· · · Repository Hydraulic Engineering Reports

Het project betreft het beproeven van teenconstructies met een horizontale kracht. De gedachte daarbij is dat deze kracht de belasting representeert die de bekleding uitoefent op de teenconstructie indien deze naar beneden glijdt en tegen de teen gaat rusten. Er zijn twee locaties beproefd. Op één locatie bestaat de teenconstructie uit een rij perkoenpalen en op de andere uit een doorgaande houten damwand. In beide gevallen is de teen voorzien van een kreukelbrem met steenbestorting. De doelstelling van de proeven is het verkrijgen van inzicht in het mechanisch gedrag van de teenconstructie voor wat betreft zijn functie als laterale steun van de steenbekleding. Dit bij variatie van de steunkracht en variatie van de waterstand.

Onderdeel 1: Normaalkracht Met een numeriek model zijn simulaties uitgevoerd om inzicht te krijgen in de opbouw van de normaalkracht in de zetting, teneinde een keuze te kunnen maken voor de normaalkrachtsopbouw die in de STEENTOETS-berekening moet worden aangenomen. Onderdeel 2 en 3: Formules belasting golffront en golfklap Op grond van de door wl opgestelde schematisaties van de verschillende belastingen, zijn de formules uitgewerkt voor de dwarskracht, momenten in en vervorming van de toplaag die, als er een normaalkracht in de zetting aanwezig is, door klemming moeten worden opgenomen. Onderdeel 4: Dynamische respons constructie Aangezien een berekening met klemming uitgaat van statisch evenwicht, moet een factor in rekening worden gebracht om het dynamisch effect in rekening te brengen. N.B. dit is in afwijking van liet rekenen met een los blok, waarbij in de berekening al rekening is gehouden met de blokbeweging in de tijd. Onderdeel 5: verzwakkingen toplaag Beschrijft hoe rekening te houden met constructieeigenschappen, die de theoretische sterkte van de toplaag kunnen beperken. Aan bod komen o.a. knikken in het talud, overgangsconstructies en overgang in toplaagdikte. Onderdeel 6: Reststerkte De mate waarin klemming in een zetting aanwezig is, is niet homogeen. Dat impliceert dat er altijd een kans is op een los, of zwak geklemd element. Dat maakt dat er ook rekenregel moeten zijn voor een geklemde toplaag die wordt ondermijnd door uitspoeling via het gat van een uit de bekleding geslagen slecht geklemd element.

Dit rapport is een onderdeel van het Onderzoekzoeksprogramma Kennisleemtes Steenbekledingen. Het betreft onderzoek op deelplan 7.3 naar de kennisleemte omtrent de bijdrage van klemming aan de stabiliteit van steenbekledingen onder golfaanval. Met het programma ZSteen worden stijghoogteverschillen berekend die werken op de toplaagelementen van de bekledingsconstructie. In ZSteen zijn deze stijghoogteverschillen aanleiding tot beweging van de zich los naast elkaar bevindende toplaagelementen. Indien de toplaagelementen worden beschouwd als een samenwerkende ligger zijn de berekende bewegingen geringer. In deze studie zijn beschikbare mechanica modellen van de toplaag geïmplementeerd in een berekeningmodule die, met als startgegeven de door ZSteen berekende stijghoogteverschillen, de toplaag doorrekent als samenwerkende ligger. De uitkomsten van de liggerberekeningen worden getoetst aan de aanwezige capaciteit. Op deze wijze wordt middels een numerieke mechanica berekening voor elke tijdstap de stabiliteit en de vervorming van de toplaag onder golfaanval berekend. Het blijkt dat de geïmplementeerde mechanica kennis samen met de uitkomsten van de hydraulische berekeningen een groter inzicht geeft in de werking van de bekleding en een demonstratie geeft van een nieuwe toetsmethode. Er worden vervolgonderzoeken aanbevolen voor bepaling van de parameters en eventuele verfijningen.

Dit rapport is een onderdeel van het Onderzoeksprogramrna Kennisleemtes Steenbekledingen. Het betreft onderzoek op deelplan 7.3 klaar de kennisleemte omtrent de bijdrage van klemming aan de stabiliteit van steenbekledingen onder golfaanval. Het beschrijft de trekproeven en schuifproeven die in het veld zijn uitgevoerd ter verificatie van het liggermodel voor geklemde steenzettingen. Deze rapportage is het meetverslag en bevat tevens de analyse van de resultaten tot het niveau dat voor verificatie van de modellen gewenst is. De doelstellingen die voor deze proefnemingen zijn opgesteld zijn afkomstig uit voorgaande bureaustudies en laboratoriumonderzoeken. De belangrijkste doelen zijn als volgt samen te vatten: • constitutieve eigenschappen aan de toplaagconstructie toekennen; • de klemming van de steenzetting onder natuurlijke omstandigheden kwantificeren; • middels deze verificatie de weg vrijmaken voor het meerekenen van een bijdrage van klemming bij het toetsen van het mechanisme toplaaginstabiliteit. Verwacht wordt dat de liggerwerking in de twee hoofdrichtingen van de zetting verschillende bijdragen hebben aan de stabiliteit. In deze rapportage is een strokenmodel gebruikt voor de opzet en de analyse van de proeven. De proeven worden uitgevoerd in Zeeland. Er zijn twee proefvakken zijn uitgezet op dijken aan de Oosterschelde en een vak aan de Westerschelde. Er is gemeten aan Hydroblocks en Basalton zettingen met respectievelijk 35 en 25 cm zuilhoogte. Steeds is in de getijdezone en juist daarboven een meetlijn uitgezet waarop een serie proeven is uitgevoerd. ledere serie bestaat uit enkelsteens en driesteens trekproeven en uit smalle en brede schuifproeven. In totaal zijn er 61 trekproeven en 11 schuifproeven uitgevoerd. De proeven worden uitgevoerd met een kar waarop aile apparatuur wordt verzameld. De kar bestaat uit een rijdende staalconstructie, die afgestempeld kan worden op vijzels om tijdens de proeven de belasting af te dragen. Die staalconstructie is de basis van de kar, waaraan ook het aluminium meetframe kan worden gehangen. Deze twee constructies zijn volledig onafhankelijk van elkaar tijdens de proeven en hebben allebei een overspanning van 4 x 4 meter, waar binnen de zetting slechts belast wordt via de trekpunten. De trekproeven zijn voorbereid met een geschikheidsproef, de zogenaamde 'los blok' proef. Voorafgaand aan de echte proefnemingen, worden aile stenen met een kleine opstelling tot ongeveer 5 maal het steengewicht belast om te voorkomen dat er losse stenen beproefd gaan worden. Daarna wordt de meetkar over de te beproeven steen cq. stenen gereden en wordt de eigenlijke meting verricht. Voor de schuifproeven is dezelfde opstelling gebruikt, alleen worden de belastingen en verplaatsingssensoren nu in het vlak van de zetting aangebracht. Voor de metingen zijn 40 verplaatsingssensoren en 3 druksensoren (=krachtsensor) ingezet. Alle data wordt met computerapparatuur geregistreerd, waardoor het mogelijk is de sensoren iedere seconde af te lezen. Naast deze proeven worden specifieke constructie-eigenschappen in een laboratoriumomgeving bepaald.

In deze rapportage wordt de toetsing van steenbekleding op een helling gedurende belasting door golven behandeld. De werking van het golffront en golfklap worden hierin constructief benaderd. Afgesloten wordt met de dynamische respons en de zwakte punten in de toplaag.

Dit rapport is een onderdeel van het Onderzoekzoeksprogramma Kennisleemtes Steenbekledingen. Het betreft onderzoek op deelplan 7.3 naar de kennisleemte omtrent de bijdrage van klemming aan de stabiliteit van steenbekledingen onder golfaanval. Er is een mechanicamodel beschikbaar voor de bijdrage van klemming. Dit model gaat uit van de aanwezigheid van normaalkracht in de toplaag. De wrijving van de toplaag over de onderlaag beïnvloedt deze normaalkracht. De normaalkracht is bepalend voor de moment- en dwarskrachtcapaciteit van de toplaag, en daarmee voor de stabiliteit onder waterdrukken die groter zijn dan het effectieve gewicht van de bekleding. Deze fenomenen zijn onderzocht middels laboratoriumproeven. Dit rapport is het meeten analyseverslag van de proeven. Er is een wrijvingsproevenserie uitgevoerd met 37 proefnemingen met intotaal 368 meetwaarden. Het blijkt dat over de grootte en over de beïnvloedende fatoren relevante en statistisch betrouwbare uitspraken kunnen worden gedaan. De gemiddelde wrijving blijkt ca. 0.6. Deze bevinding is in overeenstemming met de literatuur. De lengte van de glijweg, de korrelgrootte, de elementgrootte en de verandering van richting van de beweging blijken van significante invloed. De validatie van het mechanicamodel is uitgevoerd middels trekproeven (49 stuks op een wrijvingsloze bedding en 12 stuks op een bedding van steenslag), waarbij een strook van 1.5 m breedte in breedterichting uniform belast is. In lengterichting is de belasting sinusvormig met variabele lengte. De belasting representeert de druk die onder de bekledingen optreedt bij golfbelasting. Het blijkt dat de trekproefresultaten trendmatig goed overeenkomen met de predicties volgens het model. De kwantitatieve resultaten laten zich verklaren met verfijningen in het model. Het onderzoek biedt een goede basis voor bureaustudie en mogelijk ook voor toekomstige toepassing van een stabiliteitsbijdrage van klemming in ontwerp en toetsing van steenbekledingen.

In opdracht van Rijkswaterstaat Dienst Weg- en Waterbouwkunde heeft Royal Haskoning een onderzoek uitgevoerd dat een overzicht oplevert van de relevante kennisleemtes, gerelateerd aan de oppervlakken bekleding waarvoor de kennisleemtes van toepassing zijn. Het onderzoek beoogt antwoord te geven op de volgende vragen: • Wat kost het in tijd en geld om de kennisleemtes op te lossen; • Wat kost het als de kennisleemtes niet worden opgelost; • Wanneer komt de uitvoering in de verdrukking op basis van de huidige kennis; • Hoe is het landelijk beeld m.b.t. kennisleemtes versus uitvoering; • Wat zijn de consequenties op de lange termijn. Ten aanzien van de oppervlakken is het onderzoek gericht op Westerschelde, Oosterschelde en IJsselmeergebied. De toetsingsresultaten in de vorm van Steentoetsbestanden vormen hiervoor de basis. De overige watersystemen worden slechts kwalitatief beschouwd.Ten aanzien van de kennisleemtes wordt alleen gekeken naar de faalmechanismen van de bekleding zelf. In dit onderzoek wordt niet expliciet gekeken naar de reststerkte (in TAW -kader wordt een aparte inventarisatie uitgevoerd naar deze kennisleemte ) en ook niet naar de specifieke aspecten van overgangsconstructies van dijken naar duinen. De berekeningsmethoden van hydraulische randvoorwaarden vallen ook buiten het onderzoek, maar de verwerking van bijzondere randvoorwaarden (zoals extreem lange golfperioden) in de rekenregels voor steenzettingen valt er wel binnen. In de afweging of onderzoek naar kennisleemtes nodig is, kunnen ook niet-monetaire aspecten een rol spelen (landschap, duurzaamheid, etc.). Deze aspecten worden in dit onderzoek niet bekeken (maar moeten in de uiteindelijke afweging wel een rol spelen). De opbouw van het rapport is als volgt: • hoofdstuk 2: afweging en selectie van de kennisleemtes, leidend tot de set van 7 leemtes waarmee de kosten-batenanalyse wordt uitgevoerd; • hoofdstuk 3: berekening van het steenzettingenareaal waarin de geselecteerde leemtes een rol spelen. Het resultaat is een overzicht van de oppervlakte per kennisleemte; • hoofdstuk 4: beschrijving van de resultaten van de enquête en interviews, met als resultaat het benodigd onderzoek per kennisleemte (inclusief doorlooptijd en kosten) en de mogelijke aanscherping van de rekenregels ten gevolge van onderzoek; • hoofdstuk 5: berekening van de baten en vergelijking daarvan met de kosten; • hoofdstuk 6 en 7: conclusies en aanbevelingen.