Overschrijding van de buigtreksterkte door golfklappen - Faalmechanismen asfaltbekledingen

Onder invloed van een golfklap zal een asfaltbekleding doorbuigen. Hierdoor ontstaan buigspanningen in de bekleding; trekspanningen aan de onderzijde en drukspanningen aan de bovenzijde. Als deze trekspanningen de sterkte van het materiaal overschrijden, zal de bekleding gaan scheuren: de bekleding bezwijkt. Over de volledige dikte van de bekleding doorgaande scheuren in het asfalt kunnen leiden tot uitspoelen van de ondergrond. De bekleding raakt ondermijnd en uiteindelijk faalt de bekleding volledig als er een grote plaat van de bekleding afscheurt.

De bekleding kan bezwijken onder één extreme golfklap of door herhaalde golfbelasting tijdens een storm. Hierdoor is het nodig om zowel de breuksterkte van het materiaal bij één lastherhaling als ook de vermoeiingseigenschappen te kennen (zie §6.2.2). De sterkte van asfalt neemt af in de tijd. Daarom is het van belang om van oudere bekledingen regelmatig te controleren of de sterkte nog voldoende is om de maatgevende belastingen te weerstaan.

Figuur 12-1: Mechanisme overschrijden van de buigtreksterkte door golfklappen

Parameters

De belasting op de bekleding bestaat uit de golfhoogte, golfperiode en stormduur. De weerstand tegen golfklappen wordt bepaald door de laagdikte, breuksterkte en vermoeiingseigenschappen, stijfheid van de bekleding en beddingsconstante van de ondergrond. In Figuur 12-2 is de invloed van de relevante parameters op het bezwijkmechanisme weergegeven. Bijvoorbeeld: voor de significante golfhoogte Hs is een grote waarde ongunstig (dus de balk is dik aan de linkerkant) en is een kleine waarde gunstig (dus de balk is dun rechts in de afbeelding).

Figuur 12-2: Invloed van de parameters op het mechanisme golfklappen

• Golfhoogte Hs. De significante golfhoogte bepaald de grootte van de drukstoot die op de bekleding wordt uitgeoefend. Hogere golven leiden tot grotere drukstoten.

• Golfperiode Tm. Een kortere gemiddelde golfperiode leidt tot meer golfklappen tijdens een storm en is dus voor de vermoeiingslevensduur van het asfalt ongunstig.

• Stormduur. Een langere stormduur leidt tot meer golfklappen tijdens een storm en is dus voor de vermoeiingslevensduur van het asfalt ongunstig.

• Laagdikte d. Een grotere laagdikte zorgt voor lagere buigspanningen in het asfalt en dus voor een grotere weerstand tegen golfklappen.

• Breuksterkte ab. Een hogere breuksterkte betekent dat de maximaal toelaatbare spanningen in het asfalt hoger zijn en leidt dus tot een grotere weerstand tegen golfklappen.

• Stijfheid. Een hogere stijfheid van de bekleding zorgt voor hogere spanningen in het asfalt en leidt tot een kleinere weerstand tegen golfklappen. Overigens zijn de stijfheid en de sterkte van de bekleding sterk gecorreleerd en betekent een hogere stijfheid in het algemeen ook een hogere sterkte.

• Beddingsconstante c. Een hogere beddingsconstante van de ondergrond zorgt voor een geringere doorbuiging van de asfaltbekleding en dus lagere spanningen in het asfalt.

De vermoeiingsparameter (av en /Jv) zijn niet in de afbeelding opgenomen omdat de invloed van deze parameters elkaar beïnvloeden en afhankelijk zijn van het niveau van de optredende spanningen. Het is dus niet vooraf aan te geven of een hogere waarde voor av en

/Jv leidt tot een hogere of een lagere weerstand tegen golfklappen.