Voor het initiële mechanisme Bezwijken asfaltbekleding ten gevolge van golfklappen (AGK) wordt beschouwd in welke mate een asfaltbekleding, met of zonder funderingsla(a)g(en), een hoge golfbelasting kan weerstaan. Voor de generieke analyse van dit initiële mechanisme wordt gebruik gemaakt van het rekenmodel GOLFKLAP en kan de software ‘BM – Asfalt Golfklap’ worden gebruikt. Dit artikel gaat in op het model en de voor de met de software uit te voeren analyse benodigde parameters.

Merk op dat het mechanisme alleen van toepassing is voor asfaltbekledingen in de golfklapzone. Het model is alleen bruikbaar voor asfaltbekleding van waterbouwasfaltbeton (WAB). Dit vraagt wel om specialistische kennis (bijvoorbeeld voor het afleiden van de voor het model te gebruiken rekenwaarden van de verschillende constructieparameters).

Model generieke analyse

Een asfaltbekleding van waterbouwasfaltbeton wordt binnen het rekenmodel GOLFKLAP  beschouwd als een homogene plaat van uniforme dikte die verend wordt ondersteund door veren met een ruimtelijk constante veerconstante. In de generieke analyse van het initiële mechanisme AGK wordt ervan uitgegaan dat golfklappen buiging in de plaat veroorzaken en dat de optredende spanning als gevolg van deze doorbuiging de buigtreksterkte van de plaat niet mag overschrijden. Door herhaalde golfklappen treedt vermoeiing van het materiaal op waardoor het verzwakt. Het bezwijkcriterium van het asfalt is het begin van scheurvorming.

Voor het uitvoeren van de vermoeiingsberekening wordt de golfklap geschematiseerd tot een driehoeksbelasting, zie Figuur 1.

Een golfklap kan worden beschouwd als een drukstoot die over een zekere breedte werkt. De maximale drukstoot wordt bepaald door de significante golfhoogte ten gevolge van loodrecht invallende golven en de stootfactor. In het geval van schuin invallende golven kan handmatig de golfhoogte worden aangepast tot een equivalent loodrecht invallende golf (zie artikel Proeven met de golfoverslagsimulator ).  Golfbelastingen zijn niet uniform: zowel de grootte als de breedte van de drukstoot is variabel. Voor zowel de grootte als breedte wordt daarom gewerkt met kansdichtheidfuncties. Dit resulteert in een groot aantal verschillende belastingcombinaties (en dus een groot aantal verschillende spanningen in de bekleding). Merk op dat de stootfactor afhankelijk is van de taludhelling.

Voor elke golfklap tijdens een storm wordt de optredende spanning in de asfaltbekleding bepaald. Omdat de optredende spanning afhankelijk is van de locatie op het buitentalud in de golfklapzone, wordt voor meerdere niveaus op het buitentalud de optredende spanning bepaald. Voor elk niveau wordt bij de optredende spanning het aantal klappen vergeleken met het bij die spanning toelaatbare aantal klappen om de vermoeiingsschade te bepalen. De uiteindelijke vermoeiingsschade op een niveau is gelijk aan de som van alle afzonderlijke vermoeiingsschades. Het niveau waarvoor de som van de vermoeiingsschade maximaal is, is bepalend voor het resultaat. De maximale vermoeiingsschade wordt ook wel de Minersom genoemd.

Voor de formules voor het bepalen van de drukstoot en optredende spanning wordt verwezen naar [De Looff, et al., 2006].

Let wel: de veronderstellingen die worden gedaan onderliggende aan het model, zoals een constante laagdikte van asfalt, en een ruimtelijk constante equivalente veerconstante van de ondersteuning van de plaat, geven niet per definitie de grootste spanningen  in een plaat. Verwacht wordt dat bij een semi-probabilistische toepassing van het AGK-model er voldoende conservatisme in het model zit om de impact van de veronderstellingen teniet te doen. Bij het toepassen in een probabilistische setting is het mogelijk dat kansen op bezwijken iets kunnen worden onderschat.

Toepassingsvoorwaarden model

Wanneer het model wordt gebruikt voor het bepalen van de Minersom voor het asfaltmengsel WAB dan gelden de volgende toepassingsvoorwaarden:

• Het WAB bestaat uit één of meerdere goed gehechte lagen.
• De significante golfhoogte is niet groter dan 3,0 m.
• De freatische lijn reikt niet onder het niveau van de onderzijde van het WAB.
• Het WAB is minimaal 0,1 m dik.

Software generieke analyse

Met de software BM – Asfalt Golfklap kan worden geanalyseerd of de asfaltbekleding voldoende weerstand biedt tegen golfklappen. Bij deze analyse wordt met de software voor meerdere punten op het buitentalud in de golfklapzone de maximale vermoeiingsschade bepaald.

Deze vermoeiingsschade is afhankelijk van het belastingverloop en de eigenschappen van de asfaltbekleding.

Parameters software

Voor de generieke analyse met BM – Asfalt Golfklap moeten verschillende parameters ingevoerd worden.

Geometrie

Voor het bepalen van de te gebruiken stootfactoren vereist de software een schematisatie van het dijkprofiel. Daarnaast moet ook het niveau van de boven- en onderzijde van de asfaltbekleding worden opgegeven in de software. Aan de hand van beide niveaus bepaalt de software voor welke punten op het buitentalud de Minersom bepaald moet worden.

Constructieparameters

Voor het berekenen van de optredende spanning als gevolg van een golfklap vereist de software de rekenwaarde van de volgende eigenschappen van de asfaltbekleding:

• Dikte asfaltbekleding
• Stijfheid asfaltbekleding
• Beddingsconstante van de ondergrond

De rekenwaarden van de volgende eigenschappen van de asfaltbekleding worden gebruikt voor het bepalen van het aantal lastherhalingen bij bezwijken:

• Buigtreksterkte asfaltbekleding
• Vermoeiingsparameter ν_α enν_β

Hydraulische belasting

Bij de generieke analyse van het initiële mechanisme AGK wordt voor de asfaltbekleding een schatting van de doorsnedefaalkans gemaakt. Voor het bepalen van de belastingduur per tijdstap zijn de opzet van de waterstand tijdens de storm en de golfcondities per waterstandsniveau benodigd. Merk op dat de maximale buitenwaterstand en golfcondities per waterstandsniveau afhankelijk zijn van de voor de generieke analyse gebruikte herhalingstijd.

Doorsnedefaalkans

De met behulp van de bij de generieke analyse bepaalde Minersom kan worden vertaald naar een doorsnedefaalkans door de relaties tussen de veiligheidsfactor en betrouwbaarheidsindex uit de WBI2017 [Klerk en Kanning, 2014] om te draaien. Dit geldt bij een maximale vaklengte van 1000 m.  Daarbij geldt er een afhankelijkheid van variatiecoëfficiënt van de buigtreksterkte. Er geldt:

Hierin is:

c_a constante waarvan de te hanteren waarde afhankelijk is van het watersysteem en V(σ_b) [-]

c_b constante waarvan de te hanteren waarde afhankelijk is van het watersysteem en V(σ_b) [-]

c_norm constante waarvan de te hanteren waarde afhankelijk is van het watersysteem en V(σ_b) [-]

V(σ_b) variatiecoëfficiënt van de buigtreksterkte [-]. Voor jonge en oude asfaltbekleding geldt respectievelijk V_σb ≤ 0,20 en V_σb = 0,35

Φ(χ) verdelingsfunctie voor de standaard normale verdeling [-]

P_belasting overschrijdingsfrequentie van de in analyse gebruikte belasting [1/jaar]

Υ_s,impl geïmpliceerde veiligheidsfactor [-]

M_max maximale Minersom [-]

β_{dsn,oud asfalt} geïmpliceerde betrouwbaarheidsindex voor oud asfalt [-]

β_{dsn,jong asfalt} geïmpliceerde betrouwbaarheidsindex voor jong asfalt [-]

In onderstaande tabel zijn voor jonge en oude asfaltbekledingen van WAB op zand de waarden voor de constanten voor verschillende watersystemen weergegeven.