Voor bekledingen van gepenetreerde breuksteen kan een gedetailleerde toets op het faalmechanisme Golfklap niet worden toegepast. In dat geval wordt de toetsing direct voorgezet met een geavanceerde analyse.
De Gedetailleerde toets op Golfklap wordt uitgevoerd met het computerprogramma GOLFKLAP [92]. De inputparameters zijn weergegeven in §6.4.3.3.
Indien het resultaat gunstig is, is de deelscore voor Golfklap gelijk aan ‘voldoet’;
Indien het resultaat van de beoordeling met GOLFKLAP ‘onvoldoende’ is, wordt de toetsing voorgezet met een geavanceerde analyse in §6.5.3.
-
-
-
-
Toetsing met GOLFKLAP
De gedetailleerde toetsing wordt uitgevoerd met het computerprogramma GOLFKLAP [92]. In §6.4.3.3 staat beschreven welke invoerparameters nodig zijn en hoe deze kunnen worden bepaald: het betreft de laagdikte, de beddingsconstante van de ondergrond, elasticiteitsmodulus, de sterkte en de hydraulische randvoorwaarden. Van alle materiaaleigenschappen worden veilige karakteristieke waarden bepaald.
Het GOLFKLAP-model berekent of de bekleding bestand is tegen de schade door de golfklapbelasting. De schade wordt uitgedrukt in de zogenaamde Minersom. Dit getal is de som van de relatieve schade die elke golfklap op het materiaal teweegbrengt. Is dit getal groter dan 1 dan is de belasting groter dan de asfaltlaag kan weerstaan en zal het asfalt scheuren.
De toetsregel in deze stap is als volgt:
-
De score is ‘goed’ bij: Minersom < 1;
-
De score is ‘twijfelachtig’ bij: 1 Minersom 10;
-
De score is ‘onvoldoende’ bij: Minersom > 10.
Een score ‘goed’ is tevens de eindscore. Bij een score ‘twijfelachtig’ is een geavanceerde analyse nodig. Een score ‘onvoldoende’ in deze stap geldt direct als eindscore.
Er zijn enkele gevallen die speciale aandacht behoeven:
-
Ten aanzien van asfaltbekledingen op een berm is de werkwijze hetzelfde als in de Eenvoudige methode: ten aanzien van de bekledingseigenschappen worden de werkelijk op de berm aanwezige waarden gebruikt, maar voor de taludhelling en de golfbelasting worden de waarden gebruikt van het talud onder de berm. Het vervolg van de toetsing is hetzelfde als voor asfaltbekledingen op een talud;
-
Ten aanzien van samengestelde lagen (bijvoorbeeld een toplaag van open steenasfalt op een onderlaag van zandasfalt) wordt in een gedetailleerde toetsing in eerste instantie alleen gerekend met de toplaag. Als hieruit geen score ‘goed’ volgt, is het mogelijk om de samengestelde laag door te rekenen met GOLFKLAP. Hiervoor is specialistische hulp nodig.
-
Belastingkenmerken golfklap
De bovengrens van de golfklapzone ligt op Toetspeil + ¼·Hs. De ondergrens ligt op Gemiddeld Laagwater (GLW) zie Figuur 7-3. Gemiddeld laagwater wordt bepaald door de gemiddelde buitenwaterstand minus, in geval van locaties waar sprake is van getij, de gemiddelde getijamplitude (GGA). Voor de gemiddelde getijamplitude (GGA) kan worden uitgegaan van de gemiddelde getijamplitude volgens het astronomisch getij voor de betreffende locatie, middeling vindt plaats over de toetsperiode. Voor zeedijken kan voor de gemiddelde waterstand worden uitgegaan van NAP, voor rivierdijken wordt het winterpeil aangehouden en voor meerdijken is dit het winterstreefpeil.
Bij veel dijken ligt de ondergrens van de asfaltbekleding overigens hoger dan gemiddeld laagwater, bijvoorbeeld bij zeedijken waar het voorland op NAP-niveau of hoger ligt.
Voor dit beoordelingsspoor bestaat de belasting uit golfaanval gedurende de maatgevende storm, uitgedrukt in het verloop van de stilwaterlijn tijdens de storm, de significante golfhoogte Hs en de gemiddelde golfperiode Tg. Afhankelijk van het golfspectrum is de gemiddelde golfperiode 10 à 30% kleiner dan de piekperiode Tp. Voor de toetsing wordt de volgende verhouding gebruikt: Tg=Tp/1,28. Indien nodig kan hierover contact worden gezocht met de Helpdesk Water. Het verloop van de stilwaterlijn tijdens de storm is van belang omdat de vermoeiing van de bekleding afhangt van het aantal golfklappen.
Daarnaast is het Toetspeil van belang, omdat daardoor de bovengrens van de golfklapzone wordt bepaald. De meeste golfklappen vinden iets onder de stilwaterlijn plaats. Daarom moet voor de toetsing van een asfaltbekleding op een bepaald niveau worden gerekend met de golven die horen bij een waterstand die de helft van de golfhoogte Hs hoger ligt, maar niet hoger dan Toetspeil. Het rekenmodel GOLFKLAP houdt hier al rekening mee voor de gedetailleerde toetsing.
Bij de beoordeling wordt gebruikgemaakt van hydraulische parameters die behoren bij windgolven; scheepsgolven zijn zelden of nooit maatgevend voor asfaltbekledingen omdat de belastingduur altijd kort is.
-
Invoerparameters GOLFKLAP
De weerstand van de asfaltbekleding tegen het bezwijken onder golfklappen wordt bepaald door de kwaliteit van het asfalt en door de laagdikte. Ten aanzien van de kwaliteit wordt de eenvoudige toetsing gebaseerd op mengselsamenstelling, leeftijd en holle ruimte (van waterbouwasfaltbeton) of mortelgehalte (van open steenasfalt). Deze parameters worden bepaald met het zogenoemde standaardonderzoek. In de gedetailleerde toetsing wordt daarnaast naar de sterkte en stijfheid van het asfalt gekeken. Deze worden bepaald met mechanisch onderzoek. De verschillende vormen van gegevensverzameling voor het spoor Golfklap worden verderop in deze paragraaf behandeld.
De laagdikte speelt een rol in alle toetsingsniveaus. Bij de toetsing wordt voor de rekenwaarde van de aanwezige laagdikte de zogenaamde ‘karakteristieke waarde’ gebruikt: de waarde voor de laagdikte met een onderschrijdingskans van 5% (d5%). De wijze van bepaling van d5% is afhankelijk van de beschikbaarheid van informatie (alleen besteksgegevens of ook metingen):
-
Als alleen een bestekswaarde bekend is, kan worden gerekend met een veilige schatting, afhankelijk van het type asfaltbekleding:
-
Voor met asfalt gepenetreerde breuksteen zijn nooit meetwaarden bekend; daarvoor geldt: d5% = 0,7·bestekslaagdikte;
-
Bij alle andere typen is de diktevariatie kleiner: d5% = 0,8·bestekslaagdikte;
-
Als wél metingen beschikbaar zijn, kan de 5%-grens worden bepaald uit de cumulatieve frequentieverdeling van de waarnemingen, of bij een gering aantal waarnemingen uit een karakteristieke waarde conform Tabel 6-1.
Voor het bepalen van de aanwezige sterkte van de bekleding is informatie nodig over laagdikte en materiaaleigenschappen. Daarvoor is in ieder geval een visuele inspectie nodig. Als de schade gering is, is het mogelijk om de aanleg- of besteksgegevens te gebruiken. Als de resultaten van de visuele inspectie daartoe aanleiding geven (zie §6.2), moeten de sterkte en stijfheid worden bepaald door het nemen en onderzoeken van boorkernen (mechanisch onderzoek) op deze schadeplekken. Als er onvoldoende aanleg- en besteksgegevens bekend zijn, moet een standaardonderzoek worden uitgevoerd. Als de veroudering van de bekleding daartoe aanleiding geeft, moet een combinatie van niet- destructieve veldmetingen en mechanisch laboratoriumonderzoek worden uitgevoerd. Niet- destructieve veldmetingen omvatten grondradarmetingen (GPR) en valgewicht- deflectiemetingen (VGD). In een Werkwijzebeschrijving [66] is de aanpak gedetailleerd beschreven.
Indien al eerder de sterkte en stijfheid van de bekleding door een combinatie van niet- destructieve veldmetingen en mechanisch laboratoriumonderzoek zijn bepaald, hoeft dit niet voor elke toetsing te worden herhaald. In dit geval kan met een beperkt onderzoek worden nagegaan of de eerder bepaalde sterkte en stijfheid nog steeds mogen worden gehanteerd bij de toetsing. Hiervoor wordt gebruikgemaakt van niet-destructieve metingen. Is dit niet het geval, dan moeten de sterkte en stijfheid opnieuw worden bepaald. In een werkwijzebeschrijving [66] is de aanpak gedetailleerd beschreven.
De aanleggegevens zijn niet altijd bekend of voldoende bekend. Als de gegevens van minder dan acht monsters van één uitgevoerd werk bekend zijn, is dit onvoldoende. In dat geval moet een beperkt boorprogramma worden uitgevoerd. Voor een beperkt boorprogramma worden op een dijkstrekking acht kernen met een diameter van 100 mm geboord. De strekking wordt verdeeld in minimaal acht secties van gelijke lengte, waarbij de lengte niet groter mag zijn dan 250 meter. De coördinaten van de boorlocatie worden in iedere sectie op aselecte wijze gekozen (in de golfklap- en/of overdrukkenzone). Als dijkstrekking wordt een dijkdeel genomen waarvan de asfaltsamenstelling redelijk constant wordt verondersteld.
Hierbij kan worden gedacht aan een bekleding die binnen één contract (bestek) is gemaakt. Op de boorkernen wordt een standaardonderzoek uitgevoerd.
Als er wél voldoende informatie is over mengselsamenstelling en kwaliteit maar niet over de laagdikte, kan de eenvoudige toetsing op Golfklap en Wateroverdruk worden uitgevoerd op basis van een veilige aanname voor de laagdikte op basis van besteksgegevens (zie de tekst onder het kopje Parameters eerder in deze paragraaf). Het is dus niet nodig om alleen voor de bepaling van de laagdikte een boorprogramma uit te voeren.
In het standaardonderzoek worden de parameters bepaald die nodig zijn voor de eenvoudige toetsing. Het onderzoek bestaat per kern uit het bepalen van:
-
Laagdikte;
-
Samenstelling;
-
Dichtheid van het mengsel;
-
Bitumenkwaliteit (deze parameter wordt normaal gesproken wel bepaald, maar is strikt genomen niet nodig voor de toetsing);
-
Dichtheid van het proefstuk;
-
Holle ruimte.
Zie voor de methode van het standaardonderzoek de Standaard RAW Bepalingen [9].
Voor de gedetailleerde toetsing op Golfklap is informatie over de laagdikte en stijfheid van het asfalt nodig; dit wordt bepaald met niet-destructief onderzoek. Met valgewicht- deflectiemetingen (VGD) in de golfklapzone wordt de stijfheid van de bekleding en de ondergrond bepaald. Uit de stijfheid van de ondergrond wordt de beddingsconstante berekend. Om de stijfheden uit de VGD-metingen te kunnen bepalen moet de laagdikte bekend zijn. Deze wordt bepaald met grondradarmetingen (GPR). Op basis van de VGD- metingen worden de locaties bepaald waar boorkernen worden genomen voor mechanisch onderzoek. In een Werkwijzebeschrijving [66] is de aanpak gedetailleerd beschreven.
Voor de gedetailleerde toetsing op Golfklap is informatie over de sterkte van het asfalt nodig; dit wordt bepaald met mechanisch onderzoek. Uit de boorkernen worden proefstukken gezaagd. Deze worden in het laboratorium beproefd, zodat de materiaaleigenschappen kunnen worden bepaald. Bij waterbouwasfaltbeton en open steenasfalt worden met dynamische proeven in het laboratorium de stijfheid (elasticiteitsmodulus Edyn) en de sterkte van het asfalt bepaald. Daarnaast wordt een standaardonderzoek uitgevoerd op de monsters waarvan de mechanische eigenschappen worden bepaald ter onderbouwing van de resultaten. Voor Golfklap zijn in het bijzonder de mechanische eigenschappen onderin de asfaltlaag van belang, omdat het bij dit mechanisme gaat om buiging van het asfalt onder de golfklapbelasting. In een Werkwijzebeschrijving [66] is de aanpak gedetailleerd beschreven.
-
Reststerkte bekleding
Op dit moment wordt een asfaltbekleding zo ontworpen dat de optredende spanningen ten gevolge van golfklappen de bezwijkspanning nooit zullen overschrijden. In werkelijkheid begint de bekleding op het moment dat de bezwijkspanning wordt overschreden van onder af te scheuren en volgt er een scheurgroeifase waarin scheuren onder invloed van herhaalde belasting door de bekleding heen groeien. De duur van deze scheurgroeifase kan een belangrijke bijdrage leveren aan de totale levensduur, omdat de (gedeeltelijk) gescheurde bekleding nog een zekere reststerkte heeft. Vanwege de scheurgroeifase en een eventueel daaropvolgende fase van marginale erosie door de scheur, is het zo dat bezwijken volgens de ontwerpberekeningen niet direct leidt tot falen van de bekleding. Dit maakt dat doorrekenen tot een Minersom van 1 toelaatbaar is.
