Belastingen - Ontwerp

Het voorbereiden van het dimensioneren van breuksteenbekledingen bestaat onder andere uit het bepalen van de lokale hydraulische belastingen. Belangrijke parameters voor het ontwerp zijn onder andere de optredende waterstanden, golfhoogtes, golfperiode en belastingduur. Voor het bepalen van deze hydraulische ontwerprandvoorwaarden en de ontwikkeling van de belastingen tijdens de planperiode van de bekleding, de onzekerheden van de modellen, etc. wordt verwezen naar bijlage VI van “Deel 1: Algemeen” van deze Handreiking [2015]. In de huidige ontwerpleidraden wordt verschil gemaakt tussen de volgende typen hydraulische belastingen:

• Windgolven;

• Scheepsgolven;

• Stroming;

• IJsbelasting.

  De zwaarte van de belasting door windgolven hangt voornamelijk af van de volgende factoren:

• Windsnelheid;

• Stormduur;

• Strijklengte;

• Waterdiepte;

• Bodemverhang (in de invloedszone);

• Hoek van inval.

  De belasting door windgolven kan op de eenvoudigste manier bepaald worden door het gebruik van de rekenregels van Bretschneider (de Rock Manual, paragraaf 4.2.4.6) eventueel aangevuld met de rekenregels van Battjes en Groenendijk [2000] voor ondiep-water toepassingen (de Rock Manual paragraaf, 4.2.4.4), en kan gedetailleerd bepaald worden middels modelberekeningen (zoals met SWAN). Voor windgolven voor het ontwerp (en toetsing) van primaire waterkeringen moet de vigerende HR worden gebruikt.

  Katern I: Ontwerp

  Een oever of dijktalud moet zo ontworpen worden dat deze ook stabiel zijn onder scheepsgeïnduceerde golfbelastingen en schroefstraalstromingen. Er is een tweetal typen golfbelasting te onderscheiden:

  • Primaire scheepsgolf (transversale boeg- en hekgolf en waterspiegeldaling);

  • Secundaire scheepsgolf (o.a. interferentiepieken).

    Een methode voor het bepalen van de scheepsgeïnduceerde (golf)belastingen wordt gegeven in de Rock Manual, paragraaf 4.3.4. Daarnaast is via de Helpdesk water (www.helpdeskwater.nl) het computerprogramma DIPRO+ beschikbaar waarmee de scheepsgeïnduceerde belastingen kunnen worden bepaald.

    Schroefstraalbelastingen zijn vrijwel altijd maatgevend bij aan- en afmeer- verrichtingen voor met name bodembeschermingen en teenbestortingen. Verwezen wordt naar de Rock Manual, paragraaf 4.3.4.3. Met het uitkomen van PIANC [2015] is de nieuwste kennis ten aanzien van scheepsgeïnduceerde (golf)belastingen beschikbaar gekomen.

    Stromingen kunnen ontstaan door passerende schepen zoals hierboven beschreven, door een natuurlijke stroming in een rivier of estuarium (rivierafvoer en/of getijstroming) en door het spuien van water door bijvoorbeeld een uitwateringskanaal. Deze belasting is lokaal te bepalen, bijvoorbeeld met een numeriek model.

    De ijsbelasting op oevers, dijken en dammen bestaat uit kruiend ijs en horizontale trek- en drukbelastingen als gevolg van wind, scheepvaart (ijsbrekend), stromend water en waterstandvariaties. De mate waarin deze schade optreedt, is mede afhankelijk van de weerssituatie vlak voor en tijdens de vorst- en dooi-inval. Met name de daarbij behorende windsnelheden en wisselingen in waterstand zijn van grote invloed. De gevolgen van ijsgang laten zich grofweg in drie fenomenen opsplitsen:

  • Tijdens de vorstinval: Indien tijdens een hoge waterstand plotseling de vorst intreedt, kan het ijsdek bij de daarop volgende waterstandsdaling stukken begroeide oever met grond of individuele stenen uit een oeververdediging meetrekken.

  • Tijdens de vorstperiode: Door uitzetting van ijs en door harde wind kunnen bij meren zulke grote belastingen op oevers of steigerpalen ontstaan dat delen van de oever(verdediging) worden verplaatst of lichte constructies worden weggedrukt of omgeduwd.

  • Aan het eind van de vorstperiode: In meren kan kruiend ijs lokaal de oeverbescherming beschadigen. Als bij het begin van een dooiperiode de bemaling wordt hervat kan in polders en boezemwateren het nog bestaande ijsdek bij de daaropvolgende waterstandsdaling stukken begroeide oever met grond of individuele stenen uit een oeververdediging meetrekken.

  Een bijzonder en weinig voorkomend schademechanisme van breuksteen- constructies bestaat uit het schijnbare gewichtsverlies van breukstenen als gevolg van grondijs. Als breukstenen volledig zijn omgeven door grondijs kan door de toegenomen opwaartse kracht de stabiliteit van die bestorting zijn afgenomen. Dit verschijnsel is in binnenwateren vooral een punt van aandacht als bij de inval van de dooi het spuien of de bemaling wordt hervat. Bij het dimensioneren wordt met dit zelden optredende verschijnsel geen rekening gehouden.

  Voor verdere informatie over ijsbelasting wordt verwezen naar de Rock Manual, paragraaf 4.5.