Breaker model for Coastal Structures

Abstract

Steeds vaker wordt in geval van waterkerende of golfbrekende of golfhoogte reducerende constructies gekozen voor een caisson constructie uitgevoerd welke vaak is uitgevoerd met een verticale wand. Daardoor is onderzoek noodzakelijk naar de hydraulische randvoorwaarden om de constructies zo optimaal mogelijk te kunnen ontwerpen en bouwen. Wanneer golven in ondiep water terechtkomen zal de vorm van de golven veranderen en meer asymmetrisch worden. Dit heeft tot gevolg dat het golffront van de golven zodanig steil kan worden dat wanneer de golven tegen een verticale muur botsen, enorme drukken kunnen worden uitgeoefend, ongeveer ter plaatse van de gemiddelde waterstand. Als deze waterdrukken zeer hoog zijn en de duur van deze extreme waterdrukken zeer klein is en in de buurt komt van de eigenfrequentie van de constructie, kan de constructie gaan wiebelen. Dit is vaak het begin van van de faalmechanismen van een deel of van de gehele constructie. Als onderdeel van het afstudeeronderzoek is een literatuurstudie verricht naar de statistiek van windgolven, naar verrichte onderzoeken van golfklappen en prototype metingen van die golfklappen tegen bestaande kustwaterbouwkundige constructies. Ten behoeve van het maken van berekeningen zijn verschillende modellen opgesteld om de kans van voorkomen van brekende golven te voorspellen, en de kans van voorkomen van impact golven die hier weer een deel van zijn. Het kalibreren van de modellen is aan de hand van twee data sets uitgevoerd, te weten een mid-schaal model testen (WKS, Franzius-Instituut Hannover) en grote-schaal model testen (GWK, CRC van de Universiteiten Hannover en Braunschweig). Tevens is een vergelijking getrokken tussen deze data sets en de parameter map, voorgesteld in het onderzoek van PROVERBS (Probabilistic design tools for vertical breakwaters), een project waaraan vele onderzoeksinstituten deelnemen. Drie modellen, normal reflection, truncated distribution and random reflection, maken gebruik van verschillende breker index functies, een variant van de SSE-methode en een berm invloeds-parameter. Met deze modellen worden optimale reflectie-coefficienten berekend en hun corresponderende afwijkingen van de data sets. De modellen worden aan de hand van de afwijkingen vergeleken. Uit de vergelijking volgt dat het meest simpele model de kleinste afwijkingen geeft, als er een constante breker index wordt gebruikt. Het meenemen van de dimensies van de aanwezige berm heeft nauwelijks invloed op de minimale afwijkingen.