Eindrapport: balgstuwen gevuld met lucht en/of water mei 1997 11 SAMENVATTING Balgstuwen worden over de gehele wereld toegepast. Het principe van de balgstuw is eenvoudig. Het bestaat uit een met vezels versterk, rubber doek, dat langs twee stroken aan de fundering is bevestigd. Door lucht of water in de balg te pompen, komt deze overeind en kan hij zijn functie vervullen. Deze functie kan zijn een stuw, waterkering of golfbreker. Vanwege het tijdelijke karakter van de balgstuw is deze zeer geschikt om waterlopen, waar normaal scheepvaart plaatsvindt, tijdens een storm af te sluiten en zo het achterland voor overstroming te behoeden. Een van de vragen die rijzen bij het ontwerp van balgstuwen is welk vulmedium gebruikt moet warden. Hierover gaat dit afstudeerwerk. Er zal gezocht moeten worden naar een middel om met water en lucht gevulde balgen met elkaar te kunnen vergelijken Allereerst is er een literatuurstudie gedaan. Hierbij zijn voornamelijk de artikelen genomen die de vorm van het balgdoek beschrijven. Van der Burg beschouwt met water gevulde balgstuwen terwijl Parbery met lucht gevulde balgstuwen bekijkt. Als een met water gevulde balg zich onder water bevindt, neemt het balgdoek een cirkelvorm aan. Dit geldt ook voor een met lucht gevulde balg die zich boven water bevindt. Is een van de bovenstaande gevallen niet aan de arde, dan moet gebruik gemaakt worden van elliptische integralen. Wat ook kan is het het doek discretiseren en numeriek tot een oplossing proberen te komen. Dit is inderdaad gedaan voor zowel een met lucht gevulde als een met water gevulde balg. Met behulp van een spreadsheetmodel is het mogelijk om de waterstanden aan de hoog- en laagwaterzijde op te geven. De interne druk kan worden ingevoerd evenals de lengte van het doek (omtrekslengte) en de afstand tussen de punten waar het doek aan de fundering vastzit (verankeringspunten). Het programma deelt het doek op in 100 gelijke stukken. Van elk stuk kan de kromming worden berekend (da). De berekening wordt gestart in een van de verankeringspunten. Vanuit hier wordt het volgende punt bepaald. Dit wordt nog 99 keer herhaald. De trekkracht in het doek en de aanvangshoek, die het doek met de bodem maakt, worden net zolang gevarieerd 4
Eindrapport: balgstuwen gevuld met lucht en/of water mei 1997 totdat het einde van het doek in het andere verankeringspunt terecht komt. Van het model zijn het horizontaal en het verticaal evenwicht gecontroleerd en goed bevonden. Ook is er een vergelijking gemaakt met waarden uit de literatuur. Met dit model is gekeken welke grootheden gevoelig zijn voor verandering. Er is steeds een van de waarden (bijv. de interne druk) gevarieerd terwijl de anderen constant zijn gebleven. Dit is gedaan voor met lucht gevulde en met water gevulde balgen en deze zijn met elkaar vergeleken. Wat opviel is dat voor een met lucht gevulde balg een kleinere doeklengte nodig is om dezelfde kruinhoogte te bereiken. De met lucht gevulde balg geeft echter wel een hogere trekkracht op de fundering, hetgeen een nadeel is. Om de voordelen van beiden typen balgen te combineren is een derde variant: de met lucht en water gevulde balg bekeken. Ook hier is een spreadsheetmodel van gemaakt en zijn grootheden gevarieerd. Het blijkt dat de waarden, die hierbij gevonden worden, tussen de waarden van de vorige twee varianten inliggen. Met deze drie modellen is een optimalisatie gemaakt voor de balgstuw die bij Ramspol gepland is. Voor elk van de drie soorten is degene met de meest optimale afmetingen gekozen. Van deze drie is een grove kostenraming gemaakt. Het blijkt dat de met water en lucht gevulde balg hierbij het goedkoopst is. Het is echter een grove kostenraming en de verschillen zijn klein. Een definitieve keuze kan op basis van deze gegevens niet genomen worden. 5