Het ontwerp van de drempel
De drempel van de Oosterschelde-kering dient
een aantal functies te vervullen. De voornaam
ste zijn bescherming van de ondergrond tegen
erosie, en steun aan de pijler en de ondergrond.
Maar de drempel is ook een onderdeel van de
kering als geheel, en dus heeft hij tevens zowel
een afsluitende functie, bij gesloten kering, als
een stroomgeleidende functie wanneer de
kering open staat. Om de ondergrond te
beschermen dient de drempel als een filtercon
structie opgebouwd te worden, waarbij als
randvoorwaarden gelden enerzijds de afmeting
van de korrels van de ondergrond en anderzijds
de afmetingen van de stenen van de toplaag.
Vanwege de afsluitende functie worden eisen
gesteld aan de doorlatendheid, terwijl de
constructie daarnaast flexibel moet zijn, om
ongelijkmatige zettingen te kunnen volgen en
aansluiting te behouden op andere onderdelen
van de kering. Een gelijkmatige vorm van de
drempel is aantrekkelijk voor de stroomgelei-
ding onder dagelijkse omstandigheden. In
verband met de steun aan de pijler worden
eisen gesteld aan de minimale afmetingen van
de drempel.
Dit scala van eisen heeft geleid tot een princi
pe-ontwerp van de drempel (fig. 1). Het is een
ontwerp met een open toplaag van stortsteen,
dat de voorkeur verdiende boven een ontwerp
met een dichte toplaag van steenasfalt,
vanwege de kosten en de herstelbaarheid bij
schade. Om het principe-ontwerp verder uit te
kunnen werken was het noodzakelijk de
grenstoestanden te bepalen: de situaties,
waarbij de sterkte van de drempel nog net
voldoende is om de belasting te weerstaan.
Een marginale overschrijding van de belasting
leidt al tot bezwijken van de drempel en
daarmee tot het bezwijken van andere delen
van de kering en tenslotte tot het bezwijken
van de kering als geheel. Het onderscheiden
van grenstoestanden behoort bij de probabilis
tische benadering, een moderne ontwerp
methode (zie Bericht 81, augustus 1977).
Uitgaande van een zekere ontwerpbelasting is
het volgens deze ontwerpfilosofie toegestaan
dat de constructie bezwijkt als er maar voldoen
de marge bestaat tussen de ontwerpbelasting
en de bezwijkbelasting. Deze marge wordt de
veiligheid van de beschouwde constructie
genoemd.
De eerste laag van de drempel gerekend van
beneden af dient te bestaan uit materiaal dat in
voldoende mate als filter fungeert ten opzichte
van het onderliggende bodemzand.
Het is een laag grind met een gemiddelde
diameter van 0,02 m. Daarentegen bestaat de
bovenste laag van de drempel uit zeer grote
stenen, met een gemiddelde diameter van ruim
1 m. Om te voldoen aan de filtereisen dient de
drempel te worden opgebouwd uit een aantal
lagen van loskorrelige materialen, waarvan de
diameter van beneden naar boven steeds
toeneemt. Zodoende is iedere laag in staat het
materiaal van de eronderliggende laag vast te
houden, ook wanneer bij gesloten kering
tengevolge van een groot waterstandsverschil
tussen de Noordzee en de Oosterschelde een
sterke waterstroming door de drempel loopt.
Deze stroming kan zeer sterk worden, zodat de
filterwerking van de lagen slechts dan voldoet
als de strengste filtereisen worden toegepast.
Dit laatste houdt in dat de holle ruimten tussen
de korrels van de filterlaag kleiner moeten zijn
dan de korrels van de onderliggende laag. Zo'n
filter wordt 'geometrisch ondoordringbaar'
genoemd.
Voor de dimensionering van de onderste
filterlagen is naast de grenstoestand met
betrekking tot de filterwerking nog een grenstoe
stand van belang, namelijk de stroombestendig-
heid tijdens de bouw. Het gaat daarbij om de
stabiliteit van het materiaal, dat nadat het is
aangebracht gedurende een kortere of langere
periode blootstaat aan de mogelijk eroderende
werking van overtrekkende stroom, voordat het
is afgedekt met grover en dus stabieler materi
aal.
De optredende stroomsnelheden zijn natuurlijk
in eerste instantie beslissend. Daarnaast
veroorzaken de pijlers lokale versnellingen en
vertragingen, waardoor het materiaal eerder in
beweging komt dan in een volledig ongestoorde
situatie. Echter, in deze fase is enig materiaal
transport nog wel toelaatbaar, omdat de
gevolgen vrij gering zijn en opgetreden schade
relatief eenvoudig hersteld kan worden.
Voor de bepaling van de benodigde steenafme
ting van de diverse lagen is uitgebreid model
onderzoek verricht. Er kwam uit, dat het
mogelijk is een constructie te ontwerpen die
zowel aan de filtereisen voldoet als in voldoende
mate stroombestendig is. Wel is een aangepaste
uitvoeringsmethodiek noodzakelijk, waarop in
een later Bericht zal worden teruggekomen.
Op één van de grenstoestanden, de stabiliteit
14
