GeoKunst Geotextiele tubes en containers getest - GeoTechniek

vakbladgeotechniek.nl

GeoKunst Geotextiele tubes en containers getest - GeoTechniek

Geotextiele tubes en

containers getest in de

Deltagoot van Deltares

Deltagoot

Probleem was en is dat, hoewel er ondertussen

al de nodige constructies met geosystemen zijn

gebouwd, er relatief weinig ervaring is met deze

constructies in vergelijking met de traditionele

constructies. In ‘CUR217 : Ontwerpen met geotextiele

zandelementen(2006)’ zijn de belangrijkste

ontwerpregels samengevat. Bij de samenstelling

van de CUR publicatie bleek dat de

stabiliteit van geotextiele tubes en geotextiele

containers onder golfaanval nog maar beperkt

onderzocht was. Veel onderzoek is gebaseerd op

relatief kleinschalig fysiek modelonderzoek in

golfgoten en bassins. Hierbij was het vermoeden

dat de stabiliteit in de kleinschalige modellen

hoger is dan in werkelijkheid, omdat vervormingen

van de zandelementen en intern zandtransport

niet goed geschaald kan worden.

Binnen Deltares is daarom besloten om de

stabiliteit van geotextiele tubes en geotextiele

containers te onderzoeken met behulp van een

grootschalig modelonderzoek. Hiervoor is de

Figuur 1 Artist impression, geotextiele container valt uit splijtbak.

62 GEOkunst – april 2009

Ir. Adam Bezuijen Deltares en TU Delft

Ir. Paul van Steeg Deltares

Deltagoot gebruikt. De Deltagoot is met een

lengte van 235 m, een breedte van 5 m en een

maximale waterdiepte van 5,5 m een van de

grootste golfgoten ter wereld. In deze golfgoot

kunnen onregelmatige golven met een significante

golfhoogte tot 1,5 m worden opgewekt,

zodat vrij hoge golfbelastingen kunnen worden

aangebracht.

Containers en Tubes

Voorbeelden van geotextiele zandelementen zijn

geotextiele containers en geotextiele tubes.

Geotextiele containers zijn grote langwerpige

elementen met een volume van 100 m3 tot 600

m3 en worden geplaatst met behulp van een

splijtbak (zie figuur 1). Geotextiele tubes zijn

lange buizen van geotextiel met een doorsnede

van maximaal 6 meter. Geotextiele tubes worden

geplaatst door een zand-watermengsel in een

vulslurf te pompen.

Het voornaamste verschil tussen containers en

tubes is de vulgraad. Bij containers moet die

Samenvatting

Geotextiele zandelementen worden in veel

gevallen gezien als een serieus alternatief voor

traditionele oeverbeschermingsconstructies

zoals breuksteen of betonnen elementen.

Omdat deze constructie-elementen veelal een

lagere milieubelasting geven en lagere kosten

hebben, heeft Deltares deze innovatieve materialen

getest in de Deltagoot. In 2007 en 2008

is er onderzoek uitgevoerd naar de stabiliteit

van geotextiele containers en geotextiele

tubes onder golfaanval. Dit artikel gaat in op

beide onderzoeken. Er blijken belangrijke

verschillen te zijn tussen containers en tubes

met betrekking tot de stabiliteit onder

golfaanval. Een volgend artikel zal de

consequenties van het onderzoek bespreken

voor de stabiliteitscriteria die moeten gelden

voor dit soort constructies onder golfaanval.

vulgraad laag zijn omdat de opening van de

splijtbak waardoor deze worden geplaatst een

beperkte breedte heeft. Bij een vulling van meer

dan 50 % lukt het niet meer om de containers

door die opening te laten vallen. Tubes worden

op de locatie volgespoten wat leidt tot een

vulgraad van 60 tot 80%. De vulgraad wordt

bepaald ten opzichte van het theoretische

maximale volume waarbij de dwarsdoorsnede

van de container een cirkel is.

Geotextiele containers

In 2007 is de stabiliteit van geotextiele containers

onderzocht in de Deltagoot. Hiervoor werd

Figuur 2 Vullen van een model geotextiele tube (naast de golfgoot)

tijdens de open dag op 3 december 2008.


een talud gebouwd van modelcontainers. Deze

hebben een hoogte van 0.55 m, een breedte van

2.75 m en een lengte van 5 m. De geometrische

schaal is circa 1:4. De containers werden in den

droge gebouwd en verdicht. Twee opstellingen

zijn getest: in de eerste testopstelling was de

waterstand gelijk aan de bovenkant van de

bovenste containers, in de tweede testopstelling

lag de bovenste geocontainer onder water (ca.

0.75 Hs, waarbij Hs de significante golfhoogte

is). Dit is weergegeven in figuur 3. Een foto van

het opgebouwde talud is weergegeven in figuur 4.

In dit onderzoek bleek de stabiliteit van de

containers onder golfaanval lager dan gedacht.

Er trad een mechanisme op dat lang geleden

(Venis, 1967) wel was beschreven, maar daarna

toch wat in de vergetelheid was geraakt: het

zand in de geocontainer gaat onder invloed

van de golfaanval bewegen ten opzichte van

het geotextiel met als gevolg dat de container

gaat 'rupsen'.

Dit fenomeen is rupsen genoemd, omdat het

geotextiel dezelfde beweging maakt als de rups

van een rupsvoertuig. Er is geen beweging ten

opzichte van de ondergrond, maar de bovenkant

beweegt wel en zo vervormt de container en het

zand in de container (Van Steeg & Klein Breteler,

2008).

Er ontstaat dus geen direct bezwijken, maar

bij een toenemend aantal golven gaat de constructie

meer en meer vervormen, totdat deze

bezweken is. In de analyse is het vermoeden

geuit dat dit rupsen veroorzaakt wordt door

de lage vulgraad van de containers. Hierdoor

is de trekspanning in het geotextiel laag, met

als gevolg dat dit onder golfaanval kan gaan

bewegen waardoor het zand in de container

kan gaan schuiven.

Geotextiele tubes

Geotextiele tubes liggen veelal aan de bovenkant

van een constructie en daarom is ook de

stabiliteit van een enkele tube van belang.

Daarom zijn de constructies getest, die zijn

weergeven in figuur 5. Variabelen zijn de

afmetingen (2 verschillende afmetingen), de

vulpercentages (3 verschillende vulpercentages)

en het aantal gebruikte tubes (een enkele tube,

twee tubes achter elkaar geplaatst en een

zogenaamde 2-1 stapeling). De hoogte van de

tubes varieerde van 0.57 m tot 0.88 m, de

breedte varieerde van 1.47 m tot 2.19 m.

Alle tubes hadden een lengte van 5.0 m,

gelijk aan de breedte van de Deltagoot.

De geotextiele tubes zijn gemaakt op de manier

Figuur 3 Constructies met geotextiele containers getest in de Deltagoot van Deltares.

Het talud onder de containers is gemaakt van beton.

Figuur 4 Opbouw van geotextiele containers in de Deltagoot.

Figuur 5 Constructies met geotextiele tubes getest in de Deltagoot. Het talud onder de tubes is

gemaakt van beton.

zoals dat ook in de praktijk gaat: Een zandwatermengsel

wordt in de tube gepompt, het

water stroomt eruit en het zand blijft achter

(figuur 2).

Het gebruikte zand heeft een d50 van 195 µm.

De aannemer De Vries en Van De Wiel, die ook

60%

75%

90%

ervaring heeft met het volpompen en plaatsen

van geotextiele tubes in de praktijk, heeft dit

onderdeel verzorgd. Ten Cate heeft de geotextielen

(Geolon PE180 met een treksterkte van

40 kN/m en een O90 van 180 µm) geproduceerd

en geleverd.

GEOkunst – april 2009 63


Voordat de golfproeven plaatsvonden, is een

gedeelte van de vorm van de tube exact bepaald

en vergeleken met een daarvoor door Deltares

ontwikkeld rekenprogramma. Het blijkt dat de

uitkomsten van dit rekenprogramma en de

metingen goed met elkaar overeenkomen

(zie figuur 6).

De verschillende constructies werden belast met

1000 golven. Indien de constructie niet bezweek

werd de test herhaald met een golfhoogte die

15 % hoger was dan de voorgaande test. Dit proces

is herhaald totdat de constructie bezweek.

Tijdens de verschillende testen bleek dat de

geotextiele tubes 'tegen een stootje kunnen'

(figuur 7). Door de hogere vulgraad bleek het

rupsen, dat bij de containers de stabiliteit

nadelig had beïnvloed, nu veel minder aanwezig.

Wel bleek dat bij een gladde ondergrond, de

tube vrij gemakkelijk kon gaan schuiven.

Hoe stabiel de containers zijn en welke factoren

de stabiliteit beïnvloeden, komt in een volgend

artikel aan de orde.

64 GEOkunst – april 2009

Figuur 6 Vorm van de geotextiele tube

direct na constructie, metingen en berekening.

Referenties

Venis, W.A. (1967), Closure of estuarine channels

in tidal regions, Behaviour of dumping material

when exposed to currents and wave action,

De ingenieur, 50, 1968

– CUR, 2006, CUR 217: Ontwerpen met geotextiele

zandelementen, Stichting CUR, Gouda

– Steeg, van P. en Klein Breteler, M. Large scale

physical model tests on the stability of geocontainers,

Deltares report H4595, mei 2008.

Figuur 7 Golfaanval op geotextiele tubes in

de Deltagoot. Op de geotextiele tubes zijn

witte kruisen geplaatst om vervormingen

te registreren.

More magazines by this user
Similar magazines