Boventalud - Ontwerp voorbeeld

Voor zowel variant 1 als variant 2 wordt het waterbouwasfaltbeton op het boventalud vervangen.

Voor waterbouwasfaltbeton is de minimale dikte 0,10 meter.

Voor waterbouwasfaltbeton is de maximale taludhelling afhankelijk van de zone waarin de bekleding aanwezig is.

• Zone IV (maximaal talud 1:1,7)

• Zone III (maximaal talud 1:3)

Het boventalud bevindt zich in zone III. Hierdoor kan het talud niet steiler zijn dan 1:3. Het talud is in werkelijkheid al flauwer, zie Figuur 5-6 en Figuur 5-7.

Waterbouwasfaltbeton vormt een dichte bekleding die werkt als een plaat en is ondoorlatend voor water. Een hoge waterstand die lang genoeg aanhoudt, veroorzaakt een hoge grondwaterstand in het grondlichaam. Als vervolgens de waterstand snel zakt, zakt de grondwaterstand veel trager mee met als gevolg dat een wateroverdruk onder de bekleding ontstaat. Deze overdruk kan opdrijven veroorzaken als het gewicht van de bekleding niet groot genoeg is.

De maatgevende waterstanden zijn voor de locatie als volgt gekozen:

• Maatgevend hoog water (MHW) voor het bepalen van de wateroverdrukken is vastgesteld op NAP +4,0 meter. Omdat de gehele locatie ruim beneden dit niveau ligt, wordt verondersteld dat het grondlichaam onder de bekleding volledig verzadigd is na een hoogwaterperiode.

• Het voorgaande betekent dat de maatgevende grondwaterstand (MGWS) gelijk ligt aan de bovenrand van de asfaltbekleding: NAP +2,38 meter.

• De onderzijde van de waterbouwasfaltbekleding ligt bij de twee alternatieven 1 en 2 op verschillende niveaus.

  • variant 1 NAP +0,64 meter

  • variant 2 NAP +0,58 meter

• Voor variant 1 mag worden aangenomen dat de huidige basaltbekleding een doorlatende bekleding is, omdat hij niet is ingegoten. Er hoeft dus geen rekening te worden gehouden met een aan onderzijde dichte bekleding die lager ligt dan de werkelijke onderrand van de bekleding die moet worden beoordeeld.

• In variant 2 grenst de asfaltbekleding wèl aan een dichte bekleding: de volledig gepenetreerde breuksteenbekleding die circa 4,80 meter lang is, zie Figuur 5-7. De asfaltbetonbekleding moet met deze lengte naar beneden toe worden verlengd om te komen tot de juiste rekenwaarde voor het niveau van de onderrand: de fictieve onderrand van de waterdichte bekleding. Bij een taludhelling van 1:3,33 komt het niveau van de fictieve onderrand 1,52 meter lager uit op NAP -0,94 meter.

• De soortelijke massa’s waarmee is gerekend, zijn voor water pw = 1026 kg/m3 en voor asfaltbeton pa = 2300 kg/m3.

• De factor Qn, die in beperkte mate afhankelijk is van de taludhelling bedraagt voor variant 1 (1V : 3,66H): 1,01; voor variant 2 (1V : 3,33H): 1,02.

• Voor geen van beide alternatieven is er sprake van een maatgevende buitenwaterstand die onder de gemiddelde buitenwaterstand ligt, dus Rw = 1,0.

• De benodigde dikten voor de twee alternatieven volgen uit de formule gegeven in §4.3.4.

  

• De berekende benodigde laagdikte voor variant 2 is extreem dik als gevolg van de dichte bekleding op de laagliggende berm. De overdruk kan aanzienlijk worden gereduceerd door een strook open bekleding, bij wijze van ventiel, op te nemen tussen de dichte taludbekleding en de dichte bermbekleding. Als in de berm op de knik naar het boventalud een niet gepenetreerde schanskorf met stortsteen wordt opgenomen, hoeft niet te worden gerekend met de fictieve waarde van de onderzijde van de dichte bekleding. Dan kan worden gerekend met het niveau van de knik tussen berm en boventalud: NAP +0,58 meter. De benodigde dikte wordt dan door de volgende waarde berekend:

  

  Voor het gebied boven het punt waar de grootste waterdruk optreedt

  – NAP +(2,38 - 0,53(2,38 - 0,64)) = 1,46 meter voor variant 1

• NAP +(2,38 - 0,53(2,38 + 0,94)) = 0,62 meter voor variant 2 zonder schanskorf

• NAP +(2,38 - 0,53(2,38 - 0,58)) = 1,43 meter voor variant 2 met schanskorf mag de bekleding in principe afnemen in dikte, onder dit punt moet de berekende dikte worden aangehouden. Uit praktische overwegingen wordt dit alleen gedaan als er een reductie over een grote hoogte mogelijk is. Voor alle varianten is dit niet het geval. Daarom wordt de laagdikte onveranderd doorgezet tot bovenaan het talud. Alleen het horizontale deel op het voorland wordt met een kleinere laagdikte aangelegd (wateroverdruk nihil).

Voor variant 1 kan worden volstaan met een laagdikte van de asfaltbeton van 0,3 meter, voor variant 2 is deze waarde 0,31 meter, onder de voorwaarde dat er net onder de teen van het asfalttalud een schanskorf als ventiel tussen beide dichte bekledingen wordt aangebracht. Het alternatief, zonder schanskorf, levert een irreële dikte op voor de asfaltbekleding. Als zekerheid kan worden gekregen over hechting tussen de bestaande bekleding en de nieuwe overlaging, zou kunnen worden gerekend met de dikte van het totale asfaltpakket. Hierdoor zou het ventiel in de vorm van de schanskorf wellicht niet nodig zijn.

De minimaal benodigde laagdikte voor dimensionering van het waterbouwasfaltbeton op golfklappen kan worden gedaan met een eenvoudige grafiek. Zie Figuur 4-14 in §4.4.2. Hierbij wordt onderscheid gemaakt in taludhelling en ondergrond van zand of klei, terwijl de significante golfhoogte de bepalende parameter is. Omdat gedetailleerde informatie over de onderlagen van de huidige bekleding ontbreekt, is gekozen de lijn voor een ondergrond van klei te gebruiken. Dit is de minst gunstige onderlaag. Voor de significante golfhoogte van Hs

= 1,85 meter volgt voor de minst gunstige taludhelling van 1 : 3,33 een benodigde dikte

kleiner dan 0,20 meter. Voor flauwere taluds en zandondergronden is de laagdikte kleiner. Geconcludeerd mag worden dat de dimensionering op golfklappen niet maatgevend is.

Grondonderzoek uitvoeren of een meer-lagen-berekening maken waarbij de oude asfaltlaag

als funderingslaag wordt meegerekend om de toplaagdikte te optimaliseren, heeft dus geen zin.

Bij waterbouwasfaltbeton is stroming niet relevant, aangezien deze bekleding niet of nauwelijks door stroming wordt aangetast.

Golfbewegingen kunnen drukverschillen over de bekleding veroorzaken. Dit verschijnsel is voor waterbouwasfaltbeton niet maatgevend, omdat het asfaltbeton een plaatwerking kent en de eventuele overdrukken bij de minste vervorming wegvallen, omdat toestroming te veel tijd neemt.

Waterbouwasfaltbeton heeft een glad oppervlak en is daarom bestand tegen ijsbelastingen. Belangrijk aandachtspunt hierbij is dat de overgangsconstructie voldoende vlak moet zijn.

De minimale ontwerpdiktes voor de verschillende belastingen zijn bepaald en, voor zover relevant, in Tabel 5-1 naast elkaar gezet.

Tabel 5-1: Minimale ontwerpdiktes boven talud

Het blijkt dat de overdrukken door een waterstandsverschil de maatgevende belasting is. De benodigde dikte van het waterbouwasfaltbeton wordt daarom voor variant 1: 0,30 meter en voor variant 2: 0,31 meter. Voor variant 2 moet er wel een strook open bekleding tussen het asfaltbeton en de gepenetreerde breuksteen worden gerealiseerd.

De laagdikte op de kruin kan kleiner zijn, omdat de wateroverdrukken hier nihil zijn.