· · · Repository Hydraulic Engineering Reports

In opdracht van het Gemeentelijk Havenbedrijf wordt in het onderhavige rapport in de eerste plaats een overzicht gegeven van de huidige rekenen ontwerpmethode die door het Ingenieursbureau Havenwerken van Gemeentewerken Rotterdam wordt gehanteerd bij het dimensioneren van bodembeschermingen die worden belast door schroefstralen. Bij de beschrijving van de huidige ontwerpmethode wordt achtereenvolgens een beschrijving gegeven van: - het vaststellen van uitgangspunten en randvoorwaarden (hfdst.2); - het berekenen van de stroomsnelheden boven de bodem (hfdst.3 en gedetailleerde beschrijving van wiskundige relaties in bijlage A); - het dimensioneren van de steengrootte (hfdst.4 , en wiskundige relatie in bijlage A); - het dimensioneren van de belangrijkste afmetingen van een bod embescherming (hfdst.4). Een gevoeligheidsonderzoek betreffende de dimensionering van steengrootte wordt gepresenteerd in hoofdstuk 5. Verder wordt in bijlage Been beschrijving gegeven van de rekenmethode van Romisch en Fuehrer, en wordt deze rekenmethode vergeleken met de rekenmethode die wordt gehanteerd door het Ingenieursbureau Havenwerken (IH). In bijlage C wordt een samenvatting gegeven van de belangrijkste onderdelen en resultaten van het onderzoek dat is uitgevoerd in opdracht van Strom- und Hafenbau van de haven van Hamburg. Hierbij wordt ook een vergelijking gemaakt met de rekenmethode van IH. Tenslotte wordt in bijlage D een overzicht gegeven van aile bij het Ingenieursbureau Havenwerken beschikbare literatuur betreffende schroefstralen, en daarbij te dimensioneren bodembeschermingen.

Na het inleidende hoofdstuk 1, wordt in hoofdstuk 2 ingegaan op de verschillende in aanmerking komende constructie- typen en hun toepassingsgebieden, gezien in het licht van dit handboek. In hoofdstuk 3 wordt een beschrijving gegeven van de in aanmerking komende granulaire materialen, hierbij wordt specifiek ingegaan op de kenmerkende eigenschappen en de milieuhygienische aspecten. In hoofdstuk 4 worden enkele ontwerpaspecten beschreven die van direkt belang zijn voor de uitvoering. Het gaat hierbij om een beschrijving van de funkties van een bodemverdedigingsconstructie en de hiervan afgeleide functionele eisen, de ontwerpfilosofie en - methodiek, de faalmechanismen en de hiervan afgeleide ontwerpeisen. Als laatste vindt de vertaling plaats van de ontwerpeisen naar uitvoeringstechnische eisen. In hoofdstuk 5 wordt een beschrijving gegeven van het materieel waarmee de bestortingen kunnen worden aangebracht. Eveneens wordt in dit hoofdstuk ingegaan op de toepassingsmogelijkheden van de verschillende in aanmerking komende plaatsbepalingssystemen. In hoofdstuk 6 wordt een uitvoerige beschrijving gegeven van de verschillende fasen van het stortproces en de hierop van invloed zijnde stortparameters. In hoofdstuk 7 wordt ingegaan op de ongewenste gebeurtenissen, die zich in het stortproces voor kunnen doen . Deze nadelige effecten worden vervolgens geanalyseerd naar fase, oorzaak, afhankelijkheid en de te nemen maatregelen hiertegen en de te treffen voorzieningen. Hoofdstuk 8 behandelt de modellering van de in hoofdstuk 6 genoemde procesfasen, zoals die zijn geschematiseerd in het speciaal voor dit doel ontwikkelde computerprogramma "STORTSIM" . Hoofdstuk 9 gaat in op de verschillende in aanmerking komende stortmethodieken, zoals die toegepast kunnen worden bij het gebruik van een zijstorter en een splijtbak . In hoofdstuk 10 wordt, op basis van de in hoofdstuk 6, 7 en 9 geanalyseerde kwaliteitsparameters van het stortproces, een vertaling gemaakt naar de kwalitatief te stellen eisen aan het stortproces, om zodoende een beheerst proces te kunnen bewerkstelligen. In hoofdstuk 11 komt de kwaliteitsbeheersing van het stortproces aan de orde. Hierbij worden achtereenvolgens behandeld; het principe van kwaliteitsbeheersing, de beheersingsaktiviteiten en de voordelen van een dergelijke aanpak. Hoofdstuk 12 behandelt de voor de bestortingsdoeleinden in aanmerking komende inspectiemiddelen, te weten: dieptemeting, sonarmeting en duikerinspectie. Er wordt eveneens globaal ingegaan op de toepasbaarheid van het simulatiemodel "STORTSIM" als beoordelingsmiddel van de gerealiseerde kwaliteit van het eindprodukt bestorting. Hoofdstuk 13 en 14 gaan in op de richtlijnen, bedoeld voor het opstellen van een kwaliteits- , uitvoerings- en keuringsplan. Hoofdstuk 15 handelt over de kwaliteitskosten en de te bereiken kostenoptimalisatie. Als praktijkvoorbeeld wordt hier een vergelijking gemaakt tussen de kwaliteitskosten van een tweetal systemen, zoals die ervaren zijn bij de bestortingswerkzaamheden van de Stormvloedkering Oosterschelde. In hoofdstuk 16 tenslotte worden met behulp van "STORTSIM," de in hoofdstuk 9 geanalyseerde stortmethoden met elkaar vergeleken op de te storten hoeveelheid materiaal als functie van de gerealiseerde laagdikte.

An empirical relationship is presented for the incipient motion of bottom material under solitary waves. Two special cases of bottom material are considered: particles of arbitrary shape, and isolated sphere resting on top of a bed of tightly packed spheres. The amount of motion in the bed of particles of arbitrary shape is shown to depend on a dimensionless shear stress, similar to the Shields parameter. The mean resistance coefficient used in estimating this parameter is derived from considerations of energy dissipation, and is obtained from measurements of the attenuation of waves along a channel. A theoretical expression for the mean resistance coefficient is developed for the case of laminar flow from the linearized boundary layer equations and is verified by experiments. For the case of a single sphere resting on top of a bed of spheres, the analysis is based on the hypothesis that at incipient motion the hydrodynamic moments which tend to remove the sphere are equal to the restoring moment due to gravity which tends to keep it in its place. It is shown that the estimation of the hydrodynamic forces, based on an approach similar to the so-called "Morison's formula", in which the drag, lift, and inertia coefficients are independent of each other, is inaccurate. Alternatively, a single coefficient incorporating both drag, inertia, and lift effects is employed. Approximate values of this coefficient are described by an empirical relationship which is obtained from the experimental results. A review of existing theories of the solitary wave is presented and an experimental study is conducted in order to determine which theory should be used in the theoretical analysis of the incipient motion of bottom material. Experiments were conducted in the laboratory in order to determine the mean resistance coefficient of the bottom under solitary waves, and in order to obtain a relationship defining the incipient motion of bottom material. All the experiments were conducted in a wave tank 40 m long, 110 cm wide with water depths varying from 7 cm to 42 cm. The mean resistance coefficient was obtained from measurements of the attenuation of waves along an 18 m section of the wave tank. Experiments were conducted with a smooth bottom and with the bottom roughened with a layer of rock. The incipient motion of particles of arbitrary shape was studied by measuring the amount of motion in a 91 cm x 50 cm section covered with a 15.9 mm thick layer of material. The materials used had different densities and mean diameters. The incipient motion of spheres was observed for spheres of different diameters and densities placed on a bed of tightly packed spheres. The experiments were conducted with various water depths, and with wave height-to-water depth ratios varying from small values up to that for breaking of the wave.

Afgelopen decennia zijn door de Rijkswaterstaat vele waterbouwkundige kunstwerken ontworpen en gebouwd waarbij de bodemverdediging een essentieel onderdeel vormt. Voor wat betreft de kuststreek valt hierbij te denken aan stormvloedkeringen zoals in de Oosterschelde en de Nieuwe Waterweg, en afsluitingen van zeegaten en estuaria. Voor wat betreft de binnenwateren gaat het om bodemverdedigingen bij sluis- en stuwcomplexen. De functie van de bodemverdediging is hierbij het zodanig vastleggen van de bodem rond het kunstwerk dat eventuele ontgrondingen het kunstwerk zelf niet bedreigen. Ten behoeve van deze kunstwerken is veel modelonderzoek uitgevoerd naar de stabiliteit van de bodemverdediging achter dergelijke kunstwerken. Voor wat betreft bodemverdedigingen achter sluitkaden is ook fundamenteel modelonderzoek verricht, hetgeen heeft geleid tot een ontwerpregel voor het dimensioneren van het zwaarst aangevallen gedeelte van de bodemverdediging. In 1994 heeft de Bouwdienst Rijkswaterstaat een database opgezet waarin vrijwel alle resultaten van bij het Waterloopkundig Laboratorium verricht modelonderzoek voor bodemverdedigingen bij tweedimensionale overlaat- en schuifconstructies systematisch zijn opgeslagen. Met behulp van deze database zijn de proefresultaten geanalyseerd, en zijn bestaande stabiliteitsrelaties geijkt. Op basis van de resultaten is een ontwerprelatie opgesteld waarmee de steendiameter van de toplaag van de bodemverdediging over de volledige lengte van de bodemverdediging bepaald kan worden. Deze analyse en ontwerpregel, verwoord in hoofdstuk 6, zijn aanleiding geweest voor het verschijnen van deze handleiding. De handleiding heeft tot doei een recept te geven waarmee op relatief eenvoudige wijze een bodemverdediging achter een tweedimensionale uitstromingsconstructie kan worden ontwerpen. Voor de verschillende constructieparameters als de lengte van de bodemverdediging, de benodigde steendiameter van de toplaag en de verticale opbouw, worden handzame ontwerpregels gegeven. Deze ontwerpregels zijn gebaseerd op de meest recente kennis en zoveel mogelijk getoetst aan de praktijk. Als zodanig vormen deze ontwerpregels de 'standaard' waarmee de hoofdafdeling Waterbouw van de Bouwdienst Rijkswaterstaat haar ontwerpwerkzaamheden verricht.

Design method for bed protections loaded by jets from main thrusters and bow thrusters

Uit de proeven blijkt, binnen de grenzen van de onderzochte toestanden, dat de kritieke gemiddelde snelheid (vkr) kan worden voorgesteld door als een functic van de logarithme van de waterdiepte boven de dam (h dam). De grootste aantasting vindt plaats ter plaatse van de benedenkruinlijn.