Toplagen met ruwheidselementen, zie Figuur 1, komen in bijzondere gevallen in aanmerking voor ontwerp als het nodig is om de golfoploop te verkleinen. De krachten van het water op de uitsteeksels zorgen voor een bijzondere belastingssituatie die niet is verwerkt in de rekenregels voor standaardsteenzettingen: het kantelen en wrikken van de elementen. Dit geldt overigens ook voor andere uitsteeksels, bijvoorbeeld bij onregelmatige toplaagelementen die op een vlakke granulaire laag zijn geplaatst. Voor de berekening van de golfoploop wordt verwezen naar Technisch Rapport Golfoploop en Golfoverslag bij Dijken danwel EurOtop - Wave Overtopping of Sea Defences and Related Structures: Assessment Manual. Hieronder wordt besproken hoe in het ontwerp met dit type steenzettingen moet worden omgegaan.

Voor de dimensionering op toplaaginstabiliteit van steenzettingen met ruwheidselementen geldt exact dezelfde rekenprocedure als voor steenzettingen zonder ruwheidselementen mits de bedekkingsgraad en de grootte van de uitsteeksels binnen bepaalde grenzen liggen. Buiten deze grenzen is het nodig om specialisten in te schakelen voor het ontwerp.

Aan de hand van modelproeven is geconstateerd dat de regels van standaardsteenzettingen in bepaalde gevallen toepasbaar zijn. De toepasbaarheidsvoorwaarden zijn dus gerelateerd aan de omstandigheden waarbij de modelproeven zijn uitgevoerd. De voorwaarden zijn:

• De dikte van de uitsteeksels (Duitsteeksel) moet kleiner zijn dan 1/3 van de breedte van de elementen (Belement, zie Figuur 2)
• De bedekkingsgraad is maximaal 25%, regelmatig verdeeld over het bekledingsoppervlak (dus maximaal één ruwheidselement per vier stenen)
• De ruwheidselementen mogen niet een doorgaande lijn vormen in lengterichting van de dijk.

Als aan deze voorwaarden wordt voldaan kunnen de rekenprocedures en -regels van standaardsteenzettingen worden gebruikt. In de berekeningen moet in dat geval geen rekening worden gehouden met de extra toplaagdikte.

Een ‘schaakbord’ met vakken van de orde 1 m2 is een goede toepassing voor het toepassen van ruwheidselementen. Hierbij dient elke op 1 m2 een andere zuilhoogte toegepast te worden.