irJ.F.AgemaRijkswaterstaat, afdeling Havenmonden,Hoek van HollandHavendammen aan zeeInleidingHavendammen zijn constructies die een ha-venmond (of haven) vormen, waardoor zeeen aantal essenti?le functies ten behoevevan de scheepvaart vervullen. Hieruit vloeieneisen voort die in belangrijke mate bepalendzijn voor het trac? van de dammen alsmedede vormgeving, samenstellingen dimensio-nering van de damconstructie.Daarnaast moeten eisen worden gesteld aande stabiliteit van de constructie, zowel tij-dens de bouwfasen als in de eindsituatie, tenaanzien van de uitwendige omstandighedenals golven, waterstanden en stroom, dieoverwegend van statistische aard zijn. Ookde stabiliteitseisen in grondmechanische zindienen in rekening te worden gebracht.Voorts spelen uitvoeringsaspecten, in het bij-zonder de werkbaarheid, een rol van beteke-nis bij het construeren van havendammen.Ten slotte zullen de toe te passen materialenbestand moeten zijn tegen chemische en me-chanische aantasting.Havendammen dienen zodanig te worden ge-construeerd dat:a. zo goed mogelijk aan de genoemde eisenwordt voldaan enb. de som van kosten van aanleg en gekapi-taliseerd onderhoud een minimum is.Dit laatste betekent dat een (geringe) kansop schade, dan wel bezwijken van de con-structie aanvaard wordt.In het volgende zullen eerst de functies vanhavendammen met de daaruit voortvloeiendeeisen beknopt worden omschreven, waarnaeen overzicht volgt van constructietypen metde voor- en nadelen ervan. Vervolgens wor-den taluddammen met open bekledingen endammen van het waltype behandeld, waarbijop grote schaal beton wordt toegepast.Buiten beschouwing blijven onder meer:? problematiek van de randvoorwaarden(golven, waterstanden, bodem, enz.);? grondmechanische en uitvoeringstechni-sche problemen;? sterkteberekeningen van betonnen bekle-dingseenheden en constructies.Functies en eisenIn veel gevallen moeten de dammen een zovolledig mogelijke bescherming bieden te-gen golven (?e tabel 1, a1). Soms kan wor-den volstaan met een beperkt golfreduceren-de werking (a2). Ook kan stroomgeleidingCement XXIV (1972) nr. 12(b) de primaire functie zijn, gecombineerdmet een reducerende of volledig golfbe-schermende werking. Daarnaast moet bijzandige kusten (c1) de dam over het daar-voor in aanmerking komende damgedeeltezandkerend zijn. Ten aanzien van het trans-port van in het water zwevend materiaal (c2)kan het noodzakelijk zijn een dichte con-structie toe te passen.In de meeste gevallen zullen de dammenvoor de scheepvaart ten behoeve van visueleen radarwaarneming (d), een markering moe-ten vormen. Voorts kan nog een aantal bij-zondere functies een rol spelen.In tabel 1 worden de door een havendam tevervullen functies genoemd met daarnaast dedaaruit voortvloeiende constructieve eisen.ConstructietypenOnderscheiden worden twee hoofdtypen, teweten:1. dammen met taluds, voorzien van een:? 'open' bekleding (natuursteen, betonblok-ken);? gesloten bekleding (asfalt e.d.).2. dammen met 'steile' wanden, voorzien vaneen:? gesloten wand;? gesloten wand met afschuining aan de bo-venkant (zeezijde);? diffuse wand.Daarnaast worden van de hoofdtypen afge-leide tussenvormen toegepast, zgn. compost-tiedammen, te weten:3. in verticale zin: een dam van het waltypemet een aan de zeezijde daarop aansluitendtalud;4. in horizontale zin: een taluddam (onderwater) waarop een dam van het waltype;5. bijzondere constructies.Afhankelijk van een volledige golfbescher-mende c.q. golfreducerende functie van ge-noemde constructietypen, kan ten aanzienvan de toe te laten golfoverslag bij extremeomstandigheden, de volgende indeling wor-den gemaakt:? dammen zonder golfoverslag, waarvooreen relatief 'hoge'kruin vereist is;? dammen met beperktegolfoverslag, dat wilzeggen 'matig hoge' kruin;? dammen met aanzienlijke golfoverslag,waartoe volstaan kan worden met een 'lage'kruin.511Dit is voor de dimensionering van de con-structie van belang omdat de golfaanval (be-lasting) afneemt naarmate de kruin lager is.Van de voor- en nadelen van de beide eerst-genoemde constructietypen is in tabel 2 eensamenvatting gegeven.Taluddammen (met open bekleding)a. StructuurDit type dammen wordt in principe opge-bouwd met steen van verschillende gradatieszodanig dat de materiaalafmetingen (-gewich-ten) naar de buitenzijde toenemen (ftlterop-bouw). Hiervoor komen in aanmerking grind,breuk(natuur)steen en betonnen eenhedendie worden 'gestort'; deze laatste volgenseen bepaald patroon. In het algemeen wor-den betonnen eenheden, al of niet van bij-zondere vorm, toegepast in de bekledings-laag omdat natuursteen van voldoende afme-tingen veelal niet beschikbaar is.De kruin kan op verschillende manieren wor-den geconstrueerd; de meest eenvoudigevorm is die waarbij de bekleding van de ta-luds over de kruin doorloopt. Andere vormenzijn monolietachtige constructies van beton.De golfenergie wordt grotendeels op en inde bekleding vernietigd en wel door het bre-ken van golven en stroming. Het overigedeel van de energie wordt teruggekaatst.Hieruit blijkt dat aan die bekleding hogeeisen dienen te worden gesteld, ten einde destabiliteit van de dam te verzekeren. Zo'nbekleding bestaat dan ook als regel uit tweelagen blokken.Bij dammen waargolfoverslag wordt toege-laten, speelt de constructie van de kruin enhet talud aan de 'leizijde' een belangrijke rolten aanzien van de stabiliteit. In dit verbanddient de bekleding van de kruin ten minstedoor 3 lagen blokken te worden gevormd.Bekledingsblokken zijn meestal ongewapendterwijl ook stalen hijsogen ontbreken ombreuk door roestvorming te voorkomen. Somswordt voor bijzondere blokvormen van rela-tief grote afmetingen een staalwapening toe-gepast. Dezerzijds wordt dit echter afgera-den; men kan beter breuk (door golfaanval)vaneen gering aantal blokken accepteren.Opgemerkt moet worden dat in de Verenig-de Staten ge?xperimenteerd wordt met wa-pening van staalvezels.kruinhoogtevormgevingal golfbescherming doorlatendheidabsorptieruwheida2 golfreductie idemkruinhoogteb stroomgeleiding doorlatendheidruwheidzeezijdec1 zandkeringkruinhoogtedoorlatendheidc2 slibkering idemkruinhoogted markering 'skyline'kleure terrein(grond)keringkruinhoogtedoorlatendheidhavenzijdef aanleggelegenheidkruinhoogte, -breedtevormgeving van de havenzijdeGoede verdeling van Vereist een goedede druk door het ge- eventueel te makenwicht over de funde- funderingsgrond t.v.m,ringsgrond de geconcentreerdebelastingFlexibel t.a.v. zettin- Biedt meer effectieve Niet flexibel t.a.v. zet-gen en schade havenoppervlakte tingen en schade.Overbelasting resul-teert als regel in eentotaal vernielde damSchade eenvoudig te Bij schade moeilijk terepareren reparerenGemakkelijk onder- Nagenoeg geenhoud onderhoudOm dezelfde golf- De havenzijde is niet De havenzijde is als Om eenzelfde golf-reductie te bereiken, als aanlegplaats te aanlegplaats te ge- reduotie te bereikenis een lagere kruin gebruiken bruiken is een hogere kruindan bij een dam van dan bij een dam vanhet waltype nodig het taludtype nodigEenvoudige Grote hoeveelheden Snelle uitvoering, Moeilijke uitvoeringuitvoering materialen althans in rustig in gebieden metwater frequent relatief hogegolfbewegingGeringe reflectie van Nauwere havenmond Grotere reflectie vangolven, daardoor op waterniveau; daar- golven, daardoorrelatief minder golf- door minder golfdoor- relatief meer golf-beweging, zowel in dringing en betere beweging, zowel inals buiten de haven markering voor de als buiten de havenscheepvaartAls regel niet berijd- AIs regel berijd- enen begaanbaar, tenzij begaanbaarde kruin daarvoorwordt ingerichtdam IfunctiesTaludtype Waltypekruinhoogte, -breedteoppervlakte-structuureisenvoordelen nadelennadelenrijgelegenheid c.q.wandelgelegenheidkruin I gvoordelenVoor het dimensioneren van blokken is hetnodig hydraulisch modelonderzoek in eenwindgoot uit te voeren. Met de resultatenvan deze proeven kan de schade als functievan de golfhoogte worden vastgesteld voorblokken van bepaalde vorm, gewicht endichtheid. De formule is nu van belang om-dat hieruit de waarde van Ko voor een zekerschadepercentage kan worden gevonden.Vervolgens kan voor andere dichtheden hetbenodigde blokgewicht worden berekend. Uitde formule blijkt dat het steen(blok)gewichtlager kan worden genomen naarmate:? de helling flauwer wordt gekozen;? de dichtheid van het beton wordt opge-voerd.In verreweg de meeste gevallen blijkt hettoepassen van zo steil mogelijke hellingenvan de taluds (1 : 1 tot de meest economi-sche oplossing van de gehele constructie teleiden. Per geval zal men moeten nagaanwelke betondichtheid (tussen 2,3 en 3,0 t/m 3)zowel in economisch als technisch opzichtde voorkeur verdient. Om tot zo hoog moge-lijke specifieke gewichten te komen, dienteen continu gegradeerd toeslagmateriaalTabel 2Voor-en nedelenven havendammen van hettaludtype (met open bekleding) en hetwaltype (met gesloten wand)b. Dimensionering van de bekledingDe bekledingslaag moet weerstand biedenaan sterkegolfaanval, zodat een juiste di-mensionering van de blokken van groot be-lang is. Irribarren leidde in 1938 een formuleaf voor de bepaling van het steen(blok)ge-wicht. Van de nadien voorgestelde modifica-ties wordt de formule van Hudson (1953) hetmeest toegepast. In zijn eenvoudigste vormkan deze als volgt worden geschreven:G = 9 Hs3Ko cotgHierin is:G = het benodigde .gewicht van individuelebekledingssteen (betonblokken) in Newton;Hs =de significante golfhoogte in meters;de dichtheid van de steen (het beton) inkg/m3;9 = de versnelling van de zwaartekracht inm/sec2, afgeleid uit:- waarin w de dichtheid is van hetwater in kg/m 3;Ko = een co?ffici?nt die in hoofdzaak afhan-kelijk is van:? de vorm van de steen C.q.betonnen eenhe-den;? de geometrie van de dam en de daarv??rgelegen zeebodem;? de schade uitgedrukt in het percentageblokken dat uit een dubbele bekledingslaagverloren gaat.Tabel 1functies en eisen voor het construeren vanhavendammen (dwarsprofiel)Cement XXIV (1972) nr. 12 512-13.00BETONBLOKKEN 4310n/.1@-16.00._. n __ . __ __8 1\ \\8,' m\Hs=9m1\-5.50-9,60BREUKSTEEN 7.1210n/.l.IICross sections of mound. type dams; a.slop es and crown with cubes (Hook ofHolland), b. slopes with cubes, crown withconcrete elements (Scheveningen), c. s/opeon the sea-side with Tetrapods, crown:natural stone penetrated. with concrete(Crescent City, USA), d. s/opes withDolosse. crown: concrete elements (design)gem-,zeestand?-17,00OOLOSSE 2010n/.1-960ZEEZIJDEn.a.p..-5,50TETRAPOOEN 2510n/.1BETONBLOKKEN 25'on/5'ZEEZIJOE zeEstand._--.2Dwarsprofielen van taJuddammen; a. taludsen kruin met kubussen (Hoek van Hol/and),b. taluds met kubussen, kruin met beton-elementen (Scheveningen), c. talud zeezijdemet Teirepoden, kruin: natuursteen metbeton !gepenetreerd (Crescent City, USA),d. taluds met Dolosse, kruin: betonelemen-ten (ontwerp)3,23,0zaI2,6r-,IUm3\ I \\ 1\1\2,2P in5=I-o....IlD17050 7 :I r-, I r-,I1Verband tussen blokgewicht (betonkubus-sen) en betondichtheid voor significantegolfhoogten (H s) van 3,5-9 m, geldend voorde dammen van de havenmond in Hoek vanHollandRelation between weight of the blocks(concrete cubes) and the compactness ofconcrete by significant heights of waves(Hs) of 3,5-9 m, as applied to the moles ofHook of Holland(aggregaat) met een zo groot moqelilke ma-ximum korreldiameter te worden toegepast.Uiteraard speelt de dichtheid van het te ge-bruiken toeslagmateriaal een belangrijke rol.In aanmerking komen: zand, grind, basalt,erts e.d.De invloed van de betondichtheid op het ge-wicht per blok (kubus) voor de dammen vande havenmond bi] Hoek van Holland uitfiguur 1; op de Zulderdam en het zeewaartsedeel van de Noorderdam is basaltbeton meteen dichtheid van 2,65 t/m 3 t/m' toegepast.Het blokgewicht bedraagt 42 ton, behorendebi] de ontwerpgolfhoogte (Hs) van 8,5 m. Voorgrindbeton met een dichtheid van 2,35 t/m 3t/m' zou een blokgewicht van rond 65 tonnodigc. BlokvormenDe eenvoudigste vorm is een kubus; dit typewordt vaak toegepast, recent in Nederlandvoor de dammen van de nieuwe havenmondbi] Hoek van Holland (fig. 2a) en die bijScheveningen (fig.2b).De dammen in Hoek van Holland zijn tevenseen voorbeeld van dammen met een lagekruin, waarbij de blokkenbekleding over dekruin en het talud aan de leiz!jde doorloopt.De dammen van de havenmond bi] Scheve-ningen hebben een matig hoge kruin, die alsmonolietconstructie is uitgevoerd en bestaatuit geprefabriceerdegewapend-betonman-chetten, die na plaatsing met beton z!jn ge-vuld.Ten einde het blokgewicht te reduceren, metandere woorden tot besparing aan beton tekomen, heeft men gezocht naar bijzendereblokvormen. Uitgangspunt hlerbi] is een gro-tere poreusheid en/of een zekere mate vanhaakweerstand.Een serie bijzondere blokvormen is afgeleidvan de kubus (fig. 3), onder meer het zgn.Stolkblok, dat op een gedeelte van de zuide-lijke havendam te Scheveningen is toege-past. Een heel andere groep wordt gevormddoor de in figuur 4 aangegeven typen. Hier-van is de in Frankrijk ontwikkelde Tetrapodwel de bekendste en meest toegepaste. Fi-guur 2c geeft een voorbeeld van een dammet 'hoge' kruin waarvan het talud aan dezeezijde is bekleed met blokken van dezevorm.Een de laatste t?d naar voren gekomen typeis de zogenaamde dol os (meervoud: dolosse)uit Zuid-Afrika, die in feite is afgeleid van dein Nederland ontwikkelde Akmon (fig. 2d).De dolos kan het beste worden vergelekenmet een stokanker, dat wil zeggen dat destabiliteit van een bekleding van dolosse inbelangrijke mate op haakweerstand berust.Met dit type kan aanzlenl?jke besparing ophet blokgewicht worden verkregen.Opgemerkt wordt dat voor de bepaling vanhet gewicht van dolesse. formules als dievan Hudson niet zonder meer van toepassingzijn. Het benodigde gewicht dient vooralsnoguitsluitend door modelonderzoek te wordenvastgesteld.d. Toe te passen blokvormDe keuze tussen een eenvoudige blokvormals die van de (massieve) kubus of een bij-zondere blokvorm (fig. 3 en 4) is niet zondermeer te bepalen. In het algemeen kan wor-den gesteld dat bij lage dammen, waarbij dusonder extreme omstandigheden veel golf-overslag optreedt, de kubus de meest econo-mische oplossing zal blijken te zijn. Geble-ken is dat de vervorming door golfaanval vaneen lage dam geheel bekleed met kubussenaanzienlijk geringer is dan bij toepassing vanbijzondere blokvormen als aangegeven infig. 4. Deze blokken moeten namelijk een re-latlef grote verplaatsing ondergaan, voordatvoldoende haakweerstand wordt verkregen.Bij dammen met hoge kruin (geen of geringegolfoverslag) is de bijzondere blokvorm opzijn plaats. Dolosse lijken in de toekomstruime toepassing te gaan vinden.Cement XXIV (1972) nr. 12 513KUBUSSTOLKBLOKNEDERLANDGEMODIFICEERDE KUBUSV.S. VAN AMERIKAHOL VIERBENIG BLOKJAPANBH 3 BLOKNE DERLANDHOL N- VORMIG BLOKJAPAN3Blokvormen afgeleid van de kubusShapes of blocks, deduced fram the cube4Bijzondere blokvormenSpecial shapes of blocks.. / . .:FRAHKRUKonderaanzicht zijaanzichtVERENIGDE STATENNEDERLANDperspectiefZUID AFRIKAVERENIGDE STATENGROOT BRITTANNI?bo .,en _(onderaan zichtbovenaanzichfhovenaanzicht, ,bave ft a a nz d ie:h IHEXAPOD.TRIBAR- i .' \,.lAKMONVERENIGDE STArENDOLOSHOLLE TETRAEDERJAPAN2. Constructies gesloten wandena. BlokkenmuurEen reeds lang toegepaste constructie is diewaarbij met behulp van geprefabriceerde be-tonblokken, al of niet in elkaar grijpend ofonderling verbonden, een massieve dam opeen vooraf (vlak) gemaakte fundering (annexbodembescherming) wordt opgebouwd. Deoude havenhoofden van IJmuiden zijn des-tijds volgens dit principe gebouwd (fig.? als aan de wand een flauwere helling (bijv.900> > 600) wordt gegeven;? als de wand diffuus geperforeerd)wordt uitgevoerd.In het volgende worden enkele constructie-typen beknopt besproken.b. CaissonsDeze bestaan uit gewapend/voorgespannenbetonbakken, die in een bouwdok of -put ge-maakt worden, daarna versleept en afgezon-ken in het damtrac? op een vooraf gereed-gemaakte, relatief vlakke fundering annexbodembescherming (fig. Sb). De caissonsworden daarna gevuld met zand of dergelij-ke. De meest eenvoudige vorm is een recht-hoek. Een voorbeeld van een caisson metTETRAEDERGROOT BRITTANNI?Voor dammen met een matig hoge kruin zaltelkens moeten worden vastgesteld welkeblokvorm het meest aanbeveling verdient.Steile wanddammen1. Algemene aspectenHet stabiliteitsprobleem bij constructies metsteile wanden is geheel anders dan bij talud-dammen. Oe standzekerheid wordt voorna-melijk ontleend aan de grote massa, waarbijde volgende factoren een rol spelen:a. de stabiliteit tegen kantelen, waarbij voorde golfkrachten van de quasi-statische be-lasting kan worden uitgegaan;b. de weerstand tegen schuiven, waarbij inbepaalde gevallen naast de quasi-statischeook de dynamische belasting in rekening ge-bracht moet worden.Bij dammen met een gesloten verticale wandvan zodanige hoogte dat g??n golfoverslagoptreedt, wordt de golfenergie volledig te-ruggekaatst (verdubbeling van de golfhoog-te). Dit is van belang voor golfbelasting opde wand.Lagere belastingen treden op:? bij dammen met een zodanige hoogte vande bovenkant dat golfoverslag plaatsvindt;Cement XXIV (1972) nr. 12 5145Dwarsprofielen van steile wanddammen;a. stapeling betonblokken (oude havenhoof-den IJmuiden), b. gewapend/voorgespannenbetoncaisson (ontwerp), c.als b, met af-schuining (haven van Marsa el Bre'gaLibie)Crose-sectioris of wall type dams;a.stacked concrete blocks old moles of IJmui-den), b. reinforced/prestressed concretecaissons (design), c. the same as b., withbevelled edge (harbour of Marsa el BregaLibya)@InlalerN.A.P.ZeezijdeFilferlaagmer'; in de overige compartimenten wordtballast aangebracht. In figuur 6c is een voor-beeld van een dergelijke constructie weer-gegeven.SlotbeschouwingBij het construeren van havendammen aanzee speelt de toepassing van beton een be-langrijke rol. In verreweg de meeste gevallenworden dammen van het taludtype met openbekleding gebouwd. De stabiliteit hiervanwordt verzekerd door relatief zware beton-blokken. Het is duidelijk dat het hier gaat omgrote hoeveelheden beton waaraan hogeeisen worden gesteld.In dit verband is het van belang dat de tech-nologie van dit beton verder wordt ontwik-keld in het bijzonder t.a.v. de te bereikendichtheden. Hierbij zou men ook aandachtmoeten schenken aan wapening in de vormvan staalvezels e.d. voor grote betonblokkenvan bijzondere vorm (bijv. Dolosse). Ook destudie naar nieuwe blokvormen en het optl-maliseren van bestaande typen dient te wor-den voortgezet.Van dammen met steile wanden zullen voor-gespannen betonnen caissons met verticale(gesloten) wanden voorzien van een afschut-ning, het meest worden toegepast.In hoeverre caissons met diffuse wanden ef-fectief zullen blijken te zijn, zal nader onder-zoek kunnen leren.De, toepassing van cilindervormige voorge-spannen betonnen putten in een zandige bo-dem is in daartoe geschikte gevallen te over-wegen.Z?ezijdeZeezijdeZand3. Constructies met diffuse wandenDit zijn caissons waarvan de wand (aan dezeezijde) diffuus is gemaakt door spleten ofperforaties. In het algemeen omvat dit 1/4 ?1/3gedeelte van het totale oppervlak. Directachter deze wand bevindt zich een 'woelka-BreuksteenGem.d. Damwanden (kistdam)Een andere mogelijkheid die in aanmerkingkomt in zeegebieden waar de werkbaarheiddit toelaat, is een constructie bestaande uittwee ingeheide (voorgespannen) betonnendamwanden, waarvan de tussenruimte wordtgevuld met grind, natuursteen e.d. (fig. 6b).De wanden kunnen bestaan uit massieveplanken van rechthoekige of cirkelvormigedwarsdoorsnede dan wel uit holle cilinder-vormige palen.een afschuining aan de zeezijde is getekendin figuur Sc.c. PuttenIn een daartoe geschikte bodem (zand e.d.)kan gedacht worden aan een reeks van cilin-dervormige (geprefabriceerde), voorgespan-nen, betonnen putten. Deze kunnen metdaartoe ingerichte drijvende eenheden vsor-den aangevoerd en in de bodem geplaatst(fig. 6a). In dit geval behoeft geen fundatie teworden toegepast; uiteraard moet er weleen bodembescherming voor worden aange-bracht, nadat de putten zijn geplaatst. Dezeconstructie echter is, voor zover bekend, nogniet toegepast bij de bouw van havendam-men.Befon ...ullingkamerGolf0000000000o000000000000000GolfweringFiZeezijde@ :.;.:.Gem.zees_to_nd___-.:BreuksteenI,..:: ';"....... .... ......:.:.;.:.:.:.:.:.:.: -xcoxcc..................:.:.:.:.:.:.;.;.;.:6Steile wanddammen; a. voorgespannentonnen cilindervormige putten, b. voorge-spannen betonnen damwanden, c. gewapend/voorgespannen betonnen caissondiffuse wandWall type dems; a. cylinder-shaped pre-stressed ptts, b. prestressedconcrete pile planking, c. reinforced/pre-stressed concrete caisson w?th perforatedwa lisCement XXIV (1972) nr. 12 515