Randvoorwaarden voor stabiliteit en deformatie berekeningen ten behoeve van voorontwerp van de stormvloedkering in de oosterschelde: Pijler of putfundering en caisson-op-putfundering

(1)

RANDVOORWAARDEN VOOR S T A B I L I T E I T EN DEFOR^fATIE BEREKENINGEN TEN BEHOEVE VAN VOORONTWERP VAN DE STORMVLOED-KERING I N DE OOSTEI{SCHEL!)E; PIJLER OP PUTFUNDERING EN

(2)

INHOUD:

1 . KONSTRUKTIES, AFMETINGEN b i z . 1

2 , BELASTINGSITUATIES. b i z . 2

3 . BELASTINGEN TIJDENS SUPERSÏORM, ENKELE KERING b i z . 4 3 . 1 . P i j l e r . o p p u t f u n d e r i n g b i z . 4

3 . 2 . C a i s s o n op p u t t e n b i z . 5

4, BELASTINGEN TIJDENS BOUWFASEN b i z . 8

4 . 1 . H = 4,0 m, 6,5 s < ï < 7, 5 s b i z . 8 4 . 1 . 1 . P i j I e r op p u t f u n d e r i n g b i z , 8 4 . 1. 2 .C a i s s o n op p u t t e n b i z . 8 4. 2 . H = 1, 1 5 m, 4 s < T < 5 s O ' o b i z . 9 4, 2. 1 . P i j l e r op p u t f u n d e r i n g b i z . 9 4 .2 . 2 .C a i s s o n op p u t t e n b i z . 9 4. 3 . I n t e r a k t i e m e e r d e r e p u t t e n b i z . 9 5. DUBBELE KERING b i z .1 1 5. 1 . T o t a a l k r a c l i t e n b i z . 1 1 5 .1 . 1 . P i j l e r op p u t f u n d e r i n g b i z .1 1 5. 1. 2. C a i s s o n op p u t t e n b i z .1 1 5. 2 . D y n a m i s c h e b e l a s t i n g e n b i z .1 2 5. 2. 1 . P i j l e r op p u t f u n d e r i n g b i z .1 2 5 . 2 . 2. C a i s s o n op p u t t e n b i z .1 2 6. OVERDRACHT VAN DYNAMISCHE BELASTINGEN VOOR

ONDERGROND b i z .1 3

6 e l e E e r s t e s c h e m a t i s a t i e van de k o n s t r u k t i e b i z .1 3

6 . 2 . P i j l e r en p u t b i z .1 4

(3)

BlóLAGEN 1« P i j l e r op p u t f u n d e r i n g , s u p e r s t o r m k e r e n d , d r u k v e r d e l i n g d o o r g o l v e n en v e r v a l . 2 . C a i s s o n op f u n d e r i n g s p u t , s u p e r s t o r m k e r e n d , d r u k v e r d e l i n g d o o r g o l v e n en v e r v a l 3. F u n d e r i n g s p u t + b o u w k u i p , b o u w f a s e , a s s e n s t e l s e l F F 4. X en y a l s f u n k t i e van p e r i o d e v o o r f u n d e r i n g s p u t H H v o o r c a i s s o n 5. V e r l o o p van d w a r s k r a c h t v o o r f u n d e r i n g s p u t + b o u w k u i p v o o r p i j l e r t . g . v . g o l f a a n v a l , g o l f p e r i o d e 6 s. 6. V e r l o o p v a n d w a r s k r a c h t v o o r . f u n d e r i n g s p u t + b o u w k u i p v o o r c a i s s o n t . g . v . g o l f a a n v a l , g o l f p e r i o d e 6 s. 7. R e s u l t a a t v a n b e r e k e n i n g en m o d e l m e t i n g v a n h o r i z o n t a l e k r a c h t v o o r v e r s c h i l l e n d e s t a n d e n van s c h u i f aan N o o r d -z e e -z i j d e ; s c h u i f aan O o s t e r s c h e l d e -z i j d e g e s l o t e n . 8. M o d e l r e s u l t a t e n van o n d e r z o e k n a a r k l a p g e v o e l i g h e i d a f h a n -k e l i j -k v a n de p l a a t s van de s c h u i v e n v o o r p i j l e r o p l o s s i n g . 9. O v e r d r a c h t s f u n k t i e s v o o r e n k e l v o u d i g gedempt m a s s a - v e e r sj'-steem v o o r v e r s c h i l l e n d e d e m p i n g s f a k t o r e n D. 10. Stootkoëfficiënt v o o r e n k e l v o u d i g m a s s a - v e e r s y s t e e m v o o r \ ' e r s c h i l l e n d v e r l o o p van de b e l a s t i n g t i j d e n s de s t o o t . 1 1 . C a i s s o n op p u t f u n d e r i n g ; d u b b e l e k e r i n g , s c h u i f aan N o o r d -z e e -z i j d e g e h e v e n , aan O o s t e r s c h e l d e -z i j d e g e s t r e k e n ; g r o o t t e en f r e q u e n t i e d y n a m i s c h e b e l a s t i n g .

(4)

RANDVÜORV/AARÜEN VOOR STAÜILITEIT EN DEFORMATIE BEREKENINGEN TEN BEHOEVE VAN STORMVLOEDKERING' IN OOSTERSCilELDE; PIJLER OP PUTFUNDERING EN CAISSON-OP-PUTFUN-DERING. 1 . KONSTRUKTIES, AFMETINGEN. 2 De f u n d e r i n g s p u t v o o r de p i j l e r h e e f t de a f m e t i n g e n 1 x b = 46 x 16 m , 2 d i e v o o r de p u t a l s f u n d a t i e v o o r de c a i s s o n 26 x 10 m . De p u t t e n hebben c i r k e l v o r m i g gebogen e i n d v l a k k e n . De p u t t e n w o r d e n op een a f s t a n d van 40 m h . o . h . v a n e l k a a r g e p l a a t s t . De p i j l e r op de f u n d e r i n g s -2 p u t h e e f t de a f m e t i n g e n 1" x b = 35 x 4,5 m , Voor de b e r e k e n d e b e l a s t i n g op de p u t t e n i n e i n d s i t u a t i e i s aangenomen d a t de p u t op NAP-45 m g e f u n d e e r d i s , t e r w i j l h e t o o r s p r o n k e l i j k b o d e m n i v e a u op NAP-35 m l i g t . T o t NAP-19 m i s een berm a a n w e z i g . De b o v e n k a n t v a n de k e r i n g b i j p i j l e r - k o n s t r u k t i e l i g t op NAP+5,3 m, v o o r de c a i s s o n k o n s t r u k t i e op NAP+7,7 m. Voor meer i n f o r m a t i e o v e r g e o m e t r i e v a n de k o n s t r u k t i e z i e f i g u u r 1 en 2.

Voor b e r e k e n i n g van b e l a s t i n g op de p u t t e n t i j d e n s de b o u w f a s e n i s aangenomen d a t h e t b o d e m n i v e a u NAP-35.O m i s en de w a t e r s t a n d b i j een h e r h a l i n g s t i j d v a n 25 j a a r NAP+3.0 m i s . De w a t e r s t a n d b i j de s i t u a t i e w a a r b i j de k a t a m a r a n z i j n p l a a t s i n g s v v e r k z a a m h e d e n moet s t a k e n ^ i s n i e t e e n d u i d i g a a n t e g e v e n maar v a r i e e r t t u s s e n o n g e v e e r NAP+2 m en NAP-2 m. V o o r de b e r e k e n i n g v a n de b e l a s t i n g e n op o n d e r z o c h t e p u t t e n h e e f t deze s i t u a t i e i n w a t e r s t a n d w e i n i g i n v l o e d .

(5)

2

-BEL AST INÜSITIJATIES.

B i j b e r e k e n i n g van de s t a b i l i t e i t van de f u n d e r i n g i s o n d e r s c h e i d geraaakt t u s s e n s t a b i l i t e i t i n : 1 . e i n d f a s e b i j k e r i n g van een s u p e r s t o r m . 2. d i v e r s e b o u w f a s e n . ad 1 . De h e r h a l i n g s t i j d van de i n deze n o t a g e b r u i k t e s u p e r s t o r m b e d r a a g t 4 10 j a r e n . De h y d r a u l i s c h e r a n d v o o r w a a r d e n v o o r b e r e k e n i n g v a n de b e l a s t i n g b i j deze s u p e r s t o r m z i j n v a s t g e s t e l d a l s een v e r v a l v a n 7.0 m ( w a t e r s t a n d op z e e ; NAP+5,3 m, w a t e r s t a n d op O o s t e r s c h e l d e NAP1.7 m ) . ! I e t g o l f s p e k t r u m u i t k o m e n d e v a n u i t zee w o r d t g e k a r a k t e r i -s e e r d d o o r een -s i g n i f i k a n t e g o l f h o o g t e v a n li ^ 1/3," 4'950 m en een t o p p e r i o d e v a n = 10 s. B i j de t o p p e r i o d e i s de e n e r g i e d i c h t h e i d m a x i m a a l . V e r o n d e r s t e l d w o r d t d a t de b e l a s t i n g e n v o o r de k e r i n g b i j deze p e r i o d e ook m a x i m a a l z i j n . A l s ontu'erp g o l f h o o g t e w o r d t genomen H = 2 X H ^ = 9.0 m.

O z 1/3

Deze u i t g a n g s p u n t e n g e l d e n z o w e l v o o r p i j l e r - o p - p u t f u n d e r i n g a l s v o o r c a i s s o n o p p u t t e n . Met name v o o r deze l a a t s t e z i j n d i v e r s e b e l a s t i n g -s i t u a t i e -s b e -s t u d e e r d omdat de c a i -s -s o n o p g e l e g d i -s op de p u t en n i e t v o r m v a s t a a n de p u t t e n g e k o p p e l d i s . De p i j l e r i s wèl v o r m v a s t a a n de f u n d e r i n g s p u t g e k o p p e l d .

De t o t a l e h o r i z o n t a l e en v e r t i k a l e k r a c h t e n en momenten a l s g e v o l g

van de h y d r a u l i s c h e b e l a s t i n g e n z i j n opgebouwd u i t een s t a t i s c h - ( v e r v a l ) , q u a s i s t a t i s c h e ( g o l f ) en i n sommige g e v a l l e n u i t een d y n a m i s c h e

-( g o l f k l a p p e n ) k o m p o n e n t .

Om na t e gaan hoe g e v o e l i g de k o n s t r u k t i e s z i j n v o o r de aanname v o o r g o l f h o o g t e , g o l f p e r i o d e en w a t e r s t a n d e n z i j n ook s t a b i l i t e i t s b e r e k e -n i -n g e -n u i t g e v o e r d v o o r 75 e-n 125 % v a -n de b e r e k e -n d e h o r i z o -n t a l e k r a c h t d o o r g o l v e n en v e r v a l . De arm v a n h e t moment t e n g e v o l g e v a n d e z e k r a c h t e n i s d e z e l f d e a a n g e h o u d e n . ad 2. T i j d e n s de b o u w f a s e k a n z i c h de s i t u a t i e v o o r d o e n d a t e e n a a n t a l p u t t e n z i j n g e p l a a t s t t e r w i j l de s t a l e n bouv^rkuip n o g op de p u t a a n w e z i g i s . De g e t i j s t r o o m en g o l v e n v e r o o r z a k e n b e l a s t i n g e n op de b o u w k u i p d i e v i a de f u n d e r i n g s p u t n a a r de bodem a f g e v o e r d m o e t e n w o r d e n . Om n a t e gaan o f de p u t t e n o n d e r deze o m s t a n d i g h e d e n s t a b i e l z i j n z i j n stabilitèits b e r e k e n i n g e n u i t g e v o e r d en i s o n d e r z o c h t o f h e t n o o d z a -k e l i j -k i s om de p u t t e n i n deze f a s e n t e -k o p p e l e n . I n h o o f d s t u -k 4.3. w o r d t op de i n t e r a k t i e t u s s e n m e e r d e r e p u t t e n en op de k o p p e l i n g v a n p u t t e n n a d e r i n g e g a a n . '

(6)

„ 3

-A l s u i t g a n g s p u n t v o o r b e r e k e n i n g v a n de b e l a s t i n g e n i s u i t g e g a a n v a n een s t o r m met h e r h a l i n g s t i j d v a n 25 j a a r ^

D i t b e t e k e n t d a t v o o r een " l e v e n s d u u r " - d . i . de t i j d g e d u r e n d e w e l k e de bouivrkuipen a a n w e z i g z i j n op een f u n d e r i n g s p u t en e r een k r i t i e k e s i t u -a t i e i s ( d r o g e b o u w k u i p ) - v -a n c -a . 3 m-a-anden een r i s i c o v -a n 1 % g e a c c e p t e e r d w o r d t d a t de b e l a s t i n g e n o v e r s c h r e d e n w o r d e n . Het g o l f s p e k t r u m b i j deze s t o r m w o r d t g e k a r a k t e r i s e e r d d o o r - 2.6 m. De o n t w e r p g o l f h o o g t e w o r d t H^ = 1.5 x 11^ = 4.0 m. De g e m i d d e l d e p e r i o d e v a n d e z e g o l f b e d r a a g t = 5.4 s, en t o p p e r i o d e ï v a r i e e r t t u s s e n 1,2 en 1,4 x T = 6,5 en 7,5 s. O z Een a n d e r e k r i t i e k e f a s e t i j d e n s h e t bouwen d o e t z i c h v o o r i n d i e n t i j d e n s h e t p l a a t s e n van de f u n d e r i n g s p u t de g o l f h o o g t e z o d a n i g w o r d t d a t de k a t a m a r a n z i j n n o r m a l e p l a a t s i n g s w e r k z a a m h e d e n n i e t meer k a n v e r r i c h t e n . Deze s i t u a t i e d o e t z i c h v o o r b i j H^ = 0,75 m, a l s o n t w e r p g o l f v o o r b e r e k e n i n g v a n de g o l f b e l a s t i n g i s genomen. H = 1.5 X H = 1.15 m, t e r w i j l v o o r de t o p p e r i o d e v a n d e z e g o l f O z 1 / ^ 4 a 5 s i n r e k e n i n g g e b r a c h t i s . A l s m a a t g e v e n d e r i c h t i n g v o o r g o l f -a -a n v -a l i s i n e e r s t e i n s t -a n t i e een r i c h t i n g v -a n 15° t . o . v . een r i c h t i n g l o o d r e c h t op de as van de k e r i n g genomen; b o v e n d i e n i s g e r e l t e n d met de s i t u a t i e w a a r b i j één p u t + b o u w k u i p a a n w e z i g i s en met een p o t e n t i a a l -s t r o m i n g - t h e o r i e ( d . w . z . d a t geen b e l a -s t i n g e n v e r o o r z a a k t d o o r l o -s l a t e n v a n w e r v e l s i n de b e r e k e n i n g e n z i j n o p g e n o m e n ) . I n 4.3. w o r d t n a d e r i n g e g a a n op i n t e r a k t i e t u s s e n v e r s c h i l l e n d e p u t t e n + b o u w k u i p e n . V o o r b e r e k e n i n g van de t o t a l e b e l a s t i n g t i j d e n s deze b o u w f a s e n moet r e k e n i n g |;ehouden w o r d e n met een g e t i j s t r o o m met een m a x i m a l e s n e l -h e i d v a n 2 m.s""^, g e m i d d e l s o v e r de v e r t i k a a l .

I n een r e e k s g e p l a a t s t e p u t t e n z a l i , h = a . de b u i t e n s t e v a n een r e e k s g e p l a a t s t e p u t t e n h e t z w a a r s t b e l a s t w o r d e n .

(7)

_ 4

-3. l l Ë i i Ë ï l f ^ M ^ X M i l S M . - ^ ^ 3„1 P i j l e r op p u t f u n d e r i n g .

De k r a c h t e n en momenten z i j n v o o r de p i j l e r - o p l o s s i n g b e r e k e n d met een e e r s t e o r d e g o l f t h e o r i e d i e v o l g e n s model o n d e r z o e k o n d e r n a g e n o e g d e -z e l f d e k o n d i t i e s goed b l i j k t t e v o l d o e n . A l s r e f l e k t i e koëfficiënt i s ot = 0.6 aangenomen. De d r u k v e r d e l i n g o v e r de k o n s t r u k t i e i s i n b i j l a g e 1 g e t e k e n d . De d r u k v e r d e l i n g i n de d r e m p e l en i n de bodem b e h o e f t n a d e r o n -d e r z o e k . De -d r u k v e r -d e l i n g en -de -d a a r u i t v o l g e n -d e k r a c h t e n en momenten z i j n v / a a r s c h i j n l i j k t e h o o g g e s c h a t . De w a a r d e n z i j n z e k e r t e h o o g i n d i e n r o n d -om de p i j l e r s t o t 60 m. u i t de as v a n de k e r i n g n a a r b e i d e z i j d e n een s t e e n - a s f a l t k o n s t r u k t i e op de zeebodem w o r d t a a n g e b r a c h t . De b e l a s t i n g e n z i j n t e n b e h o e v e v a n de s t a b i l i t e i t en d e f o r m a t i e b e r e k e -a l b e l -a s t i n g en q u -a s i - s t -a t i s c h e c y c l i s c h e -.1 i _{V c X V O. i}_iJ n i n g e n g e s p i i x s t i n s u a u x s c n e g o l f b e l a s t i n g . I n 5,2. w o r d t n a d e r i n g e g a a n op de d y n a m i s c h e b e l a s t i n g d o o r g o l v e n . + H ' g o l f v e r v a l ^ ^ ' 4 5 = \oU ^ h e r v a l 51 V = 2 8 , 1 * l O ^ t f ^ * ' 4 5 ( t . g . v . e i g e n g e w i c h t ) = 2 3 1 * 10^ + 248 * 10^ = 4 7 9 * 10 t f m = 6,5 * W^tfm^ i 8,8 * l O ' ^ t f m ^ ) •Zü i s de h o r i z o n t a l e b e l a s t i n g , SLM^g i s h e t moment t e n o p z i c h t e v a n de

a a n l e g d i e p t e = NAP-45 m. H e t moment t e n g e v o l g e v a n e i g e n g e w i c h t k a n variëren d o o r d a t de p i j l e r e x c e n t r i s c h op de f u n d e r i n g s p u t a a n g e b r a c h t moet w o r d e n i n d i e n de p u t n i e t p r e c i e s i n de j u i s t e p o s i t i e g e p l a a t s t i s .

(8)

„ 5

-De v e r t i k a l e b e l a s t i n g e n v e r o o r z a a k t d o o r g o l v e n en v e r v a l v a l l e n b i n n e n de n a u w k e u r i g h e i d waarmee de v e r t i k a l e b e l a s t i n g d o o r e i g e n g e w i c h t b e p a a l d k a n w o r d e n . V o o r b e p a l i n g v a n X-M^g i s e c h t e r w e l een moment t e n g e v o l g e van

h e t v e r v a l , w e r k e n d op de bodem v a n de p u t i n r e k e n i n g g e b r a c h t ( z i e b i j l a g e l ) . V o o r h e t g e v o e l i g h e i d s o n d e r z o e k z i j n de s t a b i l i t e i t s b e r e k e n i n g e n o o k

u i t g e v o e r d v o o r 25 % h o g e r e en l a g e r e g o l f en v e r v a l b e l a s t i n g e n .

3.2. C a i s s o n op p u t t e n .

De b e l a s t i n g op de c a i s s o n op p u t t e n f u n d e r i n g z i j n b e r e k e n d v o l g e n s de

methode van S a i i i f l o u , w a a r b i j een r e f l e k t i e koëfficiënt i s g e b r u i k t v a n = 0 , 7 5 . I n t e g e n s t e l l i n g t o t de p i j l e r - m e t - s c h u i v e n - k e r i n g k a n z i c h b i j h e t c a i s s o n

een m i d d e n s t a n d s v e r h o g i n g opbouwen, omdat b i j geslóten k e r i n g de k o n s t r u k t i e t o t K A r + 7 . 7 m k e r e n d i s t e r w i j l b i j de p i j l e r o p l o s s i n g de k e r i n g t o t NAP+5.3 m i s , h e t g e e n de m i d d e n s t a n d b i j s u p e r s t o r m i s . De b e l a s t i n g w o r d t o v e r g e b r a c h t n a a r de o p l e g v l a k k e n op de p u t t e n . Voor de t o t a l e b e l a s t i n g op een p u t i s de h o r i z o n t a l e en v e r t i k a l e b e l a s t i n g v e r o o r z a a k t d o o r g o l v e n en v e r v a l n i e t i n r e k e n i n g g e b r a c h t omdat d e z e b e l a s t i n g e n v e e l g e r i n g e r z i j n dan de b e l a s t i n g e n d i e v e r o o r z a a k t w o r d e n d o o r g o l v e n op en v e r v a l o v e r h e t c a i s s o n en d i e w o r d e n d o o r g e g e v e n aan de f u n d e r i n g s p u t t e n . I n b i j l a g e 2 z i j n de d r u k f i g u r e n g e t e k e n d d i e a l s u i t g a n g s p u n t e n v o o r de b e r e k e n i n g v a n de b e l a s t i n g h e b b e n g e d i e n d . I n de v o l g e n d e t a b e l l e n i s e e n o v e r z i c i i t g e g e v e n van de o p l e g r e a k t i e s op de p u t t e n v o o r een a a n t a l b e l a s t i n g s g e v a l l e n .

(9)

OPLEÜREACTIES CAISSONS OP 3 PUTTEN

CAISSON

DIEPTE WAND TEK. DIKTE NR. 15,00 17,80" 19,20' 1,0 1,0 1,0 STP 0 2 9 STP 0 3 5 SUPERSTORM N.Z.5,30^0,5.1,70" H Vnz Vos 11.024 3.542 12.773 2.414 13.055 1.785 10.503 11.748 11.809 BELASTING GEVAL OMGEKEERD VERVAL N.Z. 1,50 O.S- 3,00"' H Vnz Vos OPEN SCHUIVEN L-W. 3 , 0 0 " H Vnz Vos -3.465 8.527 7 . 9 9 1 O -3.724 8.769 7.938 O 8.012 9.606 8.125 9.720 OPM, REACTIES I N TF. REACTIES Z I J N EXCL. BRUG 22,00 14.828 1-630 1 5 . 0 8 1 -4.250 10.286 8.797 O 9.286 10.880

(10)

OPLEGREACÏIES. CAISSONS OP 3 PUTTEN

a. T.B.V. GEVOELIGHEIDS ONDERZOEK: SUPERSTORM MET 1 2 5 % H EN 1 2 5 % M n SUPERSTORM MET 7 5 % H EN 7 5 % M,,

Tl

b . T.B.V. STABILITEITSBEREK. PUT VOLGENS BRINCH HANSEN: ALLEEN GOLFKRACKTEN T.G.V. SUPERSTORM

CAISSON

DIEPTE WAND PRINCIPE DIKTE ÏEK. NR. 15,00 17,80" 19,20' 22,00" 1,0 1,0 1,0 1,2 STP 0 2 9 STP 0 3 5 BELASTING GEVAL SUPERSTORM N.Z.5,30"^, O.S. 1,70~ 1 2 5 % H en 1 2 5 % M.^ 7 5 % ÏI en 7 5 % M^^ H Vnz Vos H Vnz Vos 13.780 2.817 11.228 8.268 4.267 9.778 15.966 1.358 12.804 9.580 3.470 10.692 16.318 6 0 2 12.992 9 . 7 9 1 2.968 10.626 SUPERSTORM ALLEEN GOLFKRACÏÏTEN H Vnz Vos 6.366 - 2 . 4 6 1 1.166 6.910 7.180 - 2 . 9 6 8 -3.245 1 .740 2 . 0 4 1 18.535 180 1 6 . 5 3 1 1 1 . 1 2 1 3.087 13.624 7.707 - 3 . 8 3 7 2.679 OPM. REACTIES I N TF. EN EXCLUSIEF BRUG. ! •Nl I

(11)

8

-4. DELASTING TIJDENS llOUV.'FASEfs'.

De i n o n d e r s t a a n d e t a b e l l e n g e g e v e n w a a r d e n z i j n k r a c h t e n en momenten p e r 4 7 3 p u t , u i t g e d r u k t i n 10 N = t o n r e s i ^ e k t i e v e l i j k 10 Nm = 10 t o n m. l i e t a s s e n s t e l s e l i s i n de d e f i n i t i e s i n f i g u u r 3 g e g e v e n . V o o r de b e l a s t i n g e n w o r d t een o n d e r - en b o v e n g r e n s g e g e v e n omdat de p e r i o d e v a n de g o l f kan..variëren.In h e t b e r e i k w a a r i n de p e r i o d e b i j de g e k o z e n o n t w e r p g o l f . h o o g t e v o o r k o m t s p e e l t de p e r i o d e een b e l a n g r i j k e r o l . A l s i l l u s t r a t i e h i e r v a n i s i n b i j l a g e 4 h e t v e r l o o p v a n de m a x i m a l e l a n g s - en d w a r s k r a c h t v o o r oen c a i s s o n - f u n d e r i n g s p u t g e g e v e n a l s f u n k t i e van de p e r i o d e . • V o o r s t a b i l i t e i t s b e r e k e n i n g e n i s de h o o g s t e v a n de v e r m e l d e w a a r d e a a n g e h o u d e n . De momenten z i j n g e g e v e n t e n o p z i c l i t e v a n h e t o o r s p r o n k e l i j k e b o d e m n i v e a u = NAP-35.0 m ( z i e b i j l a g e 3 ) . 4 . 1 II = 4.Om, 6.5 s < T < 7.5 s O [ o 4 . 1 . 1 . P i j l e r f u n d e r i n g s p u t . g o l v e n s t r o o m F 470 - 700 120 t o n X F 700 -1000 120 t o n y -5 M 20 - 25 2,3 X 10 t o n m _X 1. 1 3 M. . 11,5 -16,3 2,3 X 10*^ t o n m 4 . 1 . 2 . C a i s s o n p u t . g o l v e n s t r o o m X 300 - 400 80 t o n F y M X M. . 1 3 450 - 550 12 -15,5 8,5 -10,5 80 1,5 1,5 t o n X 10^ X 10^ t o n m t o n m

(12)

9 -4,2, H = l o 15 rn, 4 s < T < 5 s o 0 P i j l e r f u n d e r i n g s p u t g o l v e n s t r o o m F 30 -• 55 120 t o n X F 70 -• 110 120 t o n y ₃ M 2 -• 3,3 2,3 X 10 t o n ra X _^3 t o n m M. . 0,6 -• 1,6 2,3 X 10 t o n m C a i s s o n p u t g o l v e n s t r o o m F 5 -- 40 80 t o n X F 25 -• 60 80 t o n y 3 M 0,9 • . 1,9 1,5 X 10 t o n m X 0,9 • ₃ M. . 0,2 -- 1,1 1,5 X 10 t o n m 1 3 4.3. I n t e r a k t i e m e e r d e r e p u t t e n . V o o r s t a b i l i t e i t s b e r e k e n i n g e n v a n de p u t t e n i s , t o e n b e t e r e b e r e k e n i n g s -r e s u l t a t e n n o g n i e t v o o -r h a n d e n w a -r e n , i n e e -r s t e i n s t a n t i e a l l e e n met een f a s e v e r s c h u i v i n g v a n de b e l a s t i n g g e r e k e n d en nog n i e t met een v e r a n d e r d g o l f p a t r o o n t . g . v . de a a n w e z i g h e i d van de p u t t e n . H e t b l e e k d a t b i j k o p p e l i n g v a n d i e p u t t e n v o o r de m a x i m a l e d v m r s k r a c h t p e r p u t een v e r h o u d i n g v a n 0.6 : 1 ; 0.6 a a n n e m e l i j k w a s . U i t r e c e n t e b e r e k e n i n g e n v / a a r b i j i n t e r a k t i e s v a n m e e r d e r e p u t t e n - . m a x i m a a l 4 - z i j n b e s t u d e e r d , b l i j k t d a t de d w a r s k r a c h t g r o t e r k a n z i j n dan v o o r h e t g e v a l d a t e r s l e c h t s één p u t a a n w e z i g i s . E c h t e r de t o t a l e k r a c h t d i e d r i e g e k o p p e l d e p u t t e n t e s a m e n op k u n n e n nemen i s a a n z i e n l i j k g e r i n g e r dan de som v a n d r i e maal de m a x i m a l e k r a c h t p e r p u t + b o u w k u i p .

I n b i j l a g e 5 i s a l s v o o r b e e l d h e t v e r l o o p g e g e v e n v a n de d w a r s k r a c h t op e l k e b o u w k u i p a f z o n d e r l i j k en de gesommeerde d w a r s k r a c h t o v e r d r i e p u t t e n . H e t v o o r b e e l d i s g e g e v e n v o o r een g o l f i n v a l o n d e r een h o e k v a n 15 en O

2

met de l e n g t e as v a n de b o u w k u i p met a f m e t i n g e n 46 x 18 m en een o n d e r -l i n g e a f s t a n d van 40 m. h . o . h .

I n b i j l a g e 6 i s h e t z e l f d e g e g e v e n v o o r de c a i s s o n p u t t e n , a f m e t i n g e n 26 x 10 m . I n b e i d e g e v a l l e n l i g t de zeebodem op NAP - 35 m.

(13)

- 10 U i t de f i g u r e n b l i j k t d u i d e l i j k d a t d o o r de f a s e v e r s c h u i v i n g i n de b e l a s t i n g e n k o p p e l e n van m e e r d e r e b o u w k u i p e n i n deze s i t u a t i e z i n v o l i s a l s mocht b l i j k e n , d a t één e n k e l e p u t + b o u w k u i p n i e t s t a b i e l i s . U i t de b e r e k e n i n g e n b l i j k t d a t t i j d e n s deze b o u w f a s e de a a n w e z i g h e i d van een p u t + b o u w k u i p h o g e r e d w a r s b e l a s t i n g e n op de I c o n s t r u k t i e g e e f t dan v o o r de s i t u a t i e wanneer s l e c h t s één k u i p a a n w e z i g i s . I n h o e v e r r e de a a n w e z i g h e i d van een k a t a m a r a n i n v l o e d h e e f t op de b e l a s t i n g e n d i e n t n a d e r o n d e r z o c h t t e w o r d e n . De b o v e n v e r m e l d e b e r e k e n i n g e n g e v e n b e l a s t i n g e n v e r o o r z a a k t d o o r g o l v e n . De b e l a s t i n g e n t e n g e v o l g e van w a t e r s n e l h e d e n v e r o o r z a a k t d o o r de g e t i j s t r o o m z i j n g e s c l i a t en b e h o e v e n ook nog n a d e r o n d e r z o e k a l o f n i e t i n k o m b i n a t i e met g o l v e n en k a t a m a r a n .

(14)

- 11 DUBBELE KERING •5. :1 . T o t a a l k r a c h t e n 5 , 1 , 1 , P i j i ^ i ' U i t een oriënterend m o d e l o n d e r z o e k i s g e b l e k e n d a t de b e l a s t i n g e n op de k e r i n g t i j d e n s een s u p e r s t o r m i n d i e n een d u b b e l e k e r i n g a a n w e z i g i s , n a u w e l i j k s w i j z i g e n . Z e l f s b i j de s i t u a t i e w a a r b i j s l e c h t s eén v a n de s c h u i v e n g e s t r e k e n i s b l i j k t de toename i n de t o t a a l k r a c h t e n n i e t s i g n i f i k a n t i n d i e n de r u i m t e t u s s e n de t w e e s c h u i v e n m i n i m a a l 6 m. b e d r a a g t ,

I n e e r s t e i n s t a n t i e z o u men een t o e n a m e i n k r a c h t e n en momenten v e r -w a c h t e n i n de s i t u a t i e -w a a r b i j de s c h u i f aan N o o r d z e e z i j d e g e l i e v e n i s en de s c h u i f aan O o s t e r s c h e l d e z i j d e g e s t r e k e n . D a t deze toename n i e t o p t r e e d t i s een g e v o l g v a n h e t f e i t d a t de r e f l e k t i e - k o e f f i c i e n t i n

deze s i t u a t i e k l e i n e r i s en dus o o k de ( g e d e e l t e l i j k ) s t a a n d e g o l f l a g e r dan i n de s i t u a t i e met een e n k e l e k e r i n g .

B i j een g e h e v e n s c h u i f aan O o s t e r s c h e l d e z i j d e en een g e s t r e k e n s c h u i f aan N o o r d z e e z i j d e w o r d t de g e h e v e n s c h u i f b l o o t g e s t e l d aan o v e r de g e s t r e k e n s c h u i f ( b o v e n k a n t = NAP + 5.3 m.) s t o r t e n d w a t e r , w a a r d o o r g o l f = k l a p p e n op k u n n e n t r e d e n , I n 5 . 2 , 1 . w o r d t h i e r n a d e r op i n g e g a a n . T e r i l l u s t r a t i e i s i n b i j l a g e 7 h e t r e s u l t a a t v a n b e l a s t i n g b e r e k e n i n g e n en m o d e l m e t i n g e n gegeven b i j v e r s c h i l l e n d e n i v e a u s v o o r o n d e r k a n t v a n de s c h u i f aan N o o r d z e e z i j d e . De b e l a s t i n g e n z i j n b e r e k e n d v o o r ^ = 0,6 en o< = 0,75. I n model i s b i j g e h e v e n s c h u i f aan O o s t e r s c h e l d e z i j d e

o< = 0,59 en v o o r g e s t r e k e n s c h u i v e n c< = 0,77 g e m e t e n . 5.1.2. C a i s s o n _ o p _ p u t t e n V o o r d i t t y p e k o n s t r u k t i e z a l e e n d u b b e l e k e r i n g n a u w e l i j k s een w i j z i g i n g i n de t o t a a l k r a c h t e n g e v e n . S l e c h t s de p l a a t s v a n de k e r i n g w o r d t g e w i j z i g d . B i j e x t r e m e w i j z i g i n g e n i n de k o n s t r u k t i e , z o a l s k e r i n g z o v e r m o g e l i j k n a a r N o o r d z e e z i j d e o f z o v e r m o g e l i j k n a a r O o s t e r s c h e l d e z i j d e , z a l v e r a n d e r i n g e n i n de b e l a s t i n g , met name i n de v e r t i k a l e b e l a s t i n g e n , v e r o o r z a k e n t e n o p z i c h t e v a n de s i t u a t i e k e r i n g m i d d e n i n h e t c a i s s o n .

Wanneer een van de s c h u i v e n g e h e v e n i s k u n n e n g o l v e n de b o v e n de b o v e n k a n t v a n h e t c a i s s o n ( = NAP + 7 m.) g e h e v e n s c h u i f t r e f f e n . Het g e t r o f f e n o p p e r v l a k i s k l e i n z o d a t de toename i n de b e l a s t i n g o o k g e r i n g z a l z i j n .

De i n v l o e d op de g o l f k l a p g r o o t t e en f r e q u e n t i e i s b i j w i j z i g i n g v a n de p l a a t s v a n de k e r i n g g r o o t . I n 5.2.2. w o r d t h i e r n a d e r op i n g e g a a n .

(15)

12 -5.2. 1)ynaiii i ,sc:I> o 1)o 1 ao11 n p;cn

5 . 2 . 1 . P i j l e r op p u t f u n d e r i n g

I n h e t algemeen kan van deze o p l o s s i n g v o o r een k e r i n g g e z e g d w o r d e n d a t b i j deze k o n s t r u k t i e n a u w e l i j k s d y n a m i s c h e b e l a s t i n gen ( g o l f l c l a p p e n ) v o o r k o m e n . De k o n s t r u k t i e i s o p e n , h e t b e -wegende w a t e r w o r d t n i e t p l o t s e l i n g v e r t r a a g d o f v e r s n e l d . U i t een oriënterend m o d e l o n d e r z o e k v o l g t d a t g o l f k l a p p e n wèl k u n n e n o p t r e d e n i n d i e n de s c h u i f aan N o o r d z e e z i j d e g e s t r e k e n i s en aan de O o s t e r s c h e l d e z i j d e g e h e v e n . De g o l v e n d i e o v e r de k e r i n g ( b o v e n k a n t s c h u i f NAP + 5.3 m.) heen s l a a n k u n n e n de s c h u i f a a n O o s t e r s c h e l d e z i j d e t r e f f e n en d y n a m i s c h e b e l a s t i n g e n v e r o o r z a k e n . Deze b e l a s t i n g e n z i j n van h e t z g n . "hammershock" t y p e .

A f h a n k e l i j k van de w a t e r s t a n d op O o s t e r s c h e l d e , de r u i m t e t u s s e n de t w e e s c h u i v e n en de o n d e r k a n t van de g e h e v e n s c h u i f t r e d e n mèer .of m i n d e r g o l f k l a p p e n o p . H e t model d a t v o o r h e t oriënterend o n d e r z o e k g e -b r u i k t i s g e e f t s l e c l i t s een i n d i k a t i e v o o r k l a p g e v o e l i g h e i d v a n de g e o m e t r i e van de k o n s t r u k t i e , maar l a a t n i e t t o e , vanwege h e t f e i t d a t h e t model n i e t d y n a m i s c h g e l i j k v o r m i g i s , d a t i n m o d e l gemeten d r u k k e n en f r e q u e n t i e s v i a s c h a a l w e t t e n t o t p r o t o t y p e w a a r d e n omgerekend w o r d e n . B i j l a g e 8 g e e f t een i n d i k a t i e v o o r de k l a p g e v o e l i g h e i d b i j g e s t r e k e n s c h u i f aan N o o r d z e e z i j d e en g e h e v e n s c h u i f aan O o s t e r s c h e l d e z i j d e o n d e r v e r s c h i l l e n d e k o n d i t i e s . V o o r a l h e t e f f e k t v a n w i n d v a l t o p . De g r o o t t e en f r e q u e n t i e v a n d y n a m i s c h e b e l a s t i n g e n d i e v e r o o r z a a k t w o r d e n d o o r g o l f k l a p p e n v e r d i e n e n v o o r v e r s c h i l l e n d e p o s i t i e s van de s c h u i v e n t . o . v . e l k a a r en t . o . v . v e r s c h i l l e n d e w a t e r s t a n d e n n a d e r o n d e r z o e k t e n b e h o e v e v a n d i m e n s i o n e r i n g van k o n s t r u l c t i e o n d e r d e l e n e n / o f v o o r een z o d a n i g o n t w e r p van de k e r i n g d a t deze d y n a m i s c h e b e l a s t i n g e n zo k l e i n m o g e l i j k z i j n

5.2.2. C a i s s o n op p u t t e n

H e t bewegende w a t e r w o r d t i n de k o k e r t u s s e n b o v e n - en o n d e r b o u w van h e t c a i s s o n b i j een k e r e n d e s i t u a t i e o p g e s l o t e n , w a a r d o o r g o l f k l a p p e n kunnen o n t s t a a n v a n h e t k o m p r e s s i e - t y p e . De g r o o t t e van deze d y n a m i s c h e b e l a s t i n g en de f r e q u e n t i e h a n g e n s t e r k a f van de g e o m e t r i e en e v e n t u e l e o n t l u c h t i n g s m o g e l i j k h e d e n i n de k o n s t r u k t i e . V o o r deze d y n a m i s c h e b e l a s t i n g e n i s h e t c a i s s o n n a u w e l i j k s g e v o e l i g w a n n e e r de v o o r k a n t van de k e r i n g ( s c h u i f ) s a m e n v a l t met de v o o r -k a n t Van de bovenbouw van h e t c a i s s o n ( z i e b i j l a g e

(16)

O)-- 13

I n d i e n e c h t e r de s c h u i f aan N o o r d z e e z i j d e n i e t g e s t r e k e n i s o f kan worden dan kunnen wèl g o l f k l a p p e n t e g e n s c h u i v e n en b o v e n -en onderbouw o p t r e d e n . De g r o o t s t e d y n a m i s c h e b e l a s t i n g e n t r e d e n dan op b i j een w a t e r s t a n d v a n NAP + 1.0 m. en een g o l f s p e l c t r u m g e k a r a k t e r i s e e r d d o o r = 7.5 s en ^^^^ = 2.0 m.

I n b i j l a g e 9 i s e e n s c h a t t i n g g e g e v e n v a n h e t d r u k v e r l o o p v a n de d y n a m i s c h e b e l a s t i n g .

OVERDRACHT VAN DYNAMISCHE BELASTINGEN KAAR ONDERGROND

6 . 1 . E e r s t e s c h e m a t i s a t i e van de k o n s t r u k t i e

A l s a l l e r e e r s t e b e n a d e r i n g wordên de p i j l e r en p u t a l s e e n massa beschouwd en de o n d e r g r o n d v/aarop de p u t g e p l a a t s t i s a l s een v e e r d i e gedempt w o r d t .

/ / /

C X m a s s a - v e e r s y s t e e m met d e m p i n g De b e w e g i n g s v e r g e l i j k i n g v a n h e t één-massa-veer s y s t e e m b e l a s t met een u i t w e n d i g e h a r m o n i s c h e k r a c h t s i n O - t i s : mx + CX + k x - F s i n X L t O w a a r i n m = massa c = d e m p i n g s i t o n s t a n t e k = v e e r k o n s t a n t e F^= a m p l i t u d e u i t w e n d i g e k r a c h t -0-= c i r k e l f r e q u e n t i e ( k g ) (N.s.m '^) (N.m"^) (N) ( r a d . s ^ ) De o p l o s s i n g v a n deze d i f f e r e n t i a a l v e r g e l i j k i n g g e e f t de v e r -p l a a t s i n g X , w a a r n a de k r a c h t i n de v e e r en de dem-per b e r e i d e n d k u n n e n w o r d e n : X = X s i n (-n±-<p) o '

(17)

- 14 w a a r i n F ( 1 - r) + ( 2 1 2 V k m cXl. m ]? A l s JTl. n a a r n u l n a d e r t dan n a d e r t x t o t ~ , m.a.w. O k de k o n s t r u k t i e r e a g e e r t a l s o f de b e l a s t i n g s t a t i s c h i s . De t r a a g ¬ h e i d s k r a c h t en de d e m p i n g s k r a c h t z i j n k l e i n t.ó.v. de v e e r k r a c h t . I n d i e n _ r i . z e e r g r o o t i s w o r d t de b e l a s t i n g opgenomen d o o r de t r a a g -h e i d s k r a c -h t maar b i j een z e e r s t e r k gedempt s y s t e e m d o o r de d e m p i n g s k r a c h t .

Een o v e r d r a c h t s f u n k t i e H(il.) en een v e r g r o t i n g s f a k t o r V v o o r h e t gedempte s y s t e e m k a n g e d e f i n i e e r d w o r d e n a l s : F X = H ( i l ) F = V t 2 -v y a a r i n ; H(-fl.)

^

ms£) + ( c I 2 ) I n de b i j l a g e 9 i s v o o r v e r s c h i l l e n d e v^aarden van D de o v e r d r a c h t s -f u n k t i e g e g e v e n . 6 . 2 , _{P i j l e r en p u t} V o o r een e e r s t e v e r k e n n i n g van h e t d y n a m i s c h e g e d r a g v a n de p i j l e r + p u t w o r d t de k o n s t r u k t i e o p g e v a t a l s een r e c h t h o e k i g l i c h a a m met massa m. De o n d e r g r o n d w o r d t a l s een g e d e m p t e v e e r b e s c h o u w d . ^ y 1^ SIH -CL-t. S c h e m a t i s a t i e t o t gedempt m a s s a ~ v e e r s y s t e e m met t r a n s l a t i e i n x en y r i c h t i n g en r o t a t i e .

(18)

15 -A l l e r e e r s t z a l nu een s c h a t t i n g w o r d e n gemaakt v o o r de d e m p i n g v a n de t r a n s l a t i e i n x en y r i c h t i n g en v a n de r o t a t i e . De s c h a t t i n g e n w o r d e n g e m a a k t m.b.v. g e g e v e n s o v e r de o n d e r g r o n d v e r s t r e k t d o o r L a b . v . G r o n d m e c h a n i c a D e l f t en i n . b . v . t h e o r e t i s c h e b e s c h o u w i n g e n o v e r t r i l l i n g e n en f u n d e r i n g e n g e g e v e n i n l i t . 1 , v ^ a a r u i t o n d e r s t a a n d e t a b e l i s o v e r g e n o m e n .

BEWÜGIK'.-: _{MASSA OF TRAAGlliilDSVKIÜIOUDIMG} DEMPINGSFAKÏOn

V e r t i k a a l l ' . o r i K o n t a n l ra 32(l-->>) ^ r ^ y 0.425 O .288 n o t a t i e om h o r i z o n t a l e a s 3 ( 1 - ^ ) ^ 0 0.15 H i e r i n i s : = k o n t r a k t i e -coëfficiënt v a n de o n d e r g r o n d m = massa p = s o o r t e l i j k e massa v a n de o n d e r g r o n d r ^ = v o o r x en y r i c h t i v o o r k a n t e l i n g l , b = l e n g t e , b r e e d t e 1 X b TT 1 X b De v o l g e n d e g e g e v e n s z i j n g e b r u i k t v o o r b e r e k e n i n g v a n de d e m p i n g v o o r t r a n s l a t i e s en r o t a t i e . m ( - 4 l ^ + V ) '^d 2,2 * 10^^ ( k g m^) 12 3 m = 24 5£ 1 0 ^ r = v o o r t r a n s l a t i e s = 15,6 O ' r v o o r r o t a t i e = 20,8 O V = 0.3 g = 2000 ( k g ) (m) (m) ( 1 ) ( k g m ) Met deze g e g e v e n s z i j n de v o l g e n d e k o n s t a n t e n en d a a r n a de d e m p i n g s -f a k t o r e n b e p a a l d . B By = 1-V m 4 ^ 3 P r = 0,52 {7-8P) m 3 2 ( l - y ) Qr^ 3 ( 1 - V ) l y 8 P r 5 ^ o 0,63 = 0,74

(19)

- 1 6 X X y _ _ 5. ( i + B ^ ) V T 3 ^ D = = 0 . 1 0 U i t o n d e r z o e k i n g e n van T N O - I B B C ( r a p p o r t a g e o v e r d i t o n d e r z o e k i s n o g n i e t g e r e e d ) b l i j k t d a t v o o r r e c h t h o e k i g e f u n d e r i n g s b l o k k e n de d e m p i n g s f a k t o r e n o o k b e r e k e n d k u n n e n w o r d e n met de v o l g e n d e f o r m u l e s . Deze f o r m u l e s v e r t o n e n i . h , a . een g r o t e o v e r e e n k o m s t met d i e v e r m e l d i n l i t . 1 . V o o r de v e e r s t i j f h e d e n ( k ) z i j n d i e w a a r d e n g e b r u i k t d i e na d e z e b e h a n d e l i n g v a n d e m . p i n g s f a k t o r e n b e r e k e n d w o r d e n . V o o r de e l a s t i c i t e i t s m o d u l u s van g r o n d w o r d t a a n g e h o u d e n : 6 —2 E = 1 0 0 M 1 0 N.ra" D = 0 , 6 3€- = 0 , 4 1 X m X ^ E

V

2 \ / i r 0 , 6 l b , D ^ Ü>L^ _ = 0,49 y m y 0 , 3 > r > 1 - . V 1 ^ ^ 'o^n^ D = - - f ^ — - = 0 , 0 8 ' 2 y k v | , l y U i t deze b e r e k e n i n g e n v o l g t d a t v o o r de t r a n s l a t i e s de t r i l l i n g e n s t e r k gedempt w o r d e n ( z i e b i j l a g e 9 ) , <• V o o r de r o t a t i e i s d o o r h e t g r o t e t r a a g h e i d s m o m e n t de d e m p i n g g e -r i n g e -r dan v o o -r t -r a n s l a t i e s . U i t h e t e e r d e r v e r m e l d e o n d e r z o e k v a n T N O - I B B C b l i j k t d a t v o o r i n g e g r a v e n f u n d e r i n g s b l o k k e n de d e m p i n g g r o t e r w o r d t . V o o r de h o r i z o n t a l e b e w e g i n g k a n de e x t r a d e m p i n g t e n g e v o l g e v a n h e t i n g r a v e n v a n de f u n d e r i n g t o t een d i e p t e d b e r e k e n d w o r d e n met = b d \ / — + 0 , 4 8 bd VÏ : ; ^ » 1 , 6 8 * 1 0 C ^ 8 . 1 y 1 , 6 8 * 1 0 „ „ „ Z o d a t D = rr-rï— = — — « = 0 , 3 3 Z o d a t de d e m p i n g s f a k t o r v o o r de h o r i z o n t a l e b e w e g i n g w o r d t : D = 0 , 3 6 + 0 , 3 3 0 . 7 y

(20)

1 7 V o o r de v e r t i k a l e b e w e g i n g kan d o o r i n g r a v e n v a n h e t f u n d e r i n g s -b l o k een e x t r a d e m p i n g -b e r e k e n d w o r d e n m e t ; 1 \ e C = 0,36

l b V - —

1 X Z o d a t D = ±- 6 , 4 * 1 0 6 , 4 * 1 0 ' 7 • m . 8 = 0 , 1 1 5 , 7 * 1 0 Z o d a t de d e m p i n g s f a k t o z " v o o r de v e r t i k a l e b e w e g i n g w o r d t : D = 0 , 5 9 + 0 , 1 1 » 0 , 7 Evenzo k a n v o o r de k a n t e l i n g een e x t r a d e m p i n g b e p a a l d w o r d e n : v e r g r o t i n g s f a k t o r - ~ — ^ 2 Z o d a t D ( ^ « 2 X 0 , 1 = 0 , 2 L i t . 1 T N O - I B B C 0 . 5 9 + 0 . 1 1 = 0 . 7 0 , 3 6 + 0 o 3 3 = 0 . 7 0 , 1 0 k2 = 0 . 2 0 . 4 1 + 0 . 1 1 = 0 . 5 0 , 4 9 + 0 . 3 3 = 0 . 8 0 . 0 8 x 2 = 0 . 1 6 n W o r d t d e z e e x t r a d e m p i n g i n r e k e n i n g g e b r a c h t dan b l i j k t d e s t e meer d a t de o p l e g r e a k t i e s t e n g e v o l g e v a n d y n a m i s c h e b e l a s t i n g e n z e e r gedempt z i j n ( z i e b i j l a g e 9 ) . De v e r h o u d i n g t u s s e n f r e q u e n t i e v a n d y n a m i s c h e b e l a s t i n g en e i g e n f r e q u e n t i e v a n de k o n s t r u k t i e w o r d t i n h e t v o l g e n d e n a d e r b e s t u d e e r d . Deze v e r h o u d i n g i s v a n b e l a n g v o o r de g r o o t t e v a n de i n h e t b e g i n v a n deze p a r a g r a a f g e d e f i n i e e r d e v e r g r o t i n g s f a k t o r V. De e i g e n f r e q u e n t i e v o o r t r a n s l a t i e v a n de k o n s t r u k t i e k a n b e r e k e n d met r a d s - 1 en v o o r r o t a t i e met = r a d s . V o o r b e r e k e n i n g v a n de v e e r k o n s t a n t e n v o o r de d i v e r s e b e w e g i n g e n k u n n e n de o n d e r s t a a n d e f o r m u l e s g e b r u i k t w o r d e n d i e o n t l e e n d z i j n aan l i t . 1 .

(21)

18 -B e w e g i n g v e e r k o n s t a n t e r e f e r e n t i e v e r t i k a a l k^ = — (3^ \jlb B a r k a n ( 1 9 6 2 ) h o r i z o n t a a l k = 2 ( l + y ) G f t \]lh B a r k a n ( 1 9 6 2 ) y \ y ^ k a n t e l i n g ku, - — y l ^ b G o r b u n o v - P o s s a d o v ' • ( 1 9 6 1 ) o.f a l 0.1. o./| o « I Z ó 8 lo B e p a l i n e : van Q> a l s f u n k t i e v a n 1/b, Wanneer v o o r de e l a s t i c i t e i t s m o d u l u s van g r o n d E = 100 * 10 Nm"'' w o r d t a a n g e h o u d e n d a n i s G = E 2 ( 1 + 7 ) = 36,2 * 10^ Nm"^. V o o r 1/b = 3 w o r d t Px = 2 , 3 R = 1,0 = 0,7 De v e e r k o n s t a n t e n z i j n dan: k = 2(1+5J ) G P \ / l b = 3450 * 10*^ Nra"^ 3600 * 10^ Nm"^ l ^ b = 1340 * 10^ Nm~^

(22)

- 19

De v e e r s t i 3 f h e d e n d i e b e r e k e n d kunnen voorden met f o r m u l e s d i e d o o r TNO - IBBC i n e e r d e r genoemd o n d e r z o e k g e b r u i k t z i j n l i g g e n i n d e z e l f d e o r d e van g r o o t t e . G e r i n g e a f w i j k i n g e n t u s s e n r e s u l t a t e m vam b e r e k e n i n g e n op g r o n d v a n v e r s c h i l l e n d e f o r m u l e s k a n v o o r k o m e n d o o r d a t de f o r m u l e s n i e t a l l e n even g e v o e l i g z i j n v o o r de v e r l i o u d i n g t u s s e n l e n g t e en breedte» T e r v e r g e l i j k i n g kan v o o r de b e r e k e n i n g van de v e e r s t i j f h e i d de b e d d i n g s -k o n s t a n t e g e b r u i -k t w o r d e n . Deze -k o n s t a n t e d i e n t v e r m e n i g v u l d i g d t e w o r d e n met h e t o p p e r v l a k t e v a n h e t k o n t a k t o p p e r v l a k van h e t f u n d e r i n g s b l o k met de o n d e r g r o n d . De b e d d i n g s k o n s t a n t e \i/ordt d o o r L a b o r a t o r i u m v o o r G r o n d -m e c h a n i c a g e s c h a t op 10 * 1 0 ^ N-m De v e e r k o n s t a n t e v/ordt d a n :

48 * 16 * 10 * 10 = 7670 » 10 Nm" .

De e i g e n f r e q u e n t i e k a n nu v o o r de d i v e r s e bev/egingen g e s c h a t vi?orden met de v o l g e n d e b e r e k e n i n g e n : f ) \l ^x 3450 * 1 0 ^ - 1 ^ " x H M M OJ- = U — ~ ~ - 12 r a d . s : f = = 1 , 9 Hz 3450 * _{1 0 ^} 24 * 1 0 ^ 3600 * 10« 24 * 1 0 ^ 1340 * 1 0 ^ ., W 3600 * 10 - 1 ' " y ^ V / = — : , r 7 - : 7 6 = 2 r a d . s ; f ^ = ^ = l , 9 5 H z ^ . I H L ^ . 7 , 8 r a d . ; f ^ ^ . 1,25 Hz ^ 2 , 2 * 1 0 ^ " Y 2-Tr V o o r de g o l f b e ^ ^ t i n g e n t i j d e n s s u p e r s t o r m i s de p e r i o d e T = 10 s, jTi. X 0 628 z o d a t — = = —~— = 0,05. I n b i j l a g e 9 l i g t d i t p u n t v e r 1 i n k s i \ ; 2"Tr I t i t ^ Jl. van de r e s o n a n t i e f r e q u e n t ( ^ = l ) , z o d a t ook v o l g e n s d e z e b e s c h o u v / i n g X n i e t v o o r o p s l i n g e r i n g van de b e l a s t i n g g e v r e e s d b e h o e f t t e wrorden. B i j l a g e r e g o l f p e r i o d e n ( b i j v . 1 s ) h e t g e e n ook i n h o u d t l a g e r e g o l v e n , dus m i n d e r g o l f b e l a s t i n g i s n o g s t e e d s < 1 . D i t g e l d t t e v e n s v o o r Ul en v o o r .

B i j g o l f k l a p p e n t r e e d t een g e h e e l a n d e r e s i t u a t i e op. Bewegend w a t e r w o r d t dan p l o t s e l i n g g e s t o p t w a a r d o o r s t o o t b e l a s t i n g k a n o p t r e d e n . B i j de p u t + p i j l e r H- s c h u i v e n t r e d e n e c h t e r d o o r de k o n s t r u k t i e v e v o r m g e v i n g n a u w e l i j k s k l a p p e n op. Door deze s t o o t b e l a s t i n g k a n de k o n s t r u k t i e i n de e i g e n

f r e q u e n t i e gaan t r i l l e n t e n z i j de d e m p i n g z e e r g r o o t i s ( o v e r g e d e m p t ) , h e t g e e n b i j deze k o n s t r u k t i e h e t g e v a l i s .

Met b e h u l p van l a b o r a t o r i u m m e t i n g e n i s een s c h a t t i n g g e m a a k t v a n de g r o o t t e van g o l f k l a p p e n d i e o p t r e d e n wanneer w a t e r op de s c h u i f aan N o o r d z e e z i j d e s l a a t en de g e h e v e n s c h u i f aan O o s t e r s c h e l d e z i j d e aan de o n d e r k a n t t r e f t .

(23)

20

-Het b l i j k t d a t o v e r de g e h e l e b r e e d t e van de s c h u i f de g o l f k l a p n i e t t e g e l i j k e r t i j d o p t r e e d t .

S l e c h t s de i n model gemeten i m p u l s i s v i a s c h a a l r e g e l s n a a r een i m p u l s v o o r p r o t o t y p e o m g e r e k e n d .

W o r d t h e t v e r l o o p van de g o l f k l a p g e s c h e m a t i s e e r d t o t een d r i e h o e k dan i s de i m p u l s i * t * F, w a a r i n t = de d u u r van de g o l f k l a p en F = de maximum k r a c h t g e d u r e n d e de g o l f k l a p . De d u u r van de g o l f k l a p ( t ^ ) en de maximum k r a c h t k u n n e n n i e t v i a m o d e l w e t t e n v o o r h e t p r o t o t y p e be-p a a l d w o r d e n . Daarom i s v o o r h e t b e r e k e n e n van de b e l a s t i n g t e n g e v o l g e van een g o l f k l a p op de s c h u i f d i e d o o r g e g e v e n w o r d t aan de p i j l e r + f u n d e r i n g s p u t een maximum b e p a a l d om na t e k u n n e n gaan i n h o e v e r r e d e z e g o l f k l a p e f f e k t h e e f t op de o p l e g r e a k t i e s van de f u n d e r i n g .

De m a x i m a l e u i t v / i j k i n g t , g , v . d y n a m i s c h e b e l a s t i n g met e e r d e r g e s c h e t s t d r i e h o e k i g v e r l o o p b e d r a a g t v o o r •—• = 1 (T = e i g e n p e r i o d e van de k o n s t r u k t i e , i n casu de s c h u i f ) 1,6 m a a l de u i t v f i j k i n g d i e h e t g e v o l g zou z i j n van een s t a t i s c h e k r a c h t d i e even g r o o t was a l s de m a x i m a l e d y n a m i s c h e k r a c h t ( z i e b i j l a g e 1 0 ) . De d y n a m i s c h e en s t a t i s c h e k r a c h t ( i n de o p l e g r e a c t i e s ) v e r h o u d e n z i c h ook a l s 1 : 1,6 i n d i e n de d e m p i n g k l e i n i s . V o o r de s c h u i v e n g e l d t d a t v o o r h o r i z o n t a l e b e l a s t i n g de k o n s t r u k t i e n a u \ / e l i j k s gedempt i s , 4 - 1 De p i e k b e l a s t i n g d i e op deze m a n i e r b e r e k e n d i s b e d r a a g t 115 * 10 Nm g e l i j k m a t i g v e r d e e l d o v e r de s c h u i f en w e r k e n d o v e r de h a l v e b r e e d t e van de g e h e v e n s c h u i f aan O o s t e r s c h e l d e z i j d e .

Deze b e l a s t i n g i s een w e i n i g l a g e r dan h e t q u a s i s t a t i s c h e d e e l v a n de ontv^erp b e l a s t i n g v o o r de s c h u i v e n . V o o r o n t w e r p i s i n e e r s t e i n s t a n t i e + 4 - 1 een b e l a s t i n g d o o r g o l v e n van - 150 x 10 Nm a a n g e h o u d e n . H o o g s t w a a r s c h i j n l i j k z i j n de op deze m a n i e r b e r e k e n d e g o l f k l a p b e l a s t i n g e n g r o t e r dan d a t z i j i n w e r k e l i j k h e i d z u l l e n z i j n , omdat i . h . a . t ^ ^ T . De e i g e n p e r i o d e van de s c h u i f i s 0,3 a 1 Ss De m a x i m a l e g o l f k l a p b e l a s t i n g b e t e k e n t een h o r i z o n t a l e b e l a s t i n g op de 4

p i j l e r van 1000 * 10 N, Aangenomen mag w o r d e n d a t een g o l f k l a p n i e t aan b e i d e z i j d e n van de p i j l e r t e g e l i j k e r t i j d o p t r e e d t . Voor s t a b i l i t e i t s b e r e k e n i n g e n i s i n e e r s t e i n s t a n t i e a a n g e h o u d e n een h o r i z o n -4 t a l e b e l a s t i n g d o o r g o l v e n én v e r v a l van 15000 * 10 N p e r p i j l e r . Het b l i j k t u i t m o d e l m e t i n g e n d a t de g r o o t t e van de g o l f k l a p n i e t g e k o r r e l e e r d i s aan de g o l f h o o g t e , d.w.z. d a t de k a n s op g e l i j k t i j d i g o p t r e d e n van z o w e l de m a x i m a l e q u a s i s t a t i s c h e g o l f b e l a s t i n g a l s de m a x i m a l e d y n a m i s c h e ( g o l f k l a p ) b e l a s t i n g k l e i n i s . De d y n a m i s c h e b e l a s t i n g i s op t e v a t t e n a l s een d r u k s t o o t .

(24)

2 1

-Deze d r u k s t o o t z a l z i c h o n d e r b e p a a l d e o m s t a n d i g h e d e n , o . a , . i n d i e n de o n d e r k a n t van de g e h e v e n s c l i u i f , dus d i e w a a r t e g e n de k l a p p e n o p t r e d e n , z i c h i n h e t w a t e r b e v i n d t , k u n n e n v o o r t p l a n t e n n a a r de g e s t r e k e n s c h u i f aan N o o r d z e e z i j d e d i e dan aan de a c h t e r k a n t g e t r o f f e n v/oi^dt. V o o r de t o t a l e o p l e g r e a k t i e v a n de g e h e l e k e r i n g l e v e r t d i t een r e d u k t i e op v a n de b e l a s t i n g v e r o o r z a a k t d o o r de g o l f k l a p . 6.3. Cais.son op p u t t e n De p u t t e n kunnen w o r d e n o p g e v a t a l s v e r e n w a a r o p de c a i s s o n i s o p g e l e g d . M.b.v. g e g e v e n s u i t de l i t e r a t u u r z i j n s c h a t t i n g e n t e maken v o o r de e i g e n f r e q u e n t i e v o o r op d r a a g k r a c h t i g e g r o n d g e f u n d e e r d e p a l e n . H i e r u i t b l i j k t d a t de e i g e n f r e q u e n t i e v e e l g r o t e r i s dan de f r e q u e n t i e v a n de g o l f b e l a s t i n g e n z o w e l de d y n a m i s c h e a l s de q u a s i s t a t i s c h e b e l a s t i n g e n . B o v e n -d i e n w o r -d e n -de u i t w i j k i n g e n van -de massa ( = p u t ) z e e r ge-dempt -d o o r -de o n d e r g r o n d , z o d a t g e k o n k l u d e e r d k a n w o r d e n d a t de g o l f b e l a s t i n g e n d o o r de p u t f u n d e r i n g a l s s t a t i s c h e r v a r e n w o r d t .

De g o l f k l a p p e n b i j d e z e k o n s t r u k t i e z i j n van een a n d e r t y p e dan b i j de p i j l e r o p l o s s i n g v o o r de s t o r m v l o e d k e r i n g . V o o r l i e t c a i s s o n t r e d e n g o l f k l a p p e n op b i j een w a t e r s t a n d v a n NAP + 1.0 m. De k l a p i s van h e t c o m p r e s s i e t y p e , d.w.z. d a t de d o o r g o l f o p p e r v l a k en k e r i n g i n g e s l o t e n l u c h t g a a t t r i l l e n . V o o r de o n d e r h a v i g e k o n s t r u k t i e i s de t r i l l i n g g e d e m p t , de f r e q u e n t i e v a r i e e r t van 0,7 t o t 30 Hz ( z i e b i j l a g e 11 en m o d e l v e r s l a g v a n M1375 van h e t W a t e r l o o p k u n d i g Laboratorium)„ Om na t e gaan o f r e s o n a n t i e op k a n t r e d e n t e n g e v o l g e v a n d e z e d y n a m i s c h e b e l a s t i n g e n w o r d e n de v o l g e n d e b e s c h o u w i n g e n g e g e v e n . Het c a i s s o n i s op t e v a t t e n a l s een l i g g e r o p g e l e g d op s t e u n p u n t e n . Deze l i g g e r k a n b i j d y n a m i s c h e b e l a s t i n g i n t r i l l i n g g e r a k e n . Aan de N o o r d z e e z i j d e i s h e t c a i s s o n o p g e l e g d op een p a a l met d i a m e t e r v a n 9.0 m., aan O o s t e r s c h e l d e z i j d e z i j n t w e e b e t o n p u t t e n met d o o r s n e d e v a n 2 10 X 26 m a l s o p l e g v l a k k e n v o o r h e t c a i s s o n g e p l a a t s t .

Het c a i s s o n kan v o o r b e r e k e n i n g van de m o g e l i j k e t r i l l i n g s v o r m e n o p g e v a t w o r d e n a l s een k o n s t r u k t i e opgebouwd u i t een b o v e n - en o n d e r b o u w , e l k a f z o n d e r l i j k b e s c h o u w d , o f a l s één k o n s t r u k t i e v / a a r b i j b o v e n en o n d e r -bouw v i a v e r t i k a l e wanden g e k o p p e l d z i j n . I n d i e n v o o r een e e r s t e s c h a t t i n g de k o n s t r u k t i e o f h e t b e t r e f f e n d e o n d e r -d e e l -d a a r v a n o p g e v a t v/or-dt a l s een l i g g e r op t w e e s t e u n p u n t e n en -de u i t b u i g i n g s v o r m s i n u s v o r m i g aangenomen w o r d t , dan k a n de e i g e n f r e q u e n t i e b e r e k e n d worden met de f o r m u l e :

(25)

22 -w a a r i n - e i g e n f r e q u e n t i e k = 2 E - 3,4 * lo'-^^ N.m"^ I = t r a a g h e i d s m o m e n t m = massa p e r l € L = o v e r s p a n n i n g 1 J. 4 m m = massa p e r l e n g t e - e e n h e i d van de l i g g e r kg.m m 4 V o o r bovenbouw: I » 250 m L ^ 41.0 m'* m ^ 13,5 * 1 0 * kg.m"^ z o d a t : f 30 Hz O 4 V o o r o n d e r b o u w : I «• 180 m L 41,0 m"^ m ~ 22,5 * 10^ kg.m"^ z o d a t : f 20 Hz O V o o r de k o n s t r u k t i e a l s t o t a a l : I ^ 500 m'* 4 L cc 41.0 ra ra :Ï 65 * l o " ^ kg.m"-^ z o d a t : f * 20 Hz O U i t d e z e z e e r g l o b a l e b e r e k e n i n g met een z e e r v e r e e n v o u d i g d m a s s a - v e e r s y s t e e m b l i j k t d a t de d y n a m i s c h e b e l a s t i n g e n , w a a r v a n h e t f r e q u e n t i e b e r e i k l i g t t u s s e n 0,7 en 30 Hz r e s o n a n t i e v a n de k o n s t r u k t i e k a n v e r -o -o r z a k e n . De g r o o t t e en de d r u k v e r d e l i n g v a n de g o l f k l a p b e l a s t i n g i s i n b i j l a g e 11 g e g e v e n . De d r u k v e r d e l i n g i s b e r e k e n d met b e h u l p v a n r e s u l t a t e n v a n model-m e t i n g e n (M1375, W a t e r l o o p k u n d i g L a b o r a t o r i u model-m ) . N a d e r o n d e r z o e k van h e t d y n a m i s c h g e d r a g v a n de k o n s t r u k t i e z o w e l a l s g e h e e l a l s v o o r o n d e r d e l e n i s g e w e n s t . I r . J . S t u i p Den Haag mei 1976

(26)

LITJCRATUUR 1 . F. E. R i c h a r t , , ! r . , J.R. H a l l , j r . , R. Ü. Woods, V i b r a t i o n s o f S o i l s a n d F o u n d a t i o n s , 1 9 7 0 . 2. P r o f , i r . A.L, Bouma en H. v a n K o t e n , S y l l a b u s v a n de l e e r g a n g D y n a m i c a , S t i c h t i n g P o s t a c a d e m i c a l O n d e r w i j s i n h e t Bouwen, 1 9 7 5 .

(27)

• — VOOR S C H U I F

VOOR P i J L E R P U T

PIJLER OP FUNDERINGSPUT . S U P E R S T O R M K E R E N D ; NIVEAUS EN D R U K V E R D E L I N G T E G E N KERING DOOR G O L V E N E N V E R V A L

- I g e t g e c _{l^Jota W}

-om A

4

B i j l a c e 1

(28)

REKENMODEL VAN DE -GOLFBELASTING VOOR CAISSON

R E F L E C T I E C O E F F I C i E N T A M P L I T U D E S T A A N D E G O L F M I D D E N S T A N D S VERHOGING G O L F D R U K a A =l ^ H 3 X Hs R, = ^ ' c o s h , 2 J I J 1 GX-I INKOMENDE G O L F ' co. Ö •I-N.A.P + 7 m G O L F G O L F D R U K D I A G R A M V O L G E N S S A I N T F L O U Hs : 4 . 5 0 m a = 0 . 7 5 (3 = 2 . 0

VERVALBELASTING

N.A.P . 7 m 28.12 28.12 2 0 . 9 1 2 0 . 9 1 ( X 1 0 ^ N / m ^ )

R E K E N M O D E L

VAN DE GOLFBELASTING EN VERVALBELASTING

Bijlage 2 R I J K S W A T E R S T A A T y e t g e c 1 gcz D E L T A D I E N S T VVa t e f" i 0 O p i< i ) n d i 9 e .A f ci e t i ri fj N o t a W -DIN A 4 I W r .

(29)

(30)

A ; 10 N " M 1 5 0 1 4 0 1 3 0 1 2 0 1 1 0 -1 0 0 9 0 -) 8 0 7 0 6 0 5 0 4 0 -3 0 2 0 1 0 -0 5

6 7 a 9

10 11 1 2 -> P E R I O D E ( S ) H

±

F i G O L F K R A C H T Fx A

~ ^ E N - ^ ALS FUNKTIE VAN PERIODE VOOR CAISSON FUNDERINGSPUT ( 1 0 x 2 6 m " ^ )

R I J K S W A T E R S T A A T D E L T A D I E N S T

W a t e d o o p k u n d i f i e A f d e l i n q

g e t g e c

(31)

G O L F I N V A L ONDER 1 5 °

G O L F I N V A L ONDER 0 °

L

V E R L O O P

VAN DWARSKRACHT VOOR

3

PIJLERPUTTEN

T.G.V GOLFAANVAL , GOLFPERIODE 6 S

R I J K S W A T E R S T A A T D E L T A D I E N S T ' Wate*1oopkund!!je A i del inci

(32)

F hi

VERLOOP VAN DWARSKRACHT VOOR CAISSONPUTTEN

T.G.V G O L F A A N V A L , G O L F P E R I O D E 6 S R L ! K S W A T £ ; R S TA A I -D E L T A -D I E N S T Wa t f ï r i O O p k ll f 1 f! i 9 e A f d fi! i n o g e c g e z N o t a B i j i a g e 6

(33)

(34)

p e i l N o o r d z e e p e i l O o s t e r s c h e l d e . ^ a a n t a l g r o o t j e opm. (ui) (NAP + in) (NAP + m) ( p e r 1000 g o l v e n )

2 5.3 1.0 + + + + 4 5.3 1.0 + + + + + 6 5.3 1.0 + + 6 5.3 3.0 + + + Q 5.3 3,0 + + +• + + + w i n d 40 m/s 6 5.3 5.3 + + + + 8 5.3 3.0 + + = g e v o e l i g = n o g a l g e v o e l i g +++ = z e e r g e v o e l i g M O D E L R E S U L T A T E N V A N A F H A N K E L I J K . VAN P L A A T S O N D E R Z O E K N A A R K L A P G E V O E L I G H E I D

VAN DE S C H U I V E N VOOR PIJLEROPLOSSING

RIJKS WAT E.R STA AT

DELTADIENST

W a t e r l o o p k u n d i g e A f d e l i n g

get. g e c _gez.

N o t a W - B i j l a g e 8

(35)

(36)

STOOT COEFFICIENT ENKELVOUDIG M A S S A - V E E R SYSTEEM VOOR V E R S C H I L L E N D VERLOOP VAN DE B E L A S T I N G TIJDENS DE STOOT. ( T H - D E L F T 1 9 6 8 , G B 1 6 )

g e l j g e c I g e / D É L T A D i E N S T 1 0 r! G {) n! a.; n 'i: o e A f cJ e I i n c) N o t a D!N

A 4

B i j l a g e 10

(37)

NOORDZEE

* 7 . 0 0 m, •i-I.OO m.

OOSTERSCHELDE

•iaoom.

22.00 m. I / r 1 C A I S S O N O P P U T F U N D E R I N G ; S C H U I F ^ A A N N O O R ' D Z E E Z I J D E G E H E ' V E N , A A N O O S T E R S C H E L D E Z I J D E G E S T R E K E N ; G R O O T T E E N F R E Q U E N T I E V A N D Y N A M I S C H E B E L A S T I N G R I J K S W A T E R S T A A T D E L T A D I E N S T W a t e r ! o o p k i j n ( i i ( i e A f d e l i n q g e t g e c g e z N o t a W - B i j l a g e 11