golven. De interferentiepieken van beide hebbeneen voorplantingsrichting onder een hoek van ca. 19' met de scheepsas op onbeperkt diep water en zijn van meer belang dan de samenstel-lende divergerende en transversale gol-ven.Foto 6a toont een voorbeeld van de waterbeweging zoals een varend schip dieveroorzaakt.

Recent modelonderzoek in het Water-loopkundig Laboratorium heeft tot re-laties geleid waarmee degolfhoogte van interferentiepieken is te voorspellen. Tevens is hierbij met behulp van debe -staande golflengtetheorie op diep water een relatie opgesteld voor de golfhoogte van interferentiepieken.

Bij prototypeproeven in het Hartelka-naal (joto 6b)zijn bij de passage van een onderzoekingsvaartuig interferentie -pieken met een hoogte van ca. 0,70 m opgetreden. De tot op heden verkregen

inzichten met betrekking tot de scheepsgeïnduceerde waterbeweging zijn vervat in het rekenmodel SHIWA Hiervoor is kort ingegaan op de ont-staanswijze van de verschillende belas-tingen met betrekking tot golven. Wan-neer deze golven de dijk bereiken treed t er een aantal verschijnselen op waarbij de golf vervormt en golfenergie wordt omgezet. De belangrijkste verschijnse-len zijn golfbreking, golf oploop, golf te-rugloop en golfreflectie.

Bij het breken van golven op een dij

kta-lud kunnen, afhankelijk van de golf

-steilheid en de taludhelling, verschillen-de brekervormen worden onderschei

-den. Als karakteristieke parameter voor eerdergenoemde processen wordt de brekerparameter 1; gebruikt, die als volgt is gedefinieerd:

1;_ tg a

J

HILa

a - hoek van het talud ten opzichte van horizontaal vlak;

H - golfhoogte;

La - golflengte op diep water.

CONSTRUCTIEF ONTWERP STUDIE

ge drukken op het talud planten zich

voort in demet water verzadigde filter-laag onder de bekleding, naar deplaats waar dedrukken op het talud laag zijn, dusvlak voor het front van degolf. De druk op het talud is voor het front laag.

Deresulterendeverschildrukken willen

eenelement uit debekleding drukken

Aan de hand van

S

zijn verschillende (mechanisme c). Tijdens het naderen

brekers teonderscheiden

(fi

g.

7)

.

In het van degolfkunnen groteveranderingen

overzicht zijn zebij toenemende talud- ,.-e; in het snelheidsveldontstaan, doordat

helling (glad talud) bijeengebracht. .'~ collapsing deaankomende golfen het

terugstro-mende watervan de voorafgaande golf

S

<

1 spilling elkaar ontmoeten (mechanismed).De

1 <

S

< 2,5 plunging parameter

S

bepaaltof de golvenzullen

2,5 <

S

< 3,2 plunging-collapsing breken, waardoor golfkappen op de

be-3,2 <

S

< 3,4 coll~psing-surging kleding worden veroorzaakt. Het

toe-3,4

<

S

surgmg enafnemen van dedrukken op het talud

Voor de stabiliteit van een dijkbekle- tijdens de golfklap heeft een periode

ding zijn plungings-en collapsing-bre- met ordegrootte van0,1sec.Deze

druk-kers het gevaarlijkst. ken op het talud kunnen zich

voort-planten onder de taludbekleding

(me-3. Bezwijkmechanismen chanisme e).

Op een bekledingsconstructie kunnen Indevolgendefasevalt debrekendegolf

zoweleenexterne (golfkrachten)alseen op het talud, waardoor daar hoge

druk-interne (drukvoortplanting in de on-

=;;;;;i

Qiîiw.

A

i

~

~

i,

*

i

~~

ken ontstaan.]uist boven deplaatswaar

dergrond) belasting werken.Deresulte- degolfneervalt isdedruk op het talud

rende belasting is een combinatie van spilling laag.Ook beneden deplaats waar degolf

beide. In onderstaand schema is aange- f---j neervalt is dedruk op het talud relatief

geven hoe de verschillendebelastingen

7

laagdoor luchtinsluiting in debrekende

k Verschillende typen brekers lf.0 d k dii 1

samenwer en. go. e grote ru gra tenten resu

te-ren in drukverschillen over de zetsteen

die een blok uit debekleding kunnen

drukken (mechanisme f). De golftong

vaneen brekendegolf op het talud sluit een hoeveelheid lucht in waardoor ter plaatseeen relatief lagedruk aanwezig is.Dit veroorzaakt verschildrukken die

schade aan _ bescheming door extreme belastingen

t

korreltransport inzakken _ door steen- _ steenzetting

zetting ofvia door kuil teen talud vorming opwaartse druk uitlichten

/ onder _ van stenen steenzetnng hydraulische randvoorwaarden ~ verhangen in de ondergrond

In figuur 3 zijn demaatgevende richtin-genvan de optredende verhangen aan-gegeven.

Debelastingen door golfaanval bestaan

uit drukken op het talud en drukken

onder de dijkbekleding. Onderzoek heeft geleid tot devolgende

kwalitatie-vebeschrijving van optredende

mecha-rusmen.

a: krochtl2n t.g.v.hatter-cqrccenoe weter

b=opwccr-tsedrukkan t.g.v hatweterin hatliltaf C:opwcot-tse drukkan t.q.v.hal staila gollfront

d=drwkk,an t.g.v. nat snal var-under-ende snalha;dSvQld

Wanneer degolfoploop zijn maximum

waarde heeft bereikt,begint het water op het talud terug te stromen door de zwaartekracht. In de fasedat hetwater

terugstroomt neemt de druk op het

ta-lud af. Dit terugstromende water kan krachten op de bekleding uitoefenen waardoor de bekledingselementen los raken (mechanisme a,

fig

.

8).Het water in de filterlaagkan het op hettalud af-stromende water nietonmiddellijk vol-gen, waardoor dedrukken tegen de

on-derzijde van debekleding groter

wor-den dan dietegen debovenzijde

(me-chanismeb).Eenvolgende golfdiehet talud nadert zal dedrukkenop het talud ter plaatse van de golfopvoeren.De

ho-12:golf klop

f :opwocr-tsedruk kantgv ce rncascwete

r-diC'lophllt talud volt g:10g12drukkcln op hert talud tgv

lucht in net weter

h: krachtcm tgv het ooropenoe weter

8

8

Schade-mechanismen

een blok er uit kunnen drukken (me -chanisme g).Van belang hierbij is ook dat de druk op het talud opdit moment juist erg groot is,zoalsin figuur 8 bij me

-chanisme f isgetoond. In deze fase ne

-men de drukken op het taludtoe.De op

-lopende golfkan krachten op dedijkbe

-kledinguitoefenen (mechanisme h). Uit onderzoek isgebleken dat de me-chanismen b en c debelangrijkste zijn

bij relatief ondoorlatende taluds (Ha

-ringmanblokken) en mechanisme f bij open bekleding (Armorflex).

4.Belastingmodellen

Om tot toepasbare resultaten te komen ten aanzien van het ontwerp van een dijkbekledingzijn verschillendemanie

-ren voorhanden.

Allereerst de zogenaamde Black Box-benadering. Hierbij wordt van een te onderzoeken constructie een model ge

-bouwd en bestudeerd bij in prototype voorkomende belastingen.Deze proe

-ven worden in de Deltagoot van het

Waterloopkundig Laboratorium en het Lab. voor Grondmechanica uitgevoerd

(foto9) met modellen op waregrootte. Het gedrag van de constructie wordt onder verschillende omstandigheden geobserveerd.Nagegaan wordtbij wel -kebelasting schade aande constructie optreedt. Op deze wijze zijngrafieken samen te stellen waarin gebieden zijn te onderscheiden waar 'schade' en 'geen schade' optreedt

(fig

.

10).Indezegrafiek isH/6.D uitgezet tegen

S

waarbij H de golfhoogte,

6.

de relatieve massadicht

-1

0

Gra6ek met grens tussen schade en geen schade

..!:!... L'lD

t

11

Schematiseren van de

hydraulische randvoorwaarden schamatisatia brakanda golf

_

::::J,

::=;;-__ ..._

GEENSCHADE

heiden Dde dikte van de dijkbekleding is.Sis dereeds genoemde golfbrekings-parameter.

Met behulp van dergelijke grafieken wordt inzicht verkregen in het pro

-bleem. Een nadeel is datvoor elkecon

-structie een aparte grafiek gemaakt zou

moeten worden.

Een geheel andere benadering van het probleem is opbasis van een schema

ti-seringvandebrekende golf een analy

ti-sche oplossing te bepalen. Hiertoe

7

Ho = golfhoogta

Lo = golflangta

T =golfparioda

~ = tg 0.1VHo/L~ =golfbrakingsparam(Zt(Zr

wordt voor relatief dichte constructies het maatgevende moment, namelijk vlak voorde golfklap, geschematiseerd (ziede streeplijn infig.11).Met de nodi

-ge vereenvoudigingen voor de stromin

-gendooren onder de steenzetting kan nu een analytische oplossing worden gegeven voorde maximaledruk (Pmax) onderde steenzetting

(fig

.

12).

9

Deltagoot van het

Waterloopkundig Laboratorium

1

2

Analytische oplossing voor het bepalen van de maximale druk

onder een steenzetting

brekende golf

i

II

Hb I

-

--

---

-

-

-

--

I

I

-

-{[ À tgex·tg~.Hb À][ -2Z,] } Pmax= 2tgex.tg~ (-e( À )+1)+"2 .-e(>:)+1 +d·cosexpwg hierin is: Pmax= maximale druk onder steenzetting

d =dikte steenzetting b =dikte filter k = doorlatendheid filter k' =doorlatendheidsteenzetting Z = ligging freatische lijn Hb = breker hoogte ex = taludhelling

~ = hoek die het geschematiseerde front metverticaal maakt Pw = soortelijke massawater

g =versnelling van de zwaartekracht À = sin ex/kik' bd (=leklengte)

WATERBOUW CONSTRUCTIEF ONTWERP STUDIE

IndienvoorRbde waardenul wordt in-gevuld,wordt de oplossing vooreen wa-terspiegeldaling door bijvoorbeeld een langsvarendschipverkregen.De resul-taten geveneenstatische situatie weer. Figuur 13geefteenvoorbeeld vanhet verloopvande verschildruk overeen ta-lud op het moment dat degolfbreekt. Tezien isdat de optredende (omhoog gerichte) druk groter is dan de(omlaag gerichte) druk door het eigen gewicht vaneen element. Dit aspect wordt nog nader behandeld.

Met dezelfde aannamen en randvoor-waarden kunnen ook deverhangen in een constructieworden bepaald. Hierop wordt niet verder ingegaan.

In het voorgaandezijn methoden gege-venom meteengegevengolfaanval de optredende belasting en de sterkte van een constructie tebepalen. De sterkteis in relatiemet de belasting in hogemate afhankelijk van de geometrie van de constructieendetoegepaste materialen. Op devoor desterktevan belang zijnde parameters wordt nader ingegaan.

13

Voorbeeld van het verloop van verschildrukken over een steenzetting bij een brekende golf

--- oplossing bij fl=0°

stilwaterlijn 1:20

Eenbelangrijkgrondmechanisch aspect alsdat van afschuiving iseveneens af-hankelijk van de taludhelling. Gezien het kader van dit artikel wordt daar ver-der nietop ingegaan.

Aangetoond isdat de doorlatendheid van deconstructievan belang isvoor de optredendeverschildrukken (ziefig· 16).

De doorlatendheidvandetoplaag ison-der meer afhankelijkvan de onderlagen,

dat zijn delagen die de overgang vor-men tussen het harde gedeelte van de constructie en de vaak uit zandopge -bouwdekern van dedijk. Defunctievan dezelagen isdan ook het voorkomen vanerosie en uitspoeling van dit zandli-chaam.

De onderlagen kunnen sterk ondoorla-tend zijn zoalsbij klei onder een steen-zetting.In dit geval zullen de verschil-drukken over de steenzetting geting zijn. Een nadeel van klei directonder de toplaag is dat dekleilaagerosiegevoelig is,welk gevaarenigszins iste

verminde-10

Een nadeelvandeze eenvoudige analy-tische oplossing is dat alle stromings-processennoodzakelijkerwijs sterk ge-schematiseerd moeten worden om een

14

Dwarsdoorsnede van een dijk

analytische oplossing mogelijk tema- met steenzetting op een filter tekwantificeren;er blijven echter ook ken. Daarom heeft het Laboratorium op mijnsteen nog vragen.Verhogenvan heteigen ge-voor Grondmechanica een mathema- '---' wicht (groteredikte) envergroten van tisch model ontwikkeld (STEENZET) de inklemming door onderlinge ver-dat nader wordt toegelicht.Het reken- 5.Aspecten die van invloed zijn op bindingen(interlockofhaakweerstand) model(STEENZET) berekent dedruk- de sterkte enhet inwassenvan de spletenmet gra-ken onder de steenzetting bij een be- Aan de hand van de gegeven relaties nulair materiaalverhogende sterkte. paaldegeometrie van de constructie.De voor de sterkte en uitgevoerd modelon- Eenbepaalde vormgeving van elemen-invoer bestaat uit drukken op debekle- derzoek, is na te gaanwat de invloedis tenkan, naasteen verhoging vande in-dingdie worden verkregen uit metin- vanvariatie vanverschillendeparame- klemming de ruwheid van het talud genof een eenvoudige schematisering ters.De volgendezakenzijnvan belang. verhogen waardoor de golfoploop daarvan.Omtrent dedruk op het talud Deoptredende stromingen doorsteen- enigszins afneemt. Bij dit laatstespeelt kan worden opgemerkt dat er hard zetting endaaronder liggend filterzijn ookdetalud hellingeenrol diedaarnaast wordt gewerktaaneennumerieke mo- onder meer afhankelijkvandedoorla- van belang is voor de golfbreekhoogte dellering van de golfbelasting (BE- tendheidvandezelagenendediktevan en golfbreekdiepte.

ACH). Bij detotstandkoming van het en de openingen inde steenzetting.Dit rekenmodel STEENZET is gebruikge- komt tot uiting indeleklengte A maakt van modelonderzoek inde Del- (- sin

a

v

kik'

.

b

ï1)

(zie ook punt 4).

tagoot. Door wijzigingen aande constructie is Ter illustratie worden hierenkeleresul- degrootte vandeleklengte endaarmee taten van het Oesterdam-onderzoek in deoverdruk onder detoplaagte beïn-de Deltagoot gegeven.De constructie vloeden.Vooralbij een waterspiegelda-bestaat uit een steenzetting op een ling blijkt dat deleklengte A een aan-grindlaag opmijnsteen

(fig

.

14).Bij het zienlijkeinvloed heeftopde druk onder meten wordt opverschillende plaatsen de steenzetting.Ookmet het rekenrno-dedruk open onderde steenzetting be- del STEENZET kande invloed van de paald.Uit figuur 5 blijktdatdemet het diktevan dezetsteen in relatiemet de rekenmodelberekende drukken in deze effectievedoorlatendheid worden na-situatie goedovereenkomen met dege- gegaan.Als voorbeeld wordt figuur 16 meten drukken. gegeven,waaruitblijkt dat de

verschil-drukken afnemen alsk . bafneemt. Zowel bij deanalytische oplossingsme -thodealshet rekenmodel STEENZET blijkt dat deresulterende verschildruk-ken regelmatig heteigen gewichtvan de blokken overschrijden. Praktijkwaar-nemingen bevestigen dit.De wrijving

en/ofklemming tussen de blokken is er de oorzaak van dat zeblijvenliggen

(fi

g

.

-1 ", ...~ -v---r

-

3

_78.00

_+=~

₇₈₄₅

~

--

₇₈₉₀

~~~=-~=-~~

_{7935 79.80 8025}

-=~~~

_8:>.10

--

_81.15

~

~

₈₁

~~~

_{.60 82.1)5 8250} -TlJO(s)-~ --2 -2 -3 ~--~--~--~-- __ -- ~ __~ __~ __ ~

78.00 7845 7830 7'3.35 79.80 EIl25 1Il.1O 81.15 81.60 82.a; 82SO

-TIJD(s)---- -H;0030 m ~ 0 2 1.5 DeiI" ..200m spte e t b r e ectevtû mm --- spleet breed t eeO 7 mm

BEZW'JKEN DOORM'Q.ING

BEZW'JKEN ALS PLAAT doorWlCtdcz A

]

O+---=-=-S::E-:-7""'-''t-;:---z

=.

-1

-2

\_

9!!:!!!.

t

.nw;ot ...

5p;!!!'i~-=9Q!fdruk-Steo~

-3

78.00 78.45 78.90 7935 79.8:> 80.:<5 80.10 81.15 61.80 82-(!; 82-SO

---TlJO(s)----

--15

Berekende en gemeten drukken als functie van de tijd (berekend

met het rekenmodel STEENZET)

1

7

Optredende krachten door wrijving en inklemming

ren door de steenzetting zeer zorgvuldig aan tebrengen zodat de spleetafme tin-gen klein zijn.

6.Conclusies

Omtrent hetontwerpen van betonnen bekledingen zijn devolgende conclusies

tetrekken:

- Er zijn nog geen universeel geldende

ontwerpregels voor betonnen dijk-bekledingen, maar wel is er met be -hulp van rekenmodellen en fysisch modelonderzoek inzicht verkregen inde sterkteen belasting.

- De verschildrukken overeen stee n-zetting zijn afhankelijk van de top-laagen deonderlaag samen. De over

16

Verschildrukken bij een zetting van vierkante betonblokken op een mijnsteenlaag H ~1.20 m t ~1.6 k' ~ 0,034mis o ~0,2 m helling 1,3 -2 -4+---r---,r--,---, - 2 -1 0 .1 Zt.o.v,s.w.l (rn)_ 11 een steenzetting optredende ve

r-schildrukken zijn bijeen slecht door-latendetoplaagen goed doorlatende onderlagen hoger dan andersom,

waardoor bij lageregolfhoogtereeds schadezal ontstaan.

- Een onderlaag van klei is erosiege -voelig.Kleinespleten tussen deele -mentenverminderen debelasting op dekleien kunnen de erosieve rmin-deren.

- De optredende verschildrukken over de steenzetting kunnen in voorko-mendesituatiesook hoger dan hete i-gen gewicht van deelementen zijn, terwijl dezetting niet bezwijkt. Dank zij inklemming en onderlinge wrij-ving blijven debekledingen veelal in tact.Kennis omtrent dit laatsteme -chanismeis nog niet toereikend ge -noeg om het tekunnen kwantifice -ren in praktische ontwerpregels. - Deoptredendeverschildrukken over

detoplaag zijn teberekenen meteen rekenmodel (STEENZET)of op ana-lytische wijze.

- Debelasting op het talud, als functie

van golfrandvoorwaarden, is te bere -kenen met het rekenmodel BEACH.

- De belasting op het talud door

scheepvaart kan worden bepaald met het rekenmodel SHIWA.

- Op basisvan modelonderzoek in de

Deltagoot zijn ontwerpgrafieken op-gesteld dieaangeven bij welke gol-frandvoorwaarden de constructie zal bezwijken.

- Voor dichte bekledingen is het mo-ment vlak voor degolfklap maatge

-vend. Bij open bekledingen is dit de

golfklap zelf.

In dekomende tijd zullen de onderzoe -ken zich voornamelijk bezighouden met devolgendeaspecten:

• verfijning vaneen methode om druk-ken op een bekleding door verschil-lende typen belastingen te bepalen;

• bepalen vaneen model waarbij wrij-vingen inklemming in rekening wor-den gebracht;

• kennisuitbreiding over de stabiliteits-aspecten (materiaaleigenschappen) van onderlagen.

WATERBOUW CONSTRUCTIEF ONTWERP STUDIE

I

n het vorige artikel (1)uit deze reeks D - dikte van de bekleding (toplaag) 1. Fundatielagen

zijnderesultaten van het meerjarige (m); De meestetaludbekledingenvan gezet

-onderzoek beschreven dat bij het k - doorlatendheid van de filterlaag tebetonelementen worden gefundeerd

Waterloopkundig Laboratorium (WL) (mis); opéén of meer onderlagen van

granu-en Laboratorium voor Grondmechani- k' - doorlatendheid vantoplaag (mis). lair materiaal. In het onderzoek isde

ca(LGM) inopdracht van Rijkswater- aandacht daarom voornamelijk hierop

staats Deltadienst momenteel wordt Deoverdruk onder detoplaag (- ver- gericht geweest en ook in dit artikel

uitgevoerd.Deze resultaten vormen het schil tussen druk onderen boven deto- wordt daar niet vanafgeweken.Ingrote

gereedschap waarmee taludbekledin- plaag gecorrigeerd voor deplaatshoog- lijnen bestaat defunctievan het gra nu-gen ontworpen kunnen worden. Het te)ontstaat door golfbelasting,iskleiner lairefilter uit driehoofdpunten: ontwerpproces zelf is het onderwerp naarmate de leklengte kleiner is.Een -erosie van debasistegengaan;

van dit artikel terwijl in hetvolgende ar- uitvoerigerbeschrijving van dezepara- -fundatie voor detoplaag;

tikel een concreet voorbeeld van een meterisgegeven in

[1]

.

-

demping en spreiding van de belas

-dijkbekledingsontwerp aan deordezal ting.

komen. Dit laatste behoeft enige uitleg. Een

Allereerst wordt ingegaan op de eisen golfklapop het talud kanervoor zorgen

waaraan fundatielagen moeten vol- dat verwekingvan het dijklichaamo

p-doen, wat hier beperkt blijft tot depro- treedt het korrelskelet wordt door de

blematiek rond granulairefilters. ,- ----,golfklapingedrukt zonder dat het in de

porieën aanwezigewater uit kan treden. Een zeer belangrijke constructie-be

-schrijvende parameter die in

[1]

al naar ~---___J_---, voren is gekomen, isdeleklengte.

Ge-zien het feit dat dezeparameter tijdens

het ontwerpproces steeds in het achte

r-hoofd gehouden moet worden, volgt hiernogmaals de formule:

BETONNEN

DIJK- EN

OEVERBEKLEDINGEN

(n)

ONTWERPASPECTEN

VAN B

ET

ONNEN

BEKLEDINGEN

ir. M. Klein Breteler en ir. F.C.M. van der Knaap, Waterloopkundig Laboratorium ir.A. Bezuijen, Laboratorium voor Grondmechanica

Dit is het tweede artikel uit een reeks over

taludbekledingsconstmcties

.

Deze constructies bestaan uit

een toplaag van gezette betonelementen

(blokken of zuilen),

gefundeerd

op een

filterlaag

van granulair materiaal. In

figuur 1 is dit algemene concept weergegeven (onder 1,80

rn

+

NAP)

.

De constructie dient om een dijklichaam of oever,

de basis genoemd, te beschermen tegen erosie als gevolg van

de waterbeweging.

À.- sinex

J

bDk k' DwarsprofielOesterdam

1

À. - leklengte (m); ex- taludhelling (");

b - dikte vande filterlaag (m); ofmqt,ngflnhcoqten tenIn mconcntevenNAP

.4,00

De contactdruk tussen de zandkorrels 1---1

neemt afen er ontstaat een drijfzand-achtige substantie.Dit kaninde eerste

plaats worden vermeden door de basis

goed teverdichten,zodat een golfklap het korrelskelet niet verder ingedrukt krijgt.

Kennis omtrent dit bezwijkmechanis

-meis echter nogzobeperkt dat hetniet I--- ~

duidelijk is of hetgoea verdichten van

2

Erosie alsgevolg van stroming in

debasis inalle omstandighedeneenaf- onderlagen

doende maatregel is.Wel isal bekend dat eengranulair filter een gunstige in-vloed heeft omdat het belastingde

m-pend en -spreidend werkt. In 19861---1

wordt op dit gebiedverder onderzoek uitgevoerd,dat uiteindelijk moet leiden tot een ontwerpeis voor de minimale

verdichting enfilterlaagdikte.

500 _....

1

1[\,."

0.15 mm

II

talud 1:4 I U ëi 0 Z \ ..: N

,

I , _" U IJ)

,

.f'.. INSTABIEL ö: f...-....

,

-,

w

',-}: 0_w

"

o

"--,

'-

.,

_.'

i"..

.,

",9,;> .'₀ STABIEL

'i'

t'... I x .Q 200 ~

e

0> IJl 100 g> .Q

Gezien bovengenoemde functies van het granulairefilter kunnen devolge n-de eisen worden geformuleerd:

-het moeterosie van debasisverhinde -ren;

- het moeteen zolaag mogelijkewate r-doorlatendheid hebben, zodat dedruk

onder de toplaag klein blijft;

- het mag niet uitspoelen door de spl

e-tenenJofgatenindetoplaag;

- het moet voldoende vlak afgewerkt D". ' korrolgrootto vantnt er datdoor kunnenworden, zodat het mogelijk is 15". op basis van gowichtwordt

onder-schr-eden

om detoplaag vlakerop aantebren- ~ ____.;

gen;

- het moet tijdens allebouwfasen vol

-._ 60 '" 50 c: 40 o s: & 30 >

r

20 15 10 015 2 3 4 5 67B10 15 _______. D,15 (mm)

3

Ontwerpgraflek voor filters

doende stabiel zijn. ook als pas na hoogwater de toplaagwordt aange -bracht;

-gedurende de levensduur vande con-structie mogende filtereigenschappen niet slechter worden;

-hetmoet goedkoop zijn.

Hieronder komendeze eisen aan orde.

Het zal blijken dat sommige eisen strij -digzijn.wat de wens introduceert om

juistop degrenzen vanwat nog acce

pta-bel iste ontwerpen.Hethuidige onder -zoekis erop gericht dit mogelijk te ma-ken door diegrenzen in duidelijke o

nt-werpregelsbovenwater tehalen.

1.1Erosievan debasis

De basis onder een filterlaag bestaat doorgaans uit zand of klei. Indit kader blijft klei echteronbesproken. Figuur 2 geeft de situatieschematisch weer.

Dehydraulischebelasting op het

grens-vlak wordt bepaald door het verhang in het filter dat verantwoordelijk is voor

een stroming langs de basis,dieop zijn beurt verantwoordelijk kan zijn voor het meevoeren van zandkorrels. De sterktevan het grensvlak wordt bepaald door degrootte van dezandkorrel~:.Z~n dezandkorrelsgroter dan deponen in het filter (tussen de filterkorrels) dan kunnen dezandkorrels bij geen enkele

hydraulische belasting,hoe groot ook, worden weggespoeld: het filtér is ge o-metrisch zanddicht.Alsdeporiën (veel) groter dan dezandkorrels zijn. kan het filterechter de erosievan debasisslechts toteen bepaaldehydraulischebelasting

verhinderen. Gebleken isdat een ge o-metrisch zanddicht filter over het alge -meen in taludbekledingsconstructies

niet nodig is.

In het kader van het onderhavigeonder -zoek worden ontwerpformulesontwik

-keld. Hoewel het onderzoek hiernaar

nog niet volledig isafgerond, zijn er wel voorlopigeresultaten geboekt.Als voor-beeld geeft figuur 3een ontwerpgrafiek

vooreen filter opeen talud 1:4be staan-deuit zand metDt,so- 0,15

mm(

-

kor-relgrootte diedoor 50%van de korrels op basis van gewicht wordt onderschre-den). Het zand wordtcyclischbelast met

een maximaal verhang

(ij

evenwijdig aan het grensvlakeneen gelijktijdig op-tredend verhang in de basis,loodrecht op het grensvlak, gelijkaan20%. In degrafiek is degrensaangegeventus

-sen hetstabiele eninstabielegebied.De

ligging van dezegrensisafhankelijk van deJorositeit (nJvanhet filter.Bijeen ra -lu van 1:4doet zich meestaleen ve r-hang vanongeveer30%voor.Vooreen filter van mijnsteenmeteen porositeitn

WATERBOUW

- 0,33 betekent dit dat er geenerosie

optreedt alsDfl5 kleiner is dan 3 mmo

Het filter zou pasgeometrisch zand-dicht zijn alsDfl5 kleiner isdan 0,6mmo

1.2Waterdoorlatendheid

De leklengteÀis reedsgenoemd als een belangrijke parameter. De doorlate nd-heid van defûterlaag iseen van de

varia-belen waarmee de leklengte beïnvloed

kanworden.Uit deformulevoorÀblijkt dat een lagedoorlatendheid resulteert

in een kleine leklengte. Dit is gunstig voor destabiliteitvandetoplaag. Dedoorlatendheid van het filter wordt

hoofdzakelijk bepaald door: - korrelgrootte van defynefractie; - porositeit.

Alsrepresentatievemaatvoordeko rrel-groottevan defynefractieuiteen filter kan men deDfl5 nemen.Zolang deDfl5

globaal tussen1en10mrn zit, geldt dat de doorlatendheid recht evenredig is

met deDfl5'

Daarnaastis dedoorlatendheid sterka f-hankelijk van deporositeit (- quotiënt

van korrelvolume en totale volume). Filtersmeteen lageporositeit, zoalsdie

met eenflauwezeefkromrne en!of die

zeergoedverdicht zijn,hebben eenrel a-tieflagedoorlatendheid.

Bijhetstrevennaareenzoflauwmog e-lijkezeefkromme looptmen tegenhet probleem aandatwordtaangeduidmet

de term 'interne instabiliteit'.Hiermee wordt de migratie (enuitspoeling)be -doeld van kleine korrelges tussen de

grote korrels van het filter,De

conse-quentie hiervanisdat het totale volume

filtermateriaal afneemt en daardoor verzakkingvan detoplaag dreigt.Tevens

nemen deDf15en deporositeit toe. Het

Duwvaarteenheidinschaalmodel

gevolg kan zijn uitspoelingvan debasis

(ziefig.

3)

en instabiliteit van detoplaag.1---1

Er ishelaas nog maar weinig bekend

over interne stabiliteit. Als vuistregel geldt dat interne stabiliteit ge garan-deerd is alsDf60

<

lODflo'Dezeregel is echter inveelgevallenveelte streng,wat

totoverdimensionering leidt. Ongeso r-teerdemijnsteen, dat omveleredenen zeer geschikt is(niet alleen vanwegede

prijs),zou vanwegeinterne instabiliteit

opgrond van deze vuistregel ten o n-rechte afgekeurd kunnenworden.Ook

hiergeldt dat heteconomischoptimum keuringseis

pashaalbaar isalsdegrenzenvanwat 1---1

technischnog acceptabel is,scherpvas t-liggenen niet overdreven veilig zijn.

Verwachtmag wordendatop dit gebied1--- --in 1986verder onderzoek verricht zal worden. 16 31,5 63 125mm fIIlllllj onges. mijnsteen 0/70 ges. mijnsteen 10/125

4

Zeefkromme voor mijnsteen Moment van bezwijken van talud in Detagoot, betonblokken 25 x 25x 10 cm!

1.3Uitspoeling door toplaag

Vlakvooreengolfklap het talud raakt, f---

__L--heeft het water op het talud zich maxi

-maal teruggetrokken, terwijlinhet

fil-ter een vrij hoge waterstandaanwezigis.

Hierdoor stroomt er water met hoge snelheid door de openingenvanhet ta -lud (spletenen! ofgaten)naar buitenen dreigt filterkorrels meete voeren. Om

dit te voorkomen moeten de openingen in detoplaag kleiner zijn dan de filter-korrels.

Alsvuistregel geldt dat de openingen in detoplaag kleiner moeten zijn dan de Dfls,zodat minder dan 15gewichtspro

-centen van hetfiltermateriaal dat vlak-bij deopeningen zitkan uitspoelen. Van toekomstig onderzoek mag worden verwacht dat het deze vuistregel aan

-zienlijkversoepelt.Ditis zeer wenselijk gezien het feit dat dezeuitspoelingseis

haaks staatop de eisenten aanzienvan

erosie van de basis en de doorlatendheid van het filter.

1.4ToplaaQ(undatieen bouwfase-stabiliteit

Grote brokstukken in een filter maken het erg moeilijk de toplaag vlak af te

werken. In geval van mijnsteen geeft mendoorgaans de voorkeur aaneen uit-vullaagje van ongeveer 5 cm grind of split. De blokken zijn hierop goed vlak te plaatsen en het probleem van de uit

-spoeling van filtermateriaal is meestal ook opgelost.Deuitvullaag isechter vrij kostbaar.

Verwacht men reeds voor het plaatsen van de toplaag een belasting van het fil-ter door golven, dan moet het ftlter daar redelijk tegen bestand zijn.Dit kan be-oordeeld worden met de formule van Hudson, toegepast op mijnsteen:

3

Dfso

>

0,32H

J

tau a

H- (significante) golfhoogte.

Mijnsteenmet Dfso- 60 rum is volgens

deze formule opeentaludvan1:4nog

stabiel toteen golfhoogtevan0,3m.

1.5Prijs en levensduur

Afvalprodukten zijnover het algemeen

erg goedkoop, mits er geeneisen aan worden gesteld. Mijnsteen is zo'n afval-produkt, een nevenprodukt dat vrij-komt bij de steenkoolwinningen vooral goedkoop als men geeneisenstelt aan de

korrelgradatie, want zeven kost geld. Uit het bovenstaandeisduidelijk dater wèleisen zijn.Mijnsteen is dan ookeen voorbeeld waarbij men tijdensheto

nt-werp van bekledingsconstructies reke -ning moet houden met haalbare kwali-teitseisen. In Nederland worden twee soorten mijnsteen gebruike gesorteerd

en ongesorteerd

(fig

.

4).

Het is een sterk gelaagd materiaal: sa-mengesteld uit kleisteen en leisteen. Onder atmosferische omstandigheden (wisseling in vochtgehalte) valt kle i-steen uiteen in f~ner materiaal. Het ge -volg iseen kleinere Dfso en Dfls, wat gunstig genoemd kan worden, mits er geen uitspoeling door de toplaag kan plaatsvinden. Tevens wordt de zee f-kromme aanzienlijk flauwer waardoor voor interne instabiliteit gevreesd moet worden.Ook onder mechanische belas -ting (mechanisch verdicht en/of golf-klappen) verfijnt mijnsteen.

Een concurrent van mijnsteen is silex.

Dit gesteente komt vrij bij de winning van mergel ten behoeve van de cement-fabricage.Dooi-vorst variaties veroor-zaken vooral in de fijne fractie aanzien-lijke verwering en breuk. Op den duur moet dan ook rekening gehouden wor-den met intere instabiliteit.

Andere afvalprodukten die als filter te

gebruiken zijn, zijn staalslakken(LD)en fosforslakken.

2.Dimensionering bekledingscon

-structies

In het ontwerpproces van een bekle-dingsconstructie loopt een ontwerper steeds tegen de vraag aan:'Is deze con-structiestabiel bij de gegeven ontwerp-belasting?'. Bij een negatief antwoord zalhijproberen de constructie sterker te maken zonder dat deze daar overdreven duur door wordt.

Deze paragraafbeschrijft inhoofdlijnen hoe een constructie op z'n stabiliteit kan worden beoordeeld en welke mogelijk-heden er zijn om de constructiete ver-beteren.

De belasting op een oeververdediging langs een kanaal is afhankelijk van het schip dat door het kanaal vaart, het geïn-stalleerde motorvermogen en de geo-metrie van het kanaal.Deze gegevens vormen de input voor het door het WL

In beginselzijner twee manieren om

eenconstructietebeoordelen:

1.Sterkteberekening

Voordeel:goedkoop en men kan veel

varianten doorrekenen.

Nadeel : minder betrouwbaar re sul-taat waardoor men aan de

veiligekant zal moeten di-mensioneren.

2.Model-onderzoek

Voordeel: betrouwbaar resultaat wa ar-door een economisch o pti-maalontwerp haalbaar is

Nadeel :kostbaremethode.

Opgemerkt moet worden dateenste rk-teberekening zogoedkoop isten o p-zichte van modelonderzoek, dat deze

altijd alsvoorbereiding op modelonde r-zoekwordt uitgevoerd.

Bij de beoordeling voor het uitvoeren van modelonderzoek houdt men de

grootte van het te maken werk in ge-dachten. Bijeen voldoendegroot werk zullen de besparingen die men met mo-delonderzoek kan bereiken, ruim op-wegen tegen deprijs van dit onderzoek. In de loop der jaren zullen de sterktebe-rekeningen steeds nauwkeuriger wor-den en is te verwachten dat op den duur alleen bij zeer grote werken nog tot mo-delonderzoek wordt besloten.

Devolgende paragrafen gaan op beide

typen onderzoek nader in.

2.1 Berekenen van de belasting op con-structies

Het golfklimaat op diep water (Noord-zee)vormt de basisvoor het bepalen van demaatgevende belasting op een dijk.

Op basis van degolfwaarnemingen die in de afgelopen tientallen jaren op zee zijn uitgevoerd, is te berekenen welke golfhoogte (en periode) er met welke frequentievoorkomt. Extrapolatie naar

de ontwerpomstandigheden (super

-storm) levert de ontwerpgolfhoogte en -periode op.Vervol~enskan het ondiep water golfklimaat (vlak voor de con-structie) worden berekend.

Uiteraard is hier sprake van een wissel-werking tussen deberekende belasting op de constructie en de gekozen maat-gevende golven op diep water. Het komt namelijk voor dat bijvoorbeeld golven uit eenbepaalde richting op zee welis-waar nooit zo hoog worden, maar toch de constructie zo ongunstig belasten dat zij maatgevend zijn.

WATERBOUW CONSTRUCTIEF OmwERP STUDIE OEVERS: DIJKEN:

I

SCHEEPS-J

I

DIEP WATER

I

GOLVEN GOLFKONDITIES

I

INITIEEL

I

ONTWERP MAATGEVENDE GOLFKONDITIES BIJ KONSTRUKTIE +-MAATGEVENDE DRUKVERDELING OP TALUD

•

I

DRUK ONDER TOPLAAG

I

I

ONTWERP

I

VERHANG IN FILTER AANPASSEN

•

I

FILTERSNELHElD BIJ

I

GRENSVLAK FILTER/BASIS ~ ja EROSTE? ~nee VERSCHILDRUK OVER TOPLAAG

+

POTENTIEEL _? nee INSTABIEL ~ja BLOKWRIJVING

+

BEWEGING? nee .ja GROOTTE VAN BEWEGING

+

AKSEPTABEL? nee +ja KONSTRUKTIE IS VOLDOENDE STERK

5

Stroomschema voor het ontwerp van een taludbekleding

ontwikkelde programma SHIWA,

waarmee vervolgensde snelheidvan het schipende in het kanaalopgewekte wa -terbeweging worden berekend.Voor de oeverbescherming zijn met name van belang: dewaterspiegeldaling, de go l-ven en de stromingssterkte van de re-tourstroom nabij het talud.

ken zondergaten), mits de verhouding tussen golfhoogte en golfperiode niette groot is.Verwacht mag worden dat bin-nenkort deze laatste beperking op de toepasbaarheid vanBEACH verdwenen zal zijn.

De berekende belasting op het talud mag de sterktevan de constructie niet overschrijden.In devolgendeparagraaf wordt hier verder op ingegaan.

Op basisvan de berekende golfcondi ties bij de constructie, kan met het nog in ontwikkeling zijnde computerpro -grammna BEACH, dedruk op het talud op het maatgevende moment worden berekend. Het programma is mome n-teel bruikbaar voor relatief dichte be-kledingen (zoalsgezette zuilen en blok

-2.2 Sterkte van de bekledingsconstructie De sterktevan de constructie in relatie

tot de belasting wordt beoordeeld aan de hand van het diagram in figuur5.Elk hokje vertegenwoordigt het resultaat van eenstap uit het berekeningsproces.

16

Debovenste hokjes inhet diagram b e-treffen deuitwendigebelastingsb ereke-ningenzijn reeds inde vorigeparagraaf beschreven.

Er zijntwee methoden om dedruk on-derdetoplaagenhet verhang inhet fil -ter teberekenen:

-analytisch;

- numeriek (computerprogramma STEENZET).

Beidemethoden zijninhetvorige arti -kel van deze seriebeschreven. Bij de keuze uit dezemethoden moet in ge -dachtenworden gehouden dateenke t-ting zosterkisalszijn zwakste schakel. Is debelastingop het talud bijvoorbeeld slechts globaal geschat,dan heeft het geen zin om met het computerpro -gramma STEENZET debijbehorende druk onder het talud zeer nauwkeurig te berekenen.Dewat minder nauwkeuri -ge,maarveel eenvoudiger tehanteren, analytischeformule isdan al goed ge -noeg.

Het isinditstadium van deberekening noodzakelijk tebeoordelenof defilte r-laaggoed gekozen is. Hiervoor kaneen ontwerpgrafiek zoalsfiguur 3worden gebruikt, in combinatie met het b ere-kende verhang in het filter.

Deberekening zou kunnen leidentot de constatering dat het grensvlak filter/ba -sisnietstabiel is,zodat het ontwerp aan

-passing behoeft.Men kandaarbijaande volgendemogelijkheden denken: -fijner filtermateriaalkiezen,zodat Dfls

kleinerwordt;

-ftltermateriaalmeteenflauwerezeef -kromme toepassen en dit goed ve

r-Superstorm op talud van Basalton

blokken in de Deltagoot dichten, zodat de porositeit kleiner

wordt;

-een geotextieltussen het filteren het dijklichaam toepassen;

- filterlaag dikker maken.

Het isin ditverbandnietverstandig om de eerstemogelijkheden tesnel van de

hand te wijzen.Zehebben namelijk niet

alleeneengunstigeinvloed op desta bi-liteit vanhet dijklichaam maar ook op detoplaag.Delaagdikte van het filter

vergroten isde minst gunstige manier

om de erosieproblemen op telossen;de

belastingop detoplaag wordt dan zelfs groter.

Schade door instabiliteit van onderlagen

Schade aan een talud met rechthoekige blokken na een storm

Alser geen erosievan het dijklichaam te verwachtenvalt,kande aandacht naar detoplaag worden verlegd. De sterkte van detoplaagwordt primair bepaald door hetgewichtvandegebruikteblo k-ken. Er zijn geen problemen te ve

r-wachten alshet gewicht (onder water)

voldoendeis om de overdruk tewee

r-staan. Isditniet hetgeval, danisdeto -plaag potentieel instabiel. Een blok hoeft dan nogniet uit hettalud gedrukt te worden, wantde wrijvingdiedeblo k-kenonderling ondervinden kandebe

-wegingnog tegengaan.

De zwakste schakelin een taludbekle

-ding van blokken, die niet door kabels of

'interlock' werking onderling zijn ve r-bonden, ishet losseblok.Met eenlos

blokwordthiereen blokofzuil bedoeld

diealleen nog maar contact heeft met zijn onderbuur in het talud.Zowel links, rechts alsboven hem zijn door bijzon-dereomstandigheden spleten ontstaan,

waardoor de enige wrijving met de om-gevingwordt ontleend aan heteigen ge -wicht. Elketaludbekleding kent enkele

losse blokken.Dewrijving istebereke -nenen draagt bijaan de sterktevan het losseblok. Pas als deverschildruk over dezetting groter wordt dan dewrijving, gaat het losseblok bewegen. Maar ook dan hoeft debekleding nogniet tebe -zwijken.

Het blok is namelijk instaat om vanwe -gez'n massa-traagheid en nog enkele

andere eigenschappeneen kort-dure n-debelastingspiek,dieheteigen gewicht en de wrijvingovertreft, te weerstaan zonder dat het blok uit het talud wordt gedrukt. Het blok beweegtechter wel eenstukje omhoog (en weer omlaag). 2.3Factoren die de sterktebeïnvloeden

Het huidigeonderzoek is er op gericht degroottevan debewegingvan het losse

blok teberekenen. Deberekeningsme -thodewordtenerzijdsgekoppeld aan de

analytischeberekening van debelasting en anderzijds geïnplementeerd in het

computerprogramma STEENZET. De

eersteresultatenvan deanalytischebe -rekeningen in vergelijking tot model

-onderzoekwijzen uit dat bijeen bere -kendeblokbeweging van30à 40%van

WATERBOUW

Talud waarbij de ftlterlaag zichtbaar is

gemaakt deblokdiktehet over het talud razende

water instaat is het blok meetevoeren.

De zetting heet tezijn bezweken alseen blok uit het talud verdwenen is. Bijeen blokbeweging dienaar heto or-deelvan deontwerper onacceptabelge -noemd moet worden,zijner devolge n-demogelijkheden om hier ietsaan te

doen:

- blokdikte vergroten; - blokoppervlak vergroten;

-spleetbreedtevergroten;

- dikkefilterlaagverkleinen;

- korrelgrootte filtermateriaal verklei -nen;

Schade aan een talud door het uitspoelen van onderlagen

- soortelijkemassa blokvergroten;

- taludhelling verkleinen;

- berm toepassen.

Hetvergrotenvan dedikte en de soorte -lijkemassa vanhet blok heeft voorn a-melijk invloed op de primaire sterkte

van dezetting. De invloed van het

blok-oppervlak houdt verband met het feit dat ondereen bewegend blokeen ruim-te ontstaat die gevuld moet worden met water.Dit water moetvanuit defilte r-laag in kortetijd toestromenenveroo r-zaakt lokaal een drukterugval die er voor zorgt dat dedruk ondereen bewe

l50m l6lm I I Om I 50m I 195m1 2llmI golf schot ~ Sm lOOm I

goifhOOgt<z-meters

ElQUWHAL - glooiing ___ plaats van compartimcznt<zri(lgsschot

6

LangsdoorsnedeDeltagoot (schaal 1:1(00) -- vcrdiept gczdczczlt<z-+

gend blok veellageris dan onder een

stilstaand blok.Het blok lijkt alshetw a-revastgezogen te zitten op defilterlaag.

Naarmatehet blokeengroter oppervlak heeft, isditeffect duidelijker merkbaar.

Het vergroten van despleetbreedte ve r-hoogt detoplaagdoorlatendheid enve r-kleint derhalve de leklengte. wel kan het uitspoelenvan filrerkorrelsworden geïntroduceerd, wat weer tegengegaan kan worden door het aanbrengen van

een geotextiel onder de toplaag. Dan moeten despleten wel aanzienlijk wor-den vergroot of men moet zelfs aan het maken van gaten denken, omdat de top-laag door het geotextiel weer duidelijk ondoorlatender wordt.

Deleklengte kan ook worden verkleind door de filterlaag dunner of f~ner te

Talud opgebouwd uit (van ondernaar boven)basalt,rechthoekige blokken en Haringman blokken

maken,of de taludhelling teverkleinen.

Netalshet toepassenvaneen bermheeft dit laatste ook een gunstigeinvloedop de drukken op het talud.

Uit het bovenstaandeblijkt dateen con -structieniet altijd duurder hoeft tewor

-den als hij nietstabiel genoeg is.Demo

-gelijkheid om het economische o pti-mum door rationeelontwerpen dichter bij tebrengen,iseen van debelangrijkste

resultaten van het onderzoek naar de stabiliteitvan taludbekledingen.

3.Model- en Prototype onderzoek

Voorafgaand aan modelonderzoek is het gebruikelijk met een rekenmodel

enkelezinnige constructie-varianten te

dimensioneren. Als het omeen dijkbe -kleding gaat, bestaat het modelonder-zoek uit het nabouwen van een stukje dijk van5m breedteop waregroottein deDetalgoot van het WLen LGM.Deze

modelfaciliteit isweergegeven in figuur

6.Door degolfbelasting stap voor stap op tevoeren kan dan worden bekeken bij welke golfcondities de constructie

bezwijkt.

schaalmodel te onderzoeken vanwege onoverkomelijke schaaleffecten waa r-meemen temaken krijgt.

4.Conclusies

Gebleken is dat deverschillende eisen

dieaaneen fundatielaag gesteld moeten

worden,gedeeltelijk strijdig zijnw aar-door naareen compromisgezocht moet

worden. Dit is alleen mogelijk als de e

i-sen in scherp geformuleerde ontwerp-regelszijn gegoten zodat een ontwerp wordt gebaseerdop degrenzen van wat nog acceptabel is.Voor de erosievan de

basiskan dit nu al, maarvoor verweking

van het dijklichaam, interne stabiliteit

en uitspoeling van filrermareriaal door detoplaag, is nog verder onderzoek no-dig.

Bij het dimensioneren van de gehele

constructieishet van groot belang de s a-menwerking tussen toplaag en fûterlaag niet uit het oog teverliezen.Dele kleng-te is in ditverband zeer belangrijk. Voorlopig zal bij de wat grotere werken na een seriesterkte-berekeningen het nog nodig zijn modelonderzoek en/of prototype-onderzoek uit tevoeren om

eeneconomisch ontwerp te realiseren.

In de loop der jaren mag worden ver-wacht dat de berekeningsmethoden het mode1onderzoek langzamerhand gaan terugdringen.

Literatuur

1.A.Burger,JH.Laboyrie en A.Bezuijen,

Betonnen dijk- en oeverbekledingen (I)

- Ontwerprpincipes en rekenmodellen voor bekledingen,Cement1986nr.2,blz.

46- 53 Vergelijkbaaronderzoek vooroeverbe

-kledingen kanworden uitgevoerd door

een proefvak langs een kanaal in te rich-ten (prototype-onderzoek). De golfbe -lasting ontstaat hier door langsvarende schepen.

Een combinatie van modelonderzoek

eneen rekenmodel behoort ook tot de

mogelijkheden. Een zinnige verdeling

over beide typen onderzoek kan ver kre-gen worden door de uitwendige belas-ting (druk) op het talud meteen fysisch model te bepalen en vervolgens de

meetresultaten alsinput voor het reken

-model te gebruiken.

Door uitsluitend debelasting ineen

fy-sisch model teonderzoeken, heeftmen demogelijkheid een (klein) schaalmo-del temaken.Dit scheelt in dekosten ten opzichte van grootschalig Delragoot

-onderzoek. De sterkte van een

con-structie is helaas niet in een (klein)

WATERBOUW ONDERZOEK SCHADE

BETONNEN

DIJK-EN

OEVERBEKLEDENGEN(m)

TOETSING

ONTWERPMETHODIEKEN

ir.A.M.Burgerenir.M.KleinBreteler, Waterloopkundig Laboratorium deVoorst,Emmeloord

Ook voor het ontwerpen van betonnen blokkenglooüngen

op oevers en dijken geldt dat men leert van problemen.

In

deze aflevering staat een schadegeval model voor een

toetsing aan de huidige ontwerpmethodieken.

1.Inleiding

Dit derde artikel uit een reeks over taludbekledingsconstructies presen

-teert demogelijkheden van demomen -teel gehanteerde ontwerpmethoden voor betonnen taludverdedigingen.De

beschikbaarheid van deze - weliswaar nog globale- ontwerpmethodieken

onderscheidt betonnen blokke nglooi-ingenvananderebekledingen zoals van

asfaltbeton. Daar moet namelijk nog een groter beroep worden gedaan op praktijkervaringen, waaruit door 'trial

and error' ontwerpmethodieken zijn ontwikkeld.

Dit verschil in behandeling van beto

n-en asfaltbekledingen vindt zijnoorzaak

m: I.het feit dat het bij betonnenblokken -glooiingen mogelijk is om eenmini -malesterkte van deglooiing tedefi -niëren, namelijk het eigen gewicht van de afzonderlijkeblokken, waa r-meehet mogelijkiste ontwerpen;dit isbijasfaltbetonniet hetgeval; 2.het feit dat in de onderlagen van

betonnen bekledingen veelal betre k-kelijkgrovematerialen worden toe

-gepast (mijnsteen, silex, gebroken

grind e.d.),waardoor het mogelijkis

om met relatief eenvoudige metho -dendewaterbeweging in deze onder -lagenteberekenen. Debelastingvan de toplaagkan daarmee worden be -paald.Bij asfaltbekledingen zijn de hydraulische en grondmechanische processenveelmoeilijker tebereke -nen. Letwel:hetbovenstaandeisgeen waar -de-oordeel over dematerialenbetonen asfalt in taludverdedigingen, maar is slechtsbedoeld om teverklaren waarom voor betonnen dijkbekledingen meer geavanceerde ontwerpmethodieken konden worden ontwikkeld.In dit arti-kel wordt een drietal momenteel be

-schikbare ontwerphulpmiddelen ge -toetst op hun bruikbaarheid aandehand vaneen conreet opgetreden schadege

-val.

2. Aansluiting bijvoorgaande arti

-kelen

In deel

I

van dezereeks

[I]

isdoor Bur-ger, Laboyrie en Bezuijeneen tamelijk breed overzicht gepresenteerd van de

achtergronden en de mogelijkheden

van dehuidigeonderzoeks- en bereke

-ningsmethode voor de belasting, de sterkte en de stabiliteit van betonnen

glooiingsconstructies voor dijk- en oeverbekledingen. De hoofdlijn die daarbij is geschetstwordtgevormd door

de omwikkeling van numerieke- en analytische berekeningsmethoden op basisvan theorievorming, fysisch mo -delonderzoek enprototypeonderzoek. In de daaropvolgende bijdrage

[

2

]

is door Klein Breteler,Van der Knaapen Bezuijen dieper ingegaanop defuncties van de onderlagenvan betonnen bekle -dingen en de daaruit voortvloeiende ontwerpeisen. Inbeideartikelen zijn terloopsdenu be -schikbare numerieke- en analytische ontwerpmethoden gepresenteerd. Bin -nen het kader van deze artikelenserie voerthet tever indetailopdezetechnie -ken in te gaan. Daar komt bij dat de

technieken nog niet geschikt zijn om

zonder fundamenteel technische on

-dersteuning intezettenin hetontwe rp-proces.Het iswel mogelijkomaan de

handvaneen voorbeeld depotentie van de ontwerptechnieken te illustreren. Dit wordt gedaan door deschadediein 1973is opgetreden aan de betonblo k-kenglooiing van de Oostelijke have n-damvan Oterdum, nabij Delfzijl te ana-lyseren.

Het verklaren van dezeschadeachteraf toont debruikbaarheid van degeha n-teerde technieken voor ontwerpdoel

-einden wellichtnogduidelijkeraan dan

wanneer de methoden worden gepre -senteerd aandehandvaneen al dan niet fictief ontwerp, waarvan de stabiliteit pasin detoekomst bewezen kanwo r-den. 3.Waarom Oterdum? Goedgedocumenteerdeschadegevallen aantaludbekledingen zijnschaars.Eén vandezeschaarseuitzonderingen isde tamelijkomvangrijke schadedietijdens destorm van2 en 3april 1973is o

nt-staanaan debinnenzijdevandeOost

e-lijkehavendam teOterdum, aan deha

-venmond bij Delfzijl

(fig.

1en 2). Deze

schade onderscheidt zichvandemeeste

waargenomen schadenom devolgende redenen:

- De schadeheeft zichovereenbreed

front op een bepaald damvak voorge -daan, zodatgevoeglijk kanwordenaa n-genomen dat debelasting over dat brede

frontde sterkteheeftoverschreden. -De schadeisvoorhetgrootstedeelbe -perkt gebleventot hetomhoog komen van blokken, terwijlmaar een beperkt aantalblokken vollediguithet taludis gekomen(20stuksvandeintotaal302 verplaatsteblokken).Hierdooris op het talud niet de gebruikelijkeravageo nt-staandiehet bijandere schadegevallen

vaakonmogelijk maaktom teachterha

Complexe stabiliteitsbeschouwing bij samengestelde glooiingsconstructies

1

2

Lay-out havenmond DelfZijlte

Oterdum

Situatie Eems-Dollard gebied

len waar op het talud, dus op welke

hoogtede schadeheteerstis ontstaan.

- De schadeheeft zich indertijd voo r-gedaan op een splinternieuw damvak dat zich van oude damvakken onde

r-scheidt doordat goedbekend ishoede

constructie is opgebouwd en deglooi -ingstafels lang zijn met weinig ove

r-gangsconstructies.

- Er is relatief veel kennis verzameld

over de opgetreden hydraulischeran

d-voorwaarden, als gevolgvan de omsta n-digheden dat:

·er een gedetailleerd ooggetuigenve

r-slag is opgesteld voor deperiodero

nd-om hoogwater tijdens depiek van de L--- -4

storm door de opzichter diebij deaanleg van dewestelijkehavendam wasbetrok

-ken;

·er een g~tijregistratie voor Oterdum aanwezIg IS;

· het gebied waarbinnen degolvenwor

-den opgewekt (het Eemsgebied) duid

e-lijk begrensdengoed gedefinieerdis. Zodoende ishet mogelijkom meteen

eenvoudig golfvoorspellingsmodel een redelijke schatting te maken voor de

golfhoogte bij hetontstaan vanschade.

Op basis van de hiervoor genoemde overwegingen is het schadegeval van Oterdum gekozenvooreen andere ana

-lyseter illustratie van debruikbaarheid

van de beschikbare ontwerpmethoden

van stabieletoplagen.Wezullen trac h-ten de schade te verklaren en de ge -nomen maatregelenop huneffectiviteit tebeoordelen.

Vooreen beter begripvan degeanaly

-seerde schadeis het voor delezer no od-zakelijk kennis te nemen van enkele

constructieve details en van een be -schrijving van de aard van de schade.

Om het beeld van de schade-analysete

completeren wordt tamelijk veel aan-dacht gegeven aan debeschrijving van de speurtocht naar de hydraulische

randvoorwaarden (golfhoogte)waarbij de schadeisopgetreden.