Een asfaltbekleding op een waterkering wordt gedimensioneerd op wateroverdrukken onder de bekleding en golfklappen op de bekleding. Bij het dimensioneren op golfklappen wordt vastgesteld welke laagdikte nodig is, zodat de optredende buigtrekspanningen in de bekleding ten gevolge van golfklappen de sterkte van het materiaal niet overschrijden.
Hiervoor wordt gebruikgemaakt van de ontwerpgrafieken. Bij zware golfaanval, dat wil zeggen een ontwerpwaarde voor de significante golfhoogte van 3 meter of meer, is het noodzakelijk om naast de genoemde dimensioneringsmethoden na te gaan of er andere mechanismen kunnen optreden die kunnen leiden tot bezwijken van de constructie.
Mechanismen die mogelijk kunnen optreden zijn:
-
Verweking van de ondergrond door golfaanval. Voorwaarde voor het ontstaan van verweking is dat de ondergrond met water verzadigd is. Daarnaast neemt de kans op verweking toe naarmate de verdichtingsgraad van het zand lager is. Verweking ontstaat
als een (plotselinge) belastingsverhoging op een verzadigde grond leidt tot een situatie waarbij het korrelskelet de optredende spanningen niet meer kunnen dragen, daardoor vervormen en een dichtere pakking aannemen. Hierdoor wordt de belasting volledig gedragen door het poriënwater en zullen er grote vervormingen in de ondergrond optreden die leiden tot bezwijken van de constructie.
-
Afschuiving van de bekleding. Als de constructie bezwijkt door beweging in de langsrichting van het talud wordt dit afschuiving genoemd. Afschuiving kan worden veroorzaakt door waterdruk onder de bekleding, golfaanval op de bekleding of een combinatie van beide.
-
Vorming van een S-profiel. Door langdurige golfaanval in dezelfde zone kan er vervorming van de ondergrond optreden die leidt tot een S-profiel. Te grote vervorming in de ondergrond leidt tot bezwijken van de bekleding.
-
Bezwijken van de ondergrond. Als de spanningen die een golfbelasting veroorzaakt te hoog zijn, kan dit leiden tot bezwijken van de ondergrond. Overschrijding van de kritieke schuifspanning leidt tot plastische deformatie in de ondergrond. Daarnaast kan stuik in de ondergrond (elastische vervorming) optreden onder invloed van herhaalde belastingen. Als de ondergrondstuik te groot wordt, leidt dit tot bezwijken van de bovenliggende bekleding.
In bijzondere gevallen kunnen andere mechanismen maatgevend zijn. Voor het ontwerpen van een asfaltbekleding met een ontwerpwaarde voor de significante golfhoogte van 3 meter en hoger is het raadzaam om specialisten in te schakelen.
Bij het ontwerp van een asfaltbekleding op hoge golven kunnen maatregelen worden genomen die leiden tot een verhoging van de sterkte van de constructie, verlaging van de optredende spanningen en rekken in de ondergrond en reductie van de optredende belasting, namelijk de waterspanning in de ondergrond. Hieronder zijn enkele handreikingen gegeven bij het ontwerp van een asfaltbekleding die blootstaat aan zware golfaanval:
-
Toepassen van een gebonden fundering onder de bekleding. Het toepassen van een gebonden fundering van bijvoorbeeld zandasfalt of hydraulisch gebonden slakken heeft als voordelen dat de weerstand van het funderingsmateriaal tegen vervormingen vele malen groter is dan dat van zand en dat het zorgt voor een afname van spanningen en rekken in de onderliggende ondergrond. Het toepassen van een ongebonden fundering met een hoge doorlatendheid is niet gewenst, omdat dit leidt tot een extra belasting op de bovenliggende bekleding door waterdrukken in deze laag. De dikte van de fundering kan worden bepaald door het uitvoeren van berekeningen met een lineair-elastisch meerlagen programma of met bijvoorbeeld Plaxis. Een startwaarde bij deze ontwerpberekeningen kan een laagdikte van 0,3 tot 0,5 meter zijn.
-
Verdichten van het zand onder de constructie. De verdichtingsgraad van zand is bepalend voor het wel of niet optreden van verweking in de ondergrond. Bij een relatieve dichtheid van het zand van 0,55 of hoger kan het optreden van verweking in de ondergrond worden uitgesloten. Daarnaast leidt een goede verdichting van het zand tot een betere weerstand tegen vervormingen.
