OI2014v3 - Handreiking ontwerpen met
overstromings-kansen
Veiligheidsfactoren en belastingen bij nieuwe overstromingskans-normen
Proclaimer bij gebruik OI2014
Het OI2014 bestaat uit een set veiligheidsfactoren en hydraulische ontwerp-randvoorwaarden, bedoeld om HWBP-projecten die de verkenningenfase door-lopen handvatten te geven om te anticiperen op de gevolgen van de overgang van overschrijdingskans naar overstromingskans. Gebruik van het OI2014 vert naar verwachting een ontwerp op dat binnen de beoogde technische le-vensduur wordt goedgekeurd in de wettelijke toetsing. Bij toepassing van het OI2014 dient de gebruiker zich ervan bewust te zijn dat optimalisatie van het ontwerp doorgaans mogelijk is. Ondersteuning hierbij kan geboden worden door het Kennisplatform Risicobenadering: kpr@rws.nl.
Lopende ontwikkelingen in onder andere het WTI2017 zorgen ervoor dat er komende jaren steeds nieuwe kennis beschikbaar komt. Indien mogelijk wordt dit OI hiermee aangescherpt. Uiteindelijk komt zowel de overstromingskansbe-nadering als de nieuw ontwikkelde kennis samen in het OI2018.
Datum Juli 2015
Status Concept
agendapunt 5
ENW-T-15-37
Colofon
Uitgegeven door Rijkswaterstaat Water, Verkeer en Leefomgeving Informatie www.helpdeskwater.nl
Telefoon 0800 - 65 92 837
Uitgevoerd door RWS WVL en Kennisplatform Risicobenadering1
Datum Juli 2015
Status Concept 1
Versienummer 2.5
1 op onderdelen is kennis aangeleverd door Deltares
Inhoud
Ten geleide 6
1 Van normgetal naar faalkanseis op doorsnedeniveau 10
2 Ontwerpbelastingen 13 3 Hoogte 16 4 Piping 18 5 Macrostabiliteit 21 6 Langsconstructies 27 7 Bekledingen 31 8 Kunstwerken 32 9 Optimalisatiemogelijkheden 35 10 Tot besluit 38 Literatuur 39 Bijlagen 41
Ten geleide
Op Prinsjesdag 2014 is het Deltaprogramma 2015 door de regering aangeboden aan de Leden der Staten-Generaal. In het Deltaprogramma 2015 stelt de Deltacommis-saris vijf Deltabeslissingen voor, waaronder de Deltabeslissing Waterveiligheid. In de Deltabeslissing Waterveiligheid wordt voorgesteld om over te stappen van de overschrijdingskansbenadering naar de overstromingskansbenadering. De introduc-tie van de overstromingskansbenadering is een fundamentele verandering die door-werkt in de eisen die aan de waterkeringen worden gesteld en de manier van toet-sen en ontwerpen. Nieuwe normspecificaties per dijktraject vormen de basis voor wettelijke verankering van nieuwe overstromingskansnormen in de Waterwet. De normspecificaties uit het Deltaprogramma 2015 zijn overgenomen in het wetsont-werp dat in het voorjaar van 2015 ter inzage heeft gelegen.
Het Rijk streeft ernaar de wettelijke verankering van de voorgestelde, nieuwe nor-men op 1-1-2017 te hebben afgerond. Vanaf dat monor-ment moet conform de over-stromingskansnorm worden ontworpen en getoetst. Voorkomen moet worden dat projecten in het hoogwaterbeschermingsprogramma (HWBP) die voor 2017 worden ontworpen en aangelegd, vroegtijdig worden afgekeurd. Daarom wordt het middels het beschikbaar stellen van deze Handreiking - vooruitlopend op de wettelijke ver-ankering van nieuwe overstromingskansnormen – mogelijk gemaakt al te ontwerpen op basis van de nieuwe norm.
Positie handreiking ten opzichte van bestaande leidraden en technische rapporten Deze handreiking geeft aan hoe met vigerende leidraden, handreikingen en techni-sche rapporten kan worden ontworpen volgens de overstromingskansbenadering. Hierbij is (waar mogelijk) rekening gehouden met de meest recente kennis en in-zichten die zijn ontwikkeld in het kader van de ontwikkeling van het wettelijk toets-instrumentarium WTI2017. Benadrukt wordt dat wanneer in deze handleiding over vigerend wordt gesproken, er gedoeld wordt op de leidraden, handreikingen en technische rapporten die primair zijn ontwikkeld in het kader van het toetsen en ontwerpen van waterkeringen op basis van de overschrijdingskansbenadering. Deze handreiking is vormgegeven als een aanvulling op bestaande leidraden en technische rapporten. Tot voor kort waren alle leidraden en technische rapporten op de ENW website te vinden. Vanwege onderhoud zijn de meeste technische leidraden en rapporten tijdelijk te vinden op http://kennisbank-waterbouw.nl/dicea/TAW-ENW.htm. Tevens wordt gewerkt aan een project om op termijn documenten te ontsluiten via een nieuwe website (titel project: Herstructurering Leidraden en Technische Rapporten).
Doelgroep
Deze handreiking is bedoeld voor de ontwerper die op de hoogte is van de vigerende leidraden en technische rapporten en snel aan de slag wil. De lezer die geïnteres-seerd is in onderbouwingen wordt verwezen naar het Achtergrondrapport
Ontwerp-instrumentarium 2014 [RWS, 2015]. Geïnteresseerden in de uitgangspunten van het
ontwerpproces in het HWBP worden verwezen naar de Handreiking Verkenningen [HWBP, 2014].
Status normen
In bijlage II van het wetsontwerp zijn de normspecificaties voor de primaire kerin-gen opkerin-genomen. Er worden zeven normklassen gehanteerd: 1:300, 1:1.000, 1:3.000, 1:10.000, 1:30.000, 1:100.000 en 1:1.000.000 per jaar. Dit is de over-stromingskans voor het betreffende dijktraject die is afgeleid van het gewenste be-schermingsniveau voor het te beschermen gebied, gebaseerd op de volgende doe-len: voor iedereen in Nederland achter dijken en duinen geldt voor 2050 ten minste een beschermingsniveau van 10-5 per jaar (waarmee de kans op overlijden door een overstroming niet groter dan 1:100.000 per jaar is) en meer bescherming wordt geboden op plaatsen waar sprake kan zijn van:
• grote groepen slachtoffers en/of
• grote economische schade en/of
• ernstige schade door uitval van vitale en kwetsbare infrastructuur van na-tionaal belang.
De normspecificaties die in het wetsontwerp zijn opgenomen hebben de betekenis van signaalwaarden. De voorschriften die in deze handreiking worden genoemd, zijn gebaseerd op de maximaal toelaatbare overstromingskans per traject. Hoe van de normspecificatie (signaalwaarde) tot de maximaal toelaatbare overstromingskans per traject kan worden gekomen, wordt in hoofdstuk 1 toegelicht.
Algemene aanpak
In figuur 1 is schematisch de werkwijze weergegeven om tot een ontwerp te komen. In de tekst onder het schema worden de stappen toegelicht.
Figuur 1: Schema werkwijze Ontwerpinstrumentarium 2014 (OI2014)
Hieronder worden de stappen uit figuur 1 beschreven. 1. Gegevens
Naast de gebruikelijke benodigde gegevens bij het ontwerpen van waterkerin-gen zijn de overstromingskansnorm en de lengte van het dijktraject belangrijke invoerwaarden. De normen en de lengtes van dijktrajecten zijn opgenomen in Bijlage A van dit rapport. De relatie tussen de maximaal toelaatbare overstro-mingskansen per traject en de normgetallen wordt toegelicht in hoofdstuk 1. 2. Ontwerpbelastingen
De ontwerpwaterstand en golfrandvoorwaarden worden standaard bepaald bij een overschrijdingskans die getalsmatig gelijk is aan de maximaal toelaatbare overstromingskans per dijktraject. Alleen bij de bepaling van de benodigde
1 ) G e g e v e n s 2) Ontwerp-belastingen 3a) Faalmechanisme met aangepaste werkwijze 3b) Faalmechanisme zonder aangepaste werkwijze 4) Ontwerp
kruinhoogte en benodigde hoogte van de harde bekleding wordt hier van afge-weken. Voor een nadere toelichting en voorbeelden wordt verwezen naar de hoofdstukken per faalmechanismen en naar bijlage B. In hoofdstuk 2 wordt ver-der ingegaan op de afleiding van de hydraulische ontwerpbelastingen.
3. Faalmechanismen
In het OI2014 zijn voor de faalmechanismen overloop en golfoverslag,
opbar-sten, heave en piping, macrostabiliteit binnen- en buitenwaarts, bekledingen en overloop en golfoverslag en betrouwbaarheid sluiting bij kunstwerken
aanpas-singen gedaan in de aan te houden veiligheidsfactoren (3a). In hoofdstukken 3 t/m 8 worden deze faalmechanismen behandeld. Voor overige faalmechanismen geldt dat de werkwijze overeenkomt met de vigerende ontwerpleidraden (3b). Ontwerpers wordt wel gevraagd om steeds kritisch te beoordelen of de vigeren-de ontwerpleidravigeren-den elementen bevatten die strijdig zijn met vigeren-de fundamenten van de overstromingskansbenadering (bijvoorbeeld definitie uiterste grenstoe-stand). Bij twijfel kan contact worden opgenomen met de Helpdesk Water of het Kennisplatform Risicobenadering.
4. Ontwerp
De waterkering of het waterkerende kunstwerk moet zodanig ontworpen worden dat de kans op bezwijken van de waterkering voldoet aan de overstromings-kansnorm. Deze handreiking omvat alleen veiligheidsfactoren ten behoeve van het waterkeringstechnische ontwerp. Het volledige ontwerpproces is uiteraard veel breder en omvat veel meer aspecten dan alleen de waterkering. Het proces om tot een ontwerp te komen staat beschreven in de Handreiking Verkenning [HWBP, 2014], waarin ook andere nieuwe ontwikkelingen beschreven staan.
Wijzigingen ten opzichte van OI2014 versie 2
In deze versie 3 van het OI2014 zijn de nodige actualisaties, uitbreidingen en ver-beteringen doorgevoerd:
• Actualisatie van het gehele document op de ontwikkelingen in het Deltapro-gramma, leidend tot de voorgestelde normgetallen zoals opgenomen in het Deltaprogramma 2015 en het wetsontwerp.
• De Werkwijze bepaling hydraulische ontwerprandvoorwaarden ten behoeve
van HWBP 2015 projecten (Deltares, maart 2015) is aangepast. De
belang-rijkste wijzigingen zijn:
o Opnemen van GRADE-afvoerstatistiek in de hydraulische randvoor-waardendatabases voor de rivieren.
o De onzekerheidstoeslag in de kustgebieden staat ter discussie bin-nen het WTI2017 en kan in deze versie van het OI2014 daarom nog niet afgegeven worden.
Let op: in de overstromingskansbenadering gaat het nadrukkelijk om de kans op het verlies van het waterkerend vermogen, met een overstroming tot gevolg (uiterste grenstoestand). Dit is anders dan de vigerende veiligheidsfilosofie, waarbij het uitgangspunt is dat de ontwerpwaterstand veilig gekeerd dient te worden. Hierdoor zijn de vigerende ontwerpregels veelal gebaseerd op criteria die verband houden met het begin van falen. Dit betekent dat een bepaald crite-rium (bijvoorbeeld schade aan de bekleding op kruin en binnentalud) niet mag worden overschreden. Reststerkte wordt hierbij niet meegenomen, tenzij de mate hiervan gekwantificeerd kan worden. In de overstromingskansbenadering is dit nadrukkelijk anders.
• De wijze waarop de sterktefactor voor piping is bepaald stond niet correct vermeld in versie 2 van het OI2014; dit is in deze versie hersteld.
• Op diverse plaatsen zijn teksten verduidelijkt en is nadere toelichting gege-ven. Ook is waar mogelijk nieuwe kennis toepasbaar gemaakt en zijn enkele ontbrekende zaken toegevoegd.
• De belangrijkste toevoegingen zijn:
o Toelichting op vertaling normgetal naar maximaal toelaatbare over-stromingskans per dijktraject.
o Voor langsconstructies is een werkwijze toegevoegd.
o Voor critical state rekenen bij het faalmechanisme macrostabiliteit worden handvatten gegeven.
o Toelichting op bepaling lengte-effectfactoren bij kunstwerken. o Optimalisatiemogelijkheden aangaande de faalkansbegroting,
me-chanismegevoelige lengte en het toelaatbaar overslagdebiet worden nader uitgewerkt.
Verwachte nieuwe kennis
Lopende ontwikkelingen in onder andere het WTI2017 zorgen ervoor dat er komen-de jaren nieuwe kennis beschikbaar komt. Het is hierdoor niet mogelijk om het OI permanent up to date te houden. Daarom wordt ernaar gestreefd nieuwe kennis zoveel als mogelijk via de Helpdesk Water ter beschikking te stellen, vooruitlopend op een formele update van het OI. Zo wordt in de loop van 2015 onder andere op de volgende punten kennisontwikkeling verwacht:
• Nieuwe formule voor de sterktefactor voor piping.
• Nadere uitwerking van het stappenplan voor macrostabiliteit.
• Nieuwe factor voor opbarsten.
• Vaststellen onzekerheidstoeslag kustgebieden.
Overzicht aspecten in deze Handreiking
In onderstaande tabel is een overzicht gegeven van de aspecten die in deze Hand-reiking worden behandeld.
Aspect Locatie
Van normgetal naar faalkanseis Hoofdstuk 1 Ontwerpbelastingen Hoofdstuk 2 Bepalen benodigde kruinhoogte Hoofdstuk 3
Piping Hoofdstuk 4 Macrostabiliteit Hoofdstuk 5 Langsconstructies Hoofdstuk 6 Bekledingen Hoofdstuk 7 Kunstwerken Hoofdstuk 8 Optimalisatiemogelijkheden Hoofdstuk 9 Tot besluit Hoofdstuk 10
1
Van normgetal naar faalkanseis op doorsnedeniveau
Van normgetal naar maximaal toelaatbare overstromingskans
Vooruitlopend op de wettelijke verankering van nieuwe overstromingskansnormen in de Waterwet zijn in het Deltaprogramma 2015 nieuwe normspecificaties per dijktra-ject gegeven. Het versterken van een kering kost enkele jaren. Pas bij overschrij-ding van de norm ontstaat een grondslag voor de verlening van een subsidie voor versterking. Om tijdig met verkenningen en versterkingen te kunnen starten zijn bij de bepaling van de normspecificaties uit het Deltaprogramma 2015 veilige marges aangehouden. Na overschrijding van de normspecificaties uit het Deltaprogramma 2015 is er nog voldoende tijd om in te grijpen, voordat de maximaal toelaatbare overstromingskans wordt overschreden. De normspecificaties uit DP2015 hebben dus de betekenis van signaalwaarden. In bijlage D wordt nader ingegaan op de be-tekenis van de norm.
Voor het opstellen van een ontwerp is het echter nodig om te weten aan welke overstromingskans de kering uiteindelijk dient te voldoen, dus wat de maximaal toelaatbare overstromingskans voor een dijktraject is. De maximaal toelaatbare overstromingskans voor een dijktraject is een factor 3 groter dan de normspecifica-tie uit DP2015, waarbij wordt afgerond op de dichtstbijzijnde normklasse. Voor duin-trajecten is de maximaal toelaatbare overstromingskans gelijk aan de normspecifi-catie uit DP2015. Voor trajecten waarin zowel dijken als duinen voorkomen geldt hetzelfde als voor dijktrajecten vanuit de gedachte dat de duintrajecten nauwelijks bijdragen aan de overstromingskans van het traject.
Stel de normspecificatie van een dijktraject uit DP2015 is 1/10.000 per jaar. De maximaal toelaatbare overstromingskans is dan 1/10.000 x 3 = 1/3.333 per jaar. Dit mag worden afgerond op de dichtstbijzijnde normklasse van 1/3.000 per jaar. Voor een duintraject met normspecificatie uit DP2015 van 1/10.000 per jaar is de maximaal toelaatbare overstromingskans 1/10.000 per jaar.
Omwille van eenvoud is de maximaal toelaatbare overstromingskans voor zowel ontwerpen als toetsen dezelfde. Het verschil tussen ontwerpen en toetsen zit voor-alsnog alleen in de tijdshorizon en hiermee de hydraulische randvoorwaarden die worden opgelegd. De hydraulische randvoorwaarden zijn voor ontwerpen strenger dan voor toetsen omdat een grotere toeslag vanwege klimaatverandering wordt opgelegd. Gelet op de conservatieve insteek van het ontwerpinstrumentarium wordt verwacht dat aanvullende toeslagen vooralsnog niet nodig zijn. Ook de omgang met zettingen en veroudering is bij toetsen overigens anders dan bij ontwerpen.
Bepalen faalkanseis op doorsnedeniveau
De faalkanseis die per doorsnede aan een faalmechanisme wordt gesteld kan als volgt worden bepaald
N
P
P
eisdsnω
⋅
=
max , waarinPeis,dsn Faalkanseis die per doorsnede aan een faalmechanisme wordt gesteld (per jaar)
ω
Faalkansruimtefactor voor het betreffende faalmechanisme (-)N Lengte-effectfactor (-) Faalkansruimtefactor
ω
De faalkansruimtefactor
ω
is per faalmechanisme weergegeven in tabel 1. In speci-fieke gevallen kan onderbouwd afgeweken worden van de defaultwaarden. Hier worden in hoofdstuk 8 aanwijzingen voor gegeven.Tabel 1: Faalkansruimtefactor
ω
per faalmechanisme [Jongejan, 2013].Type waterkering
Faalmechanisme Type traject
Zandige kust Overig (dijken) Dijk Overloop en golfoverslaga,b 0,0 0,24
Opbarsten en piping 0,0 0,24
Macrostabiliteit binnenwaarts 0,0 0,04 Beschadiging bekleding en erosie 0,0 0,10
Kunstwerk Niet sluiten 0,0 0,04
Piping 0,0 0,02
Constructief falen 0,0 0,02
Duin Duinafslag 0,70 0,0 / 0,10c
Overig 0,30 0,30 / 0,20
Totaal 1,0 1,0
a Het faalmechanisme verweking is niet meegewogen bij de bepaling van de toelaatba-re faalkansbijdrage van overloop en golfoverslag.
b Overloop en golfoverslag bij kunstwerken is samengevoegd met overloop en golfover-slag bij dijken vanwege de zeer sterke ruimtelijke correlaties tussen deze faalmecha-nismen bij kunstwerken en dijkvakken met dezelfde oriëntatie.
c Voor dijktrajecten die voor een gedeelte uit duinen bestaan, zal duinafslag vaak een relatief kleine faalkansbijdrage leveren. Daarom wordt in dergelijke gevallen 10% van de post ‘overig’ toegewezen aan duinafslag. Dit voorkomt dat er voor dergelijke situa-ties een geheel nieuwe faalkansbegroting moet worden gehanteerd.
N-factor
De lengte-effectfactor N is een maat is voor het lengte-effect of het aantal kunst-werken in een dijktraject. Voor de geotechnische faalmechanismen macrostabiliteit
binnenwaarts en piping wordt de factor N als volgt bepaald:
b
L
a
N
=
1
+
⋅
trajectwaarin
a Fractie van de lengte van het traject dat gevoelig is voor het betreffende faalmechanisme (-)
b Lengte van onafhankelijke, equivalente vakken voor het betreffende faalme-chanisme (m)
Ltraject Lengte van het dijktraject waarop de norm van toepassing is (m)
In tabel 2 is een overzicht gegeven van de defaultwaarden van de parameters a en
Tabel 2: Parameters a en b ter bepaling van de faalkanseis voor de faalme-chanismen piping en macrostabiliteit binnenwaarts
Faalmechanisme Watersysteem (piping) of materiaalmodel (macrostabiliteit)
Parameter a [-]
fractie van de lengte gevoelig voor faalme-chanisme
Parameter b [m]
lengte van onafhankelij-ke, equivalente vakken
Piping Bovenrivieren 0,90 300 Overig 0,40 300 Macrostabiliteit CSSM 0,50 50 Mohr-Coulomb 0,033 50
De lengte van elk dijktraject Ltraject is te vinden in bijlage A (overgenomen uit het document 'Werkgetallen normspecificatie per dijktraject v12_september2014' (www.hoogwaterbeschermingsprogramma.nl).
Voor de overige faalmechanismen (met uitzondering van falen bekleding) wordt in het betreffende hoofdstuk aangegeven hoe de waarde van N bepaald moet worden. Samengevat komt dit neer op de volgende N-waarden:
Tabel 3: N-waarden ter bepaling van de faalkanseis voor de overige faalme-chanismen
Faalmechanisme N-waarde
Hoogte (zowel dijken als kunstwerken)
Trajectafhankelijke maat voor lengte-effect met waarde 1, 2 of 3 (zie bijlage A voor waarde per dijktraject)
Betrouwbaarheid sluiting
Fractie van de faalkansruimte voor betrouwbaarheid sluiting die voor een nieuw of te verbeteren kunstwerk beschikbaar is. Ga in eerste instantie uit van het aantal kunstwerken in het dijktraject waar betrouwbaarheid sluiting een relevant aspect is met een maximum van N = 10.
Piping kunstwerken
Alleen van toepassing indien model van Sellmeijer gebruikt wordt. Ga in eerste instantie uit van het aantal kunstwerken in het dijktraject waar piping een relevant aspect is met een maximum van N = 10.
Op basis hiervan zijn in bijlage A voor alle dijktrajecten de faalkanseisen op door-snedeniveau bepaald voor alle faalmechanismen bij de default waarden voor de faalkansbegroting uit tabel 1.
Alleen voor bekledingen wordt de lengte-effectfactor niet expliciet in rekening ge-bracht. In realiteit is er wel sprake van een lengte-effect. In de semi-probabilistische benadering zoals opgenomen in de vigerende voorschriften zit (onder andere) dit lengte-effect echter verwerkt in de aan te houden veiligheidsfactor.
2
Ontwerpbelastingen
Werkwijze bepaling hydraulische ontwerprandvoorwaarden
In het document Werkwijze bepaling hydraulische ontwerprandvoorwaarden ten
behoeve van HWBP 2015 projecten (Deltares, maart 2015) is per watersysteem
aangegeven hoe de hydraulische ontwerprandvoorwaarden dienen te worden be-paald. Voor de berekening van de hydraulische ontwerprandvoorwaarden zijn Hy-dra-modellen beschikbaar. Voor de vigerende versies van de Hydramodellen wordt verwezen naar Werkwijze bepaling hydraulische ontwerprandvoorwaarden. Dit do-cument is te vinden op www.hoogwaterbeschermingsprogramma.nl.
Voor elk van deze Hydra-modellen zijn zogenaamde databases fysica beschikbaar waarin de gebiedsinformatie is opgenomen. Standaard worden de Hydra-modellen beschikbaar gesteld met databases HR2006, Deltamodel of WTI2011. Naast deze databases zijn er ook databases beschikbaar waarin gebiedsingrepen zijn verwerkt, bijvoorbeeld alle Ruimte voor de Rivier ingrepen. Afhankelijk van het watersysteem en de planperiode dient de bijbehorende database te worden opgevraagd en ge-bruikt in combinatie met het vigerende Hydra-model. Voor vragen over en uitleve-ring van de databases kan contact worden opgenomen met Helpdesk Water (www.helpdeskwater.nl).
De afleiding van de ontwerprandvoorwaarden verschilt voor verschillende belasting-typen (o.a. het ontwerppeil en het hydraulisch belastingniveau) en verschillende watersystemen. Over het algemeen dienen de volgende stappen te worden gezet: 1 De eerste stap is het ophalen van een hydraulische database (database fysica)
waarin voor een gebied (bijvoorbeeld het bovenrivierengebied) op een aantal uitvoerlocaties de waterstanden aan de teen van de dijk zijn gegeven. 2 Indien relevant, aanpassen van de statistiek en ophalen van andere
gebiedsin-formatie welke als input dient voor het Hydra-model voor het beschouwde wa-tersysteem. Deze aanpassing is alleen mogelijk onder bepaalde restricties. Voorbeelden zijn het toepassen van de statistiek uit GRADE of het aanpassen van een dijknormaal op een zekere rekenlocatie.
3 Afleiden hydraulische randvoorwaarden met behulp van het Hydra-model voor het beschouwde watersysteem en de aangepaste input.
4 Correctie van de hydraulische randvoorwaarden voor klimaatverandering (in-dien niet reeds in het Hydra-model meegenomen) en gebiedsinformatie welke niet aangepast kan worden in het Hydra-model.
5 Correctie van de hydraulische randvoorwaarden met een onzekerheidstoeslag. Bij de hydraulische randvoorwaarden die per uitvoerlocatie worden berekend hoort een bepaalde waarde van een zogeheten stochastische variabele (onzekere groot-heid). De relevante stochastische variabelen hangen af van het type gebied waar-voor het Hydra-model wordt ingezet. In het benedenrivierengebied zijn er meestal tenminste drie stochastische variabelen (zeewaterstand, rivierafvoer en faalkans stormvloedkering) in de database, in het bovenrivierengebied maar één (bijvoor-beeld de piekafvoer bij Lobith). Soms is wind een extra stochastische variabele in de database. Vaak wordt de wind alleen in de Hydra-statistiek meegenomen.
Voor een uitgebreidere beschrijving van het bepalen van de hydraulische randvoor-waarden en een toelichting op bovenstaande stappen wordt verwezen naar de
Werkwijze bepaling hydraulische ontwerprandvoorwaarden.
Klimaatverandering
Onderdeel van het bepalen van de ontwerprandvoorwaarden is het rekening houden met het verwachte effect van klimaatverandering (zeespiegelstijging, meerpeilstij-ging en/of toename rivierafvoer) gedurende de geplande levensduur. Voor alle pro-jecten wordt het klimaatscenario W+ (KNMI, 2006) aangeleverd, dit komt overeen met de klimaatopgave binnen de Deltascenario’s Stoom en Warm (Deltares, 2011). Robuustheidstoeslag of onzekerheidstoeslag
Bij het bepalen van de ontwerprandvoorwaarden dient een robuustheidstoeslag te worden meegenomen. In het OI2014 is het beter te spreken van een onzekerheids-toeslag: deze dient om de effecten van onzekerheden in het model en de statistiek te verdisconteren in de hydraulische belastingen. In de Werkwijze bepaling
hydrauli-sche ontwerprandvoorwaarden zijn de meest recente onzekerheidstoeslagen
gege-ven voor diverse watersystemen in Nederland. In dit document wordt tegege-vens uitge-breider ingegaan op de achtergrond en afleiding van de onzekerheidstoeslag. In tabel 4 is dit samengevat.
De in de Werkwijze bepaling hydraulische ontwerprandvoorwaarden bepaalde toe-slag voor statistische en modelonzekerheden op waterstanden en golfbelasting is groter dan voorheen omdat er nu ook met statistische onzekerheden rekening wordt gehouden. Voorheen gebeurde dit niet. Gebruik van de onzekerheidstoeslag is al-leen bedoeld voor nieuwe HWBP projecten in de MIRT-verkenningsfase of daarna. In tabel 4 is samengevat welke onzekerheidstoeslag toegepast moet worden voor verschillende watersystemen. Ter vergelijking is ook de vigerende robuustheidstoe-slag gegeven zoals deze in 2009 is afgeleid. De vigerende robuustheidstoerobuustheidstoe-slag is bedoeld om onzekerheden in de waterstand op te vangen, maar kan ook andere onzekerheden opvangen zoals onzekerheden in de golfoploop (ref: TROB). Deze onzekerheden in de waterstand zijn in het TROB niet nader gespecificeerd, maar omvatten in ieder geval niet de statistische onzekerheden.
Tabel 4: Robuustheidstoeslag / onzekerheidstoeslag per watersysteem
Watersysteem Parameter
Robuustheids-toeslag 2009 Onzekerheidstoe-slag OI2014v3 Rivieren (inclusief rivieren in benedenrivierengebied) Waterstand + 0,30m + 0,30m Meren (inclusief Ketelmeer) Waterstand Golfhoogte (H m,0) Golfperiode (Tm-1,0) + 0,20m + 10% + 10% + 0,40m + 10% + 10% Brede wateren in
bene-denrivierengebied (o.a. Haringvliet, Hollandsch Diep) Waterstand Golfhoogte (Hm,0) Golfperiode (Tm-1,0) + 0,20m + 10% + 10% + 0,40m + 10% + 10%
Watersysteem Parameter Robuustheids-toeslag 2009 Onzekerheidstoe-slag OI2014v3 Waddenzee en Kust, Westerschelde en Oos-terschelde Waterstand Golfhoogte (H m,0) Golfperiode (T m-1,0) + 0,10m + 10% + 10% n.t.b.* + 10% + 10%
* Op basis van de nieuwste kennis uit WTI2017 wordt overwogen de onzekerheidstoeslag voor de kustgebieden behoorlijk te verhogen. Hierover wordt echter eerst binnen het WTI2017 nog een discussie gevoerd. Derhalve wordt deze onzekerheidstoeslag aangegeven als “nader te bepalen”. Zolang de toeslag nog niet nader bekend is wordt de toeslag uit OI2014-vs2 gehan-teerd, te weten +0.40m. Neem in voorkomende gevallen contact op met Helpdesk Water (www.helpdeskwater.nl).
Ontwerpwaterstanden per faalmechanisme
De ontwerpwaterstand is voor alle faalmechanismen behalve overloop en golfover-slag gelijk aan de waterstand met een overschrijdingskans die getalsmatig gelijk is aan de maximaal toelaatbare overstromingskans per dijktraject. Alleen bij de bepa-ling van de benodigde kruinhoogte en de benodigde hoogte van de harde bekleding wordt hier van afgeweken en moet de overschrijdingskans van de rekenwaarde van het kritieke overslagdebiet kleiner zijn dan de getalswaarde van de faalkanseis op doorsnedeniveau (zie formule 3.1). In de ontwerpwaterstand is voor alle faalmecha-nismen de onzekerheidstoeslag opgenomen; de onzekerheidstoeslag op de golf-hoogte en golfperiode wordt alleen in rekening gebracht bij die faalmechanismen waarvoor de golfcondities relevant zijn. Voor een nadere toelichting en voorbeelden wordt verwezen naar de hoofdstukken per faalmechanisme en bijlage B.
Let op in het Rivierengebied
In het rivierengebied zijn rivierverruimende maatregelen mogelijk een alternatief voor dijkverzwaring. Bij het ontwerp dient, waar zinvol en doelmatig, rekening te worden gehouden met toekomstige mogelijkheden voor rivierverruiming. Voorko-men moet worden dat met (mogelijk dure) dijkverbeteringen op de korte termijn de optie van een (mogelijk goedkopere) rivierinrichting op de lange termijn overbodig wordt gemaakt. In de “Hoofdlijnen voorkeurstrategie Rivieren” wordt dit als volgt benoemd: “Daarbij dient niet uit het oog te worden verloren dat HWBP projecten
veelal urgent zijn en niet moeten worden vertraagd door onduidelijkheid over lange termijn voorkeurstrategie. Maar anderzijds dient de aanpak van de HWBP-opgave op korte termijn de voorkeur voor rivierverruiming op de langere termijn niet on-mogelijk (lees: onnodig) te maken en aan te sluiten bij de ambities om de watervei-ligheidsopgave in samenhang met andere ruimtelijke ontwikkelingen aan te pak-ken.”
Nadere ondersteuning
Indien er naast de Werkwijze bepaling hydraulische ontwerprandvoorwaarden nog aanvullende informatie of uitleg noodzakelijk is, bijvoorbeeld omtrent de Hydra-modellen of beschikbare databases met fysische gegevens, dan kan contact op wor-den genomen met Helpdesk Water (www.helpdeskwater.nl).
3
Hoogte
Dit hoofdstuk geeft aan op welke wijze de minimaal benodigde kruinhoogte moet worden bepaald. De kruinhoogte dient dusdanig te worden bepaald dat de over-schrijdingskans van de rekenwaarde van het kritieke overslagdebiet kleiner is dan de getalswaarde van de faalkanseis op doorsnedeniveau:
, ,
=
∙(3.1)
waarin
Peis,dsn,HT Faalkanseis die per doorsnede aan het faalmechanisme overloop en
golf-overslag wordt gesteld (per jaar)
Pmax Maximaal toelaatbare overstromingskans van het dijktraject (per jaar)
ω
ΗΤ Faalkansruimtefactor voor falen door golfoverslag (0,24) (-)NHT Lengte-effectfactor voor het faalmechanisme overloop en golfoverslag (-) De lengte-effectfactor NHT varieert per dijktraject tussen 1 en 3, voor de
getals-waarden per dijktraject wordt verwezen naar bijlage A. In bijlage E is een toelichting op het lengte-effect opgenomen.
In tabel 5 zijn de te hanteren rekenwaarden van het kritieke overslagdebiet opge-nomen. Deze rekenwaarden mogen alleen gehanteerd worden in toetssituaties als wordt voldaan aan de eisen die in de eerste kolom staan vermeld. Voor ontwerpen dienen de eisen uit de vigerende leidraden gehanteerd te worden.
Tabel 5: Overzicht rekenwaarden voor het kritieke overslagdebiet
Aanvullende eisen aan het binnentalud Rekenwaarde kritiek overslagdebiet
• Gesloten zode
• Kleilaagdikte groter dan 0,4m of taludhelling flauwer dan 1:4
• Grootte van objecten (of beschadigingen) kleiner dan 0,15m
• Controle op afschuiven bekleding en binnen-talud verplicht
10 l/s per m (bij Hs<3m)a
• Gesloten zode of open zode op kleilaagdikte van minimaal 0,4m of taludhelling flauwer dan 1:4
• Controle op afschuiven bekleding en binnen-talud verplicht
5 l/s per m (bij Hs=2-3m)a 10 l/s per m (bij Hs<2m)
Geen 0,1 l/s per m
Argumentatie: geen overslag toege-staan. Rekenwaarde als praktisch criteri-um bij fragmentarische zode.
Een gesloten zode is een op het oog gesloten grasmat, zonder grote (0,15 m x 0,15 m) open plekken2. Ga uit van een open zode bij twijfel over de realisatie van een blijvend gesloten
zode (let bijv. op ervaringen uit verleden).
a Bij Hs > 3m dient advies over de lokaal te hanteren kritieke overslagdebieten
inge-wonnen te worden bij de Helpdesk Water (www.helpdeskwater.nl).
2 Een nadere beschrijving van de termen ‘gesloten zode’ en ‘open zode’ is te vinden op pagina 76 van Handreiking Toetsen Grasbekledingen op Dijken t.b.v. het opstellen van het beheerdersoordeel (BO) in de verlengde derde toets-ronde d.d. 25-10-2012
Opgemerkt wordt dat ook een groter overslagdebiet mag worden gehanteerd dan in tabel 5 staat vermeld, indien de ontwerper aannemelijk kan maken dat een groter overslagdebiet kan worden toegestaan zonder dat de kering faalt. Bijzondere aan-dacht is vereist bij discontinuïteiten en overgangen. Ontwerpers dienen er zorg voor te dragen dat hier geen lokale zwakke plekken ontstaan.
De kans op overschrijding van een bepaald kritiek overslagdebiet kan worden bere-kend met behulp van de Hydra-modellen.
Let op: in de overstromingskansbenadering gaat het nadrukkelijk om de kans op bezwijken van de waterkering. De getalswaarden voor de kritieke overslagdebieten uit tabel 5 horen dus bij een situatie waarbij de dijk daadwerkelijk zou falen. Hier-door kan een beduidend groter overslagdebiet worden gehanteerd in vergelijking met de vigerende ontwerppraktijk op basis van overschrijdingskansnormen (overbe-lastingbenadering). Wel moet de ontwerper zich ervan bewust zijn dat de kerende hoogte en de bijbehorende kansen op relatief grote overslagdebieten van invloed zijn op de schematisatie voor het faalmechanisme macrostabiliteit. Hiervoor wordt verwezen naar hoofdstuk 5.
Eisen aan begaanbaarheid, waterbezwaar binnendijks, zoutbezwaar et cetera kun-nen een rol spelen bij de vaststelling van het toelaatbaar overslagdebiet. Hierbij dient echter bedacht te worden dat deze eisen niet gekoppeld moeten worden aan de faalkanseis die hoort bij de normspecificatie. Immers, de norm is vastgesteld met het uitgangspunt dat falen gelijk staat aan het optreden van een overstroming. On-der de condities waarbij een dijk faalt hoeft een dijk niet meer inspecteerbaar te zijn en doet het zout-/waterbezwaar ook niet meer ter zake. Voor deze aspecten hoeven dus ook niet dezelfde betrouwbaarheidseisen te worden gehanteerd als voor het verlies van waterkerend vermogen. Het is aan de ontwerper om reële eisen op te stellen aangaande begaanbaarheid, waterbezwaar binnendijks, zoutbezwaar et cete-ra.
Tot slot wordt bij gebruik van het OI2014 bij de kruinhoogtebepaling geen waak-hoogte meer toegepast, omdat hiermee een veilige marge wordt geïntroduceerd die feitelijk zou betekenen dat de faalkans kleiner wordt dan strikt genomen is vereist.
Stel de normspecificatie van een dijktraject uit DP2015 is 1/10.000 per jaar. De maximaal toelaatbare overstromingskans is dan 1/10.000 x 3 = 1/3.333 per jaar. Dit wordt afgerond op de dichtstbijzijnde normklasse van 1/3.000 per jaar. In de faalkansbegroting is voor golfoverslag een ruimte van 24% aangehouden. De faal-kanseis voor golfoverslag is dus 0,24 x 1/3.000 = 1/12.500 per jaar. Indien voor het bewuste traject geldt N=2 (zie Bijlage A), dan is de faalkanseis voor golfover-slag op doorsnedeniveau gelijk aan 1/12.500 / 2 = 1/25.000 per jaar. Stel verder dat is voldaan aan de voorwaarden om te mogen rekenen met een kritiek golfover-slagdebiet van 5 l/s/m. De dijk dient dan zodanig te worden gedimensioneerd dat de kans op overschrijding van een overslagdebiet van 5/l/s/m kleiner is dan 1/25.000 per jaar.
4
Piping
Tot op heden worden bij het faalmechanisme piping voor dijken zonder verticale elementen (zoals kwelschermen) slechts de deelfaalmechanismen opbarsten van de binnendijkse deklaag en terugschrijdende (interne) erosie in de watervoerende zandlaag beschouwd. In WTI2017 wordt ook het deelfaalmechanisme heave opge-nomen voor dijken met een deklaag aan de landzijde. Als gevolg van nieuwe inzich-ten omtrent de fluïdisatie van het zand op het moment van opbarsinzich-ten van de dek-laag is er nog discussie lopende omtrent de te hanteren waarde voor de kritieke gradiënt. Daarom wordt heave in deze versie van het OI2014 vooralsnog niet mee-genomen.
Omgang met piping
De weerstand tegen het deelfaalmechanisme piping dient te worden bepaald met het aangepaste rekenmodel van Sellmeijer [Förster et al, 2012]. Dit rekenmodel kan worden toegepast met een analytische formule of in een eindige elementen model, waarin ook tijdsafhankelijkheid en lokale heterogeniteiten meegenomen kunnen worden. Bij het bepalen van de benodigde kwelweglengte dienen de volgende vei-ligheidsfactoren te worden toegepast op het kritieke verval:
γmp Partiële factor voor de model- en parameteronzekerheid van het deelfaalme-chanisme piping (sterktefactor), deze is voor het OI2014 afhankelijk van de gestelde betrouwbaarheidseis. Deze factor vervangt de partiële weerstands-factor γn uit [Deltares, 2012].
γb Partiële factor voor de onzekerheid over de ondergrondopbouw en de wa-ter(over)spanningen (schematiseringfactor) bij het deelfaalmechanisme piping.
Bepaling sterktefactor voor piping
De geëiste betrouwbaarheidsindex (βeis,dsn) voor een doorsnede volgt uit de faal-kanseis per doorsnede volgens:
,
= −
(
,)
(4.1)Hierin is Φ-1 de inverse van de standaardnormale verdeling.
In een studie voor het WTI2011 zijn veiligheidsfactoren voor het aangepaste re-kenmodel van Sellmeijer bepaald [Lopez de la Cruz et al., 2010]. Daarbij is rekening gehouden met maximaal toelaatbare overstromingskansen van 1/1.250 per jaar in het rivierengebied. Gelet op de normspecificaties moeten de veiligheidsfactoren ook bij strengere overstromingskansnormen voldoende veiligheid bieden. Op basis van de berekeningsresultaten uit Lopez de la Cruz et al. [2010] wordt de volgende vei-ligheidsfactor voorgesteld:
= 0,8
,− 2,4
waarbij 1,2 < γmp (4.2)waarin
γmp Sterktefactor voor het deelfaalmechanisme piping (-)
βeis,dsn Geëiste betrouwbaarheidsindex voor een doorsnede (-)
In bijlage A is een overzicht gegeven van de aan te houden waarde van de sterkte-factor γmp per dijktraject. Opgemerkt wordt dat momenteel gewerkt wordt aan een
nieuwe kalibratiestudie ten behoeve van WTI 2017. Bovenstaande formule kan dus nog wijzigen en moet gezien worden als ‘best beschikbare formule’. De kalibratie-studie is naar verwachting eind 2015 gereed. De resultaten uit deze kalibratiekalibratie-studie vertonen een regionaal sterk wisselend beeld. Vooral voor situaties zonder afdek-kend pakket of een dun afdekafdek-kend pakket rondom het IJsselmeer, het Markermeer, in de Vechtdelta en de IJsseldelta wordt geadviseerd rekening te houden met de gevoeligheid voor een hogere factor. Voor het bovenrivierengebied en het Wadden-gebied lijkt formule 4.2 passend en voor het benedenrivierenWadden-gebied en langs de Westerschelde te streng. Voor het benedenrivierengebied en langs de Westerschelde wordt geadviseerd rekening te houden met de gevoeligheid voor een lagere factor.
Omgang met schematiseringonzekerheid
Voor de omgang met schematiseringonzekerheid (factor γb ) dient het Technisch
Rapport Grondmechanisch Schematiseren (TRGS) [Calle, 2011] gevolgd te worden.
Op basis van dit rapport kan de schematiseringsfactor worden bepaald waarvan de waarde uiteen kan lopen van 1,0 tot ruim 1,3.
Omgang met Opbarsten
Overeenkomstig Eurocode 9997-1 [NEN, 2012] dient voor het ontwerp bij een toets op opbarsten in principe een factor op de belastingen te worden toegepast conform de waarden in Tabel 6. De eindtoets dient te voldoen aan een waarde 1,0. Dit be-treft een overall-toetsing, waarbij géén schematiseringsfactor hoeft worden toege-past.
Tabel 6: Partiële factoren op belastingen (γF)
Belasting Symbool Waarde
Blijvend Ongunstiga Gunstigb γG;dst γG;std 1,0 0,9 Veranderlijk Ongunstiga γ Q;dst 1,5 a Aandrijvend b Weerstandbiedend
Op het gewicht van de grond dient dus een factor 0,9 te worden toegepast, op het permanente deel van de waterdruk een factor 1,0 en alleen op het variabele deel van de waterdruk een factor 1,5. Dit is te schrijven als:
(
)
, , , , , , ,0, 9
1, 0
1, 0
(
) 1, 5
(
)
nat w x w z x GHW p x w z x MHW z x GHWd
gronddruk
waterdruk
h
γ
γ
γ ϕ
γ ϕ
ϕ
−
=
≥
−
+
−
(4.3) waarindx dikte deklaag in de opbarstzone (m)
hp,x polderpeil in de opbarstzone, waarbij hp gelijk aan of hoger is dan het maaiveld ter plaatse3 (m NAP)
γnat nat volumegewicht (kN/m3)
γw volumegewicht van water (kN/m3)
3 Onder maatgevende omstandigheden zal de kwelstroom dusdanig kunnen zijn dat nabij opbarsten met een verza-digde situatie rekening gehouden dient te worden (zoals ook vermeld in het Technisch Rapport Zandmeevoerende Wellen (TAW, 1999)).
φz,x,GHW stijghoogte in de opbarstzone in de watervoerende laag bij het gemiddelde jaarlijkse hoogwater (m NAP)
φz,x,MHW stijghoogte in de opbarstzone in de watervoerende laag bij maatgevende omstandigheden (m NAP)
Voor het gewicht van de deklaag die uit meerdere lagen bestaat kan uiteraard wor-den uitgegaan van een sommatie van de gewichten van de onderscheiwor-den grondla-gen.
De formulering uit de Eurocode is afgeleid voor opbarstsituaties bij bouwputten, waar metingen doorgaans ontbreken. Binnen dit ontwerpinstrumentarium kan met een lagere factor van 1,2 (i.p.v. 1,5) worden gerekend voor het variabele deel van de waterdruk indien er metingen beschikbaar zijn bij een historische hoogwater-stand, volgens:
(
)
, , , , , , ,0, 9
1, 0
1, 0
(
) 1, 2
(
)
nat w x w z x HHW p x w z x MHW z x HHWd
gronddruk
waterdruk
h
γ
γ
γ ϕ
γ ϕ
ϕ
−
=
≥
−
+
−
(4.4)met in aanvulling op de eerder gebruikte symbolen:
φz,x,HHW stijghoogte in de opbarstzone in de watervoerende laag bij het historische hoogwater waarbij metingen beschikbaar zijn (m NAP)
In een specifieke situatie mag de gunstigste van beide formuleringen worden ge-bruikt.
Opgemerkt wordt dat bij een kleine demping, φz,x,MHW is niet veel kleiner dan MHW (φz,x=0,MHW), het voor kan komen dat als gevolg van de partiële factoren de stijg-hoogte met veiligheid hoger is dan MHW. In die gevallen geldt:
(
)
,x 0, ,0,9
1, 0
(
)
nat w x w z MHW p xd
gronddruk
waterdruk
h
γ
γ
γ ϕ
=−
=
≥
−
(4.5)5
Macrostabiliteit
Het ontwerpinstrumentarium 2014 bevat aanpassingen in de richtlijnen voor beoor-delingen van de binnenwaartse en buitenwaartse macrostabiliteit.
5.1 Materiaalmodel
DGRW is voornemens om voor macrostabiliteit-analyses over te stappen van het huidige Mohr-Coulomb model naar het Critical State Soil Model (CSSM). Het CSSM model wordt vaak ook wel aangeduid als ongedraineerd rekenen voor klei en veen. Deze bijbehorende werkwijze wordt op dit moment binnen het WTI2017 verder uit-gewerkt en is al ver gevorderd.
Het toepassen van het CSSM-materiaalmodel houdt in het kort het volgende in:
• De toepassing van het Critical State Soil Mechanics (CSSM) model en de SHAN-SEP techniek voor het karakteriseren van het gedrag van grond (zowel zware klei, organische klei, veen en zand), in plaats van het Mohr-Coulomb model.
• Het maken van onderscheid tussen gedraineerd grondgedrag en ongedraineerd grondgedrag. Bij grondsoorten met een hoge doorlatendheid, zoals zand, kan drainage plaatsvinden tijdens afschuiven (taludinstabiliteit) en is sprake van ge-draineerd grondgedrag. Bij grondsoorten met een lage doorlatendheid, zoals klei en veen, vindt weinig of geen drainage plaats tijdens afschuiven en is sprake van ongedraineerd grondgedrag.
• Het in rekening brengen van de in situ toestand van de grond via de grensspan-ning. Daarbij wordt onderscheid gemaakt tussen normaal geconsolideerd grond-gedrag en overgeconsolideerd grondgrond-gedrag.
• Het rekenen met de bezwijksterkte van grond (ultimate state) in plaats van sterkte bij een kleine vervorming in laboratoriumproeven.
• Het bepalen van de schuifsterkte van klei met eentraps anisotroop geconsoli-deerde triaxiaalproeven en voor veen met direct simple shear proeven met con-stante hoogte. De grensspanning wordt in het veld bepaald met sonderingen.
De ongedraineerde schuifsterkte wordt als volgt bepaald voor klei en veen: su = σ’vi ∙S ∙OCRm
met OCR = σ’vy / σ’vi (5.1)
Hierin zijn:
su ongedraineerde schuifsterkte (overgeconsolideerd) [kN/m2]
σ′vi effectieve verticale spanning in het veld [kN/m2]
S normaal geconsolideerde ongedraineerde schuifsterkteratio (volgt uit tri-axiaalproeven of direct simple shear proeven) [-]
OCR overconsolidatiegraad [-]
m exponent voor de toename van de sterkte [-]
σ′vy grensspanning (volgt uit samendrukkingsproeven of sonderingen) [kN/m2]
In het Achtergrondrapport Ontwerpinstrumentarium 2014 (WVL, 2015) wordt verder ingegaan op de werkwijze voor het uitvoeren van ontwerpberekeningen met het CSSM materiaalmodel.
Per locatie kan de toepassing van het CSSM-materiaalmodel zowel een positief als een negatief verschil opleveren met de huidige werkwijze. Het is daarom zeer aan te bevelen om, indien het ontwerp is gemaakt met het Mohr-Coulomb-model, de even-tuele verschillen inzichtelijk te maken door het ontwerp te analyseren met het CSSM materiaalmodel. Bij grote afwijkingen wordt verzocht contact op te nemen met de Helpdesk Water en het HWBP.
Op dit moment worden in het kader van het WTI2017 handreikingen en protocollen (voor labonderzoek en sonderingen) uitgewerkt. Het is daarnaast mogelijk om met default-waardes verkennende berekeningen te maken zonder uitgebreid grondon-derzoek. Ook wordt binnen het WTI2017 gewerkt aan partiële veiligheidsfactoren. Via de Helpdesk Water is de laatste informatie op te vragen. Een Q&A en een hand-reiking is te vinden via:
http://www.helpdeskwater.nl/onderwerpen/waterveiligheid/primaire/toetsen/faq-wti/vragen/macrostabiliteit/
Met het CSSM model moet in Nederland nog praktische ervaring opgedaan worden. Het wordt daarom zeer op prijs gesteld als ervaringen gedeeld worden via de Help-desk Water om de toepassing verder te ontwikkelen.
5.2 Glijvlakmodellen
Naar verwachting wordt in het WTI2017 het model Spencer-Van der Meij van toe-passing. Indien daarmee niet tot een betrouwbaar rekenresultaat wordt gekomen, kan het model LiftVan worden gebruikt. Het is aan te bevelen om minimaal na te gaan wat het effect van het model Spencer-Van der Meij is op het ontwerp. Voor situaties met opbarsten (opbarstfactor < 1) van het achterland en het daarbij rekenen zonder sterkte in de opgebarsten zone (c=phi=0) is het model Spencer- Van der Meij op dit moment niet geschikt. In dat geval moet worden gewerkt met de modellen LiftVan of Bishop.
In het kader van de POV Macrostabiliteit wordt momenteel onderzoek gedaan naar de mate van sterktereductie bij opbarsten en opdrijven. Vooralsnog kan worden uitgegaan van de gangbare werkwijze uit de vigerende technische rapporten. 5.3 Partiële veiligheidsfactoren
Bij een semi-probabilistische stabiliteitsanalyse dienen de volgende partiële veilig-heidsfactoren te worden toegepast:
γn Partiële factor die verband houdt met de normhoogte, het al dan niet falen door hoogwater en het lengte-effect (schadefactor).
γd Partiële factor voor de modelonzekerheid (modelfactor).
γm Partiële factor voor de onzekerheid over de materiaaleigenschappen (mate-riaalfactor).
γb Partiële factor voor de onzekerheid over de ondergrondopbouw en de wa-ter(over)spanningen (schematiseringfactor).
De vigerende partiële veiligheidsfactoren zijn afgeleid voor het huidige
Mohr-Coulomb model. Bij het CSSM materiaalmodel (ongedraineerd rekenen) horen ande-re partiële veiligheidsfactoande-ren en ook de karakterisering van het lengte-effect is verschillend. Een overzicht van de achtergronden van de partiële veiligheidsfactoren is gegeven in onderstaande tabel. In de navolgende paragrafen worden de partiële veiligheidsfactoren verder uitgewerkt.
Tabel 7: Overzicht achtergronden partiële veiligheidsfactoren Mohr-Coulomb en CSSM
Partiële veilig-heidsfactor
Mohr-Coulomb CSSM
γn schadefactor cf. Addendum TRWG [ENW, 2007]
(Formule 5.2)
cf. WTI2017 (Formule 5.3) γd modelfactor cf. OI2014 versie 2 (Tabel 8) cf. WTI2017 (Tabel 9)
γm materiaalfactor cf. Addendum TRWG [ENW, 2007]
(Bijlage F)
cf. WTI2017 (Bijlage F) γb
schematisering-factor
cf. TRGS [ENW, 2012] cf. WTI2017 en TRGS [ENW, 2012] met aanpassingen
Opgemerkt wordt dat de partiële veiligheidsfactoren voor het CSSM model nog niet definitief zijn. De waarden die in dit hoofdstuk worden gegeven zijn voorlopige waarden gebaseerd op oriënterende studies uit het WTI2017. Deze voorlopige waarden kunnen op dit moment worden gebruikt voor de verkenningsfase van de HWBP-projecten. Met het gereed komen van het WTI2017 (begin 2016) zullen nieuwe waarden beschikbaar komen. Het is goed denkbaar dat die definitieve parti-ele veiligheidsfactoren zullen afwijken van de hier genoemde voorlopige waarden. Het is daarom bij de start van een nieuwe fase van een project aan te bevelen om via de Helpdesk Water na te gaan of er nieuwe inzichten zijn.
Schadefactor
Via de schadefactor worden de effecten van de overstromingskansnorm en het leng-te-effect in rekening gebracht.
Mohr-Coulomb
Voor het Mohr-Coulomb model is de relatie tussen de faalkanseis op doorsnedeni-veau en de schadefactor uit het Addendum op het Technisch Rapport Waterkerende Grondconstructies [ENW, 2007] overgenomen:
= 1 $
0,13&
,4,0'
met , , (5.2)waarin
γn Schadefactor voor het faalmechanisme macrostabiliteit (-)
βeis,dsn Geëiste betrouwbaarheidsindex voor een doorsnede (-)
Peis,dsn Faalkanseis per doorsnede voor macrostabiliteit (per jaar)
CSSM
Op basis van de berekeningsresultaten uit [Jongejan et al., 2014] (bij een basis-betrouwbaarheid Beta=4,8), wordt de volgende veiligheidsfactor voorgesteld:
1 $ 0,18&
,4,8'
met , , (5.3)waarin
βeis,dsn Geëiste betrouwbaarheidsindex voor een doorsnede (-)
Peis,dsn Faalkanseis per doorsnede voor macrostabiliteit (per jaar).
Daarin dient de fractie van de lengte van het traject dat gevoelig is voor het faalmechanisme (a) te worden aangepast van 0,033 naar 0,5 [Jonge-jan et al, 2014]
In bijlage A is een overzicht gegeven van de waarden van de partiële factoren γn per dijktraject voor zowel het Mohr-Coulomb model als CSSM. Meer achtergrondinfor-matie is te vinden in het Achtergrondrapport Ontwerpinstrumentarium 2014 (WVL,
2015).
Schadefactor macrostabiliteit buitenwaarts
Het is gebruikelijk om voor zowel macrostabiliteit binnen- als buitenwaarts hetzelfde faalkansbudget te gebruiken [ENW, 2007]. Reden hiervoor is dat de mechanismen over het algemeen niet tegelijkertijd kritisch zijn en één van beide faalkansbijdragen dan verwaarloosbaar kan worden geacht.
De bovenstaande formules voor de schadefactor zijn daarom ook bruikbaar voor de buitenwaartse stabiliteit. Hierbij dient er wel op gelet te worden dat macrostabili-teitsverlies buitenwaarts optreedt bij een val van het buitenwater. Dit betekent dat de faalkanseis op doorsnedeniveau mag worden gedeeld door de kans op een over-stroming gegeven macrostabiliteitsverlies buitenwaarts.
Geadviseerd wordt om bij het ontwerp een kans op een overstroming gegeven bui-tenwaarts macrostabiliteitsverlies van 0,1 aan te houden conform Addendum Tech-nisch Rapport Waterkerende Grondconstructies [ENW, 2007]. Deze kans op een overstroming kan eventueel nader worden bepaald als dit wezenlijke besparingen zou kunnen opleveren. Dit kan worden verkend door de gevoeligheid van het ont-werp voor deze factor te onderzoeken.
Modelfactoren
Mohr-Coulomb
Bij toepassen van het Mohr-Coulomb model dient voorlopig uit te worden gegaan van Tabel 8. Deze is overgenomen uit het OI2014 versie 2.
Tabel 8: Modelfactoren voor macrostabiliteit Mohr-Coulomb
Opdrukken1? Rekenmodel Modelfactor
γ
d
Nee Bishop 1,00
LiftVan, Spencer-Van der Meij 0,95 EEM met Mohr-Coulomb 1,00
Ja Bishop2 1,10
LiftVan, Spencer-Van der Meij 1,05 EEM met Mohr-Coulomb 1,05 Horizontaal evenwicht 1,20
1 Opdrijven en opbarsten (zie Technisch Rapport Waterkerende Grondconstructies, 2001). 2 Tevens zogenaamde Bishop c=0, phi=0 analyses. In het kader van de POV Macrostabiliteit
wordt momenteel onderzoek gedaan naar de mate van sterktereductie bij opbarsten en opdrij-ven.
CSSM
Bij toepassen van het CSSM materiaalmodel dient voorlopig uit te worden gegaan van Tabel 9. Dit betreft de modelfactoren uit tabel 5.1 in [Van Duinen, 2014]. Er wordt geen onderscheid gemaakt tussen wel of niet opdrijven.
Tabel 9 Modelfactoren voor macrostabiliteit CSSM
Rekenmodel Modelfactor γd
Bishop 1,12
LiftVan 1,07
Spencer-Van der Meij 1,07 Model horizontaal evenwicht 1,20
EEM - Mohr Coulomb 1,07
Materiaalfactoren
Mohr-Coulomb
Bij toepassen van het Mohr-Coulomb model dient voorlopig uit te worden gegaan van de materiaalfactoren uit tabel 5.3.1 van Addendum bij Technisch Rapport Wa-terke-rende Grondconstructies [ENW, 2007]. Deze zijn nader uitgewerkt in bijlage F.
CSSM
Bij toepassen van het CSSM materiaalmodel dient voorlopig uit te worden gegaan van de materiaalfactoren in bijlage F. Dit zijn de materiaalfactoren uit tabel 5.2 en 5.3 van [Jongejan et al., 2014].
Schematiseringsfactor
Mohr-Coulomb
Voor de bepaling van de schematiseringfactor zijn er geen wijzingen ten opzichte van de vigerende methodiek uit het Technisch Rapport Grondmechanisch
Schemati-seren (TRGS) [Calle, 2011]. CSSM
Voor de bepaling van de schematiseringfactor zijn er geen wijzingen ten opzichte van de vigerende methodiek uit het Technisch Rapport Grondmechanisch
Schemati-seren (TRGS) [Calle, 2011]. De waarden van de schematiseringsfactor wijzigen
ech-ter wel als gevolg van de aangepaste schadefactor bij het CSSM maech-teriaalmodel. Een aangepaste excel-rekenhulp wordt beschikbaar gesteld via de Helpdesk Water. 5.4 Relatie macrostabiliteit en golfoverslag
Tot op heden wordt in het ontwerp uitgegaan van overslagdebieten van 0,1 en/of 1 l/m/s. Hogere overslagdebieten tot 5 of 10 l/m/s kunnen vanuit het oogpunt van de erosiebestendigheid van de grasbekleding aan het binnentalud toelaatbaar zijn (zie ook hoofdstuk 3). Deze hogere overslagdebieten kunnen van invloed zijn op de beoordeling en schematisatie van macrostabiliteit.
Op dit moment zijn er geen handleidingen beschikbaar die ingaan op een efficiënte omgang met de interactie tussen golfoverslag en macrostabiliteit. Een handreiking met stappenplan wordt ter beschikking gesteld zodra deze voorhanden is.
Hoewel dit waarschijnlijk (zeer) conservatief is, kan vooralsnog worden uitgegaan van de infiltratie horend bij het overslagdebiet waarbij de kruinhoogte is bepaald.
Maatgevend glijvlak
De nieuwe normen hebben betrekking op de kans dat er ergens in een traject een waterkering faalt met een overstroming tot gevolg. De ontwerpberekeningen moe-ten hierop aansluimoe-ten. De maatgevende glijcirkel moet dan ook daadwerkelijk ver-band houden met het optreden van een overstroming. Er moet dus rekening worden gehouden met reststerkte.
De bestaande methodes voor zonering zijn afgeleid voor de overschrijdingskansbe-nadering bij overslagdebieten tot 0,1 of 1 l/m/s en zijn bij hogere overslagdebieten niet toepasbaar. De systematiek van zonering is opgehangen aan de overschrij-dingskansbenadering en kan niet direct worden toegepast bij de overstromings-kansbenadering.
Op dit moment zijn er geen handleidingen beschikbaar voor de omgang met rest-sterkte bij overslagdebieten groter dan 1 l/m/s. Een voorlopig conservatief uit-gangspunt is de aanname dat iedere glijcirkel maatgevend kan zijn. Het wordt aan-bevolen om te onderzoeken of een minder conservatief uitgangspunt in het ontwerp mogelijk is, zodat overdimensionering wordt voorkomen.
Infiltratie en freatische lijn
De vuistregels voor het schematiseren de freatische lijn uit Technisch Rapport Wa-terspanningen bij Dijken zijn bedoeld voor overslagdebieten tot 1 l/m/s.
Voor grotere overslagdebieten zijn op dit moment geen handreikingen beschikbaar. Elementen die de ligging van de freatische lijn bepalen zijn onder andere: grootte van het overslagdebiet, (stil)waterstand, belastingduur en opbouw van het dijkli-chaam (kernmateriaal en bekleding).
Een voorlopig conservatief uitgangspunt is om uit te gaan van volledige verzadiging van het dijklichaam. Door middel van gevoeligheidsberekeningen kan het effect van de ligging van de freatische lijn op het ontwerp in beeld worden gebracht, ter onder-steuning van een keuze voor het ontwerp. Elke schematisatie kan (subjectief) met een kans worden gewogen en onderdeel zijn van de scenario’s voor het bepalen van de schematiseringsfactor.
Indien de invloed van de ligging van de freatische lijn op het ontwerp groot is, kan ook nader onderzoek worden uitgevoerd naar de invloed van infiltratie (infiltratie-proef). Daarnaast is het denkbaar om door middel van ontwerpoplossingen de in-vloed van infiltratie op de macrostabiliteit te verkleinen. Voorbeelden hiervan zijn het toepassen van drainage of het verkleinen van de doorlatendheid van het binnen-talud door aangepaste bekleding.
5.5 Verkeersbelasting
6
Langsconstructies
Beoordeling van langsconstructies binnen het OI2014 gebeurt in principe aan de hand van de groene versie van [Deltares-I, 2013] en [Deltares-II, 2013] en het bijbehorende addendum [Deltares, 2015]. De enige wijziging in dit OI betreft de bepaling van de betrouwbaarheidseisen die binnen deze documenten de basis vor-men voor de aan te houden schadefactoren en de bepaling van de schadefactoren zelf.
Voor een waterkering die bestaat uit een grondlichaam waarin een langsconstructie is opgenomen die de weerstand tegen instabiliteit vergroot is eenzelfde faalkans-ruimte beschikbaar als voor een klassieke gronddijk. Over het algemeen gedraagt deze waterkering zich fysisch gezien nog steeds als een gronddijk. Logischerwijze dient een langsconstructie binnen het OI 2014 faalkansruimte te claimen onder het (aan gronddijken gerelateerde) faalmechanisme waarvoor het de weerstand ver-groot.
Dat betekent dat de faalkanseis op doorsnedeniveau voor de langsconstructie wordt bepaald door het (aan gronddijken gerelateerde) faalmechanisme waarvoor de langsconstructie de weerstand vergroot volgens de werkwijze uit hoofdstuk 1 van deze Handreiking.
De beschikbare faalkansruimte op doorsnedeniveau moet door middel van mogelijke faalscenario’s worden vertaald naar een betrouwbaarheidseis op onderdeelniveau. De deelfaalmechanismen (en de daarbij horende faalkansverdeling) die van toepas-sing zijn, zijn afhankelijk van het type langsconstructie. Hiervoor wordt verwezen naar [Deltares-I, 2013] en [Deltares-II, 2013]. De faalkansverdeling over de gede-finieerde deelfaalmechanismen is in principe vrij.
Vanuit de faalkansverdeling over de gedefinieerde deelfaalmechanismen kan vervol-gens de vereiste doelbetrouwbaarheid per deelfaalmechanisme afgeleid worden. Vanuit de doelbetrouwbaarheid per deelfaalmechanisme volgt ten slotte per deelfaalmechanisme de afzonderlijke schadefactor γn. Voor de bepaling van deze schadefactoren moet onderscheid worden gemaakt tussen geotechnische en con-structieve deelfaalmechanismen:
• Voor de geotechnische deelfaalmechanismen dient een schadefactor te wor-den afgeleid op dezelfde wijze als bij gronddijken. Deze kan dus worwor-den be-paald aan de hand van formule 5.1.
• Voor de constructieve deelfaalmechanismen moet de schadefactor worden afgeleid, uitgaande van de faalkanseis op doorsnedeniveau die betrekking heeft op alle deelfaalmechanismen voor de langsconstructie samen. Deze schadefactor kan worden bepaald aan de hand van formule 5.1. Extra onze-kerheden wat betreft constructief bezwijken worden in dit geval middels een additionele veiligheidsfactor op de maatgevende snedekrachten in rekening gebracht. Hiervoor wordt verwezen naar [Deltares-I, 2013] en [Deltares-II, 2013].
De overige partiële veiligheidsfactoren worden conform de vigerende ontwerpricht-lijnen bepaald ([Deltares-I, 2013], [Deltares-II, 2013] en [Deltares, 2015]). De onderliggende aanpak richt zich specifiek op complexe situaties waarin stabiliteits-analyses met klassieke glijvlakmodellen tekort schieten (doordat hierin de invloed van de grondconstructie interactie niet kan worden meegenomen) en
ontwerpbere-keningen van bijzondere wandconstructies met een verenmodel (bv D-Sheet Piling) niet verantwoord zijn.4. In die situaties moet toetsing plaatsvinden met een reken-model gebaseerd op de Eindige Elementen Methode (EEM), met twee sterkte-eisen en een vervormingseis (conform vigerende ontwerprichtlijnen):
Sterkte-eis 1 De maatgevende stabiliteitsfactor voor de samengestelde waterkering in een gedraineerde stabiliteitsanalyse met EEM (in PLAXIS: ΣMsfdoorgaand bezwijken) dient, in lijn met de aanpak bij gronddijken, minimaal gelijk te zijn aan de veiligheid tegen geotechnisch bezwijken (γEEM;g):
ΣMsfdoorgaand bezwijken≥ γEEM;g met γEEM;g = γn∙γb;g∙γd;g∙γs (6.1)
Sterkte-eis 2
Tevens dient per onderdeel volgens de NEN-EN 1900-serie de controle van de vei-ligheid tegen constructief bezwijken (γEEM;c) op basis van de maatgevende snede-krachten ontleend aan dezelfde stabiliteitsanalyse met EEM te worden uitgevoerd voor de stabiliteitsfactor ΣMsf:
ΣMsf= γEEM;c met γEEM;c = γn∙γb;c∙γd;c∙γs (6.2)
De veiligheidseis dient te worden gerealiseerd door op de maatgevende snedekrach-ten in de constructie, zoals die berekend worden bij de stabiliteitsfactor ΣMsf,
addi-tionele veiligheidsfactoren toe te passen. De onderliggende gedachte is dat er met de maatgevende snedekrachten zonder additionele veiligheidsfactoren een betrouw-baarheid wordt bereikt die over het algemeen lager is dan de vereiste betrouwbaar-heid. Er wordt in ieder geval verondersteld dat er per mechanisme de veiligheid conform de geotechnische norm (Eurocode 7) wordt gerealiseerd (β = 3,8). Wan-neer de maatgevende snedekrachten inclusief additionele veiligheidsfactoren als ontwerpwaarden voor dimensionering worden genomen, dan worden hiermee de vereiste betrouwbaarheidsindices voor de afzonderlijke mechanismen (damwand en anker) gerealiseerd.
Vervormingseis
Tot slot dient de kruinzakking tot maximaal 0,10 m te worden beperkt, evenals de horizontale verplaatsing van een onverankerde constructie (≤ 0,10 m) en de hori-zontale vervorming van de constructie (≤ 1/50·L in UGT) onder invloed van de ont-werpbelastingen.
Algemeen
Ten aanzien van de toe te passen verkeersbelasting wordt aanbevolen aan te sluiten op de werkwijze zoals bij de macrostabiliteit van grondlichamen wordt gehanteerd. Tot slot wordt opgemerkt dat in de ontwerprichtlijnen [Deltares-I, 2013; Deltares-II, 2013; Deltares, 2015] waarden worden toegepast die specifiek zijn afgeleid voor het waterschap Rivierenland. Gebruikers van de ontwerprichtlijn dienen zich hiervan bewust te zijn. Deze ontwerprichtlijn is nog niet uitontwikkeld; één van de aspecten die op termijn wordt voorzien is de overgang naar ongedraineerd rekenen.
4 In situaties waarin er, naast grond-constructie interactie, ook sprake is van
bij-voorbeeld een complexe geometrie en/of grondlaagstratificatie, complexe water-spanningen in de ondergrond, opdrijven van het pakket slappe grondlagen en/of een complex bezwijkmechanisme
Stel de normspecificatie van een dijktraject met lengte 20 kilometer uit DP2015 is 1/30.000 per jaar. De maximaal toelaatbare faalkans is dan 1/30.000 x 3 = 1/10.000 per jaar. Stel verder dat er sprake is van een langsconstructie in de vorm van een verankerde stalen damwand die de binnenwaartse stabiliteit moet vergro-ten. In de faalkansbegroting is voor macrostabiliteit een faalkansruimte van 4% aangehouden. De faalkanseis op doorsnedeniveau voor de langsconstructie is dan Peis;dsn = 0,04 x 1/10.000 / (1+0,033 x 20.000 / 50) = 1/3.550.000 per jaar. Dit
correspondeert met een vereist betrouwbaarheidsniveau β van 5,00 per jaar, waar-voor met formule 5.1 tot een schadefactor van 1,13 wordt gekomen (γn = 1 + 0,13
(5,00 – 4) = 1,13). Stel verder dat er sprake is van de volgende onafhankelijke deelfaalmechanismen met de volgende verdeling van de faalkansruimte:
a) Constructief falen door vloeien wandelement met Pf;a = 40% van Peis;dsn. b) Constructief falen door bezwijken ankerlichaam met Pf;b = 40% van Peis;dsn. c) Overige faalmechanismen met Pf;c = 20% van Peis;dsn
Dit betreft zowel geotechnisch falen door glijvlakken onder de constructie door en grondbreuk in de passieve zone (Pf;c1 = 10% van Peis;dsn) als
con-structief falen door breuk van de ankerstaaf, de ankerbevestiging en de gor-ding (Pf;c2 = 10% van Peis;dsn).
Ad a) en b) Voor de constructieve deelfaalmechanismen a en b volgen hieruit doel-betrouwbaarheden van Pf;a =Pf;b = 1/8.875.000 per jaar (dus βa = βb = 5,18 per
jaar). Deze vereiste betrouwbaarheidsniveaus dienen niet met een verhoogde scha-defactor (ten opzichte van de schascha-defactor behorende bij de faalkanseis op door-snedeniveau), maar middels een additionele veiligheidsfactor op de maatgevende snedekrachten te worden afgedekt. Voor de schadefactor geldt dus γn,a = γn,b = 1,13
voor de deelfaalmechanismen a en b.
Ad c) Voor het geotechnische deelfaalmechanisme c1 kan een benodigde betrouw-baarheidsindex worden afgeleid van βc1 van 5,43 per jaar waarmee de verhoogde
schadefactor uit formule 5.1 volgt: γn,c1 = 1 + 0,13 (5,43 – 4) = 1,19. In de
EEM-berekening dient gecontroleerd te worden in een gedraineerde stabiliteitsanalyse of er aan deze verhoogde schadefactor γn,c1 wordt voldaan voor de
deelfaalmechanis-men zoals aangegeven onder c1.
Voor het constructieve deelfaalmechanisme c2 volgt dezelfde beta (βc2) van 5,43
per jaar. Ook hiervoor geldt dat dit vereiste betrouwbaarheidsniveaus niet met een verhoogde schadefactor (ten opzichte van de schadefactor behorende bij de faal-kanseis op doorsnedeniveau), maar middels een additionele veiligheidsfactor op de snedekrachten dient te worden afgedekt. Voor de schadefactor geldt dus γn,c2 =
1,13 voor het constructieve deelfaalmechanisme c2.
Is deze zelfde langsconstructie (naast de stabiliteitsfunctie) ook bedoeld om de weerstand tegen piping te vergroten dan geldt een eis ten aanzien van de sterkte en een eis ten aanzien van piping. De eis ten aanzien van piping zal (naast zanddicht-heid van het scherm) een inzanddicht-heidiepte-eis zijn (voortkomend uit een berekening met Lane of aan de hand van het Heave-criterium). De eis ten aanzien van sterkte is niet anders dan de eis, wanneer het scherm alleen een stabiliteitsscherm zou zijn, dus γn,a = γn,b = γn,c2 = 1,13 en γn,c1 = 1,19.
Aan schermen die enkel een functie hebben om piping tegen te gaan worden geen eisen aan de sterkte gesteld, tenzij het pipingscherm de stabiliteit bij hoog water negatief beïnvloedt. Dit dient door de ontwerper te worden nagegaan. Bovenstaande methode is op schermen waar geen eisen aan de sterkte worden gesteld niet van toepassing.
In het Achtergrondrapport [RWS, 2015] wordt ingegaan op de bepaling van de addi-tionele veiligheidsfactor op de snedekrachten.
7
Bekledingen
Steenzettingen
Bij het ontwerp van steenzettingen wordt aanbevolen een overall-veiligheidsfactor te hanteren van 1,2 in plaats van 1,1. De kalibratie van veiligheidsfactoren voor steenzettingen binnen het WTI2017 resulteert in veiligheidsfactoren van circa 1,1. Omdat de meerkosten van een iets zwaardere bekleding beperkt zijn, is het ver-standig de bekleding iets robuuster te ontwerpen.
Asfaltbekledingen
Bij het ontwerp van asfaltbekledingen wordt aanbevolen om aandacht te geven aan de kwaliteitsborging bij mengselontwerp en uitvoering. Hiervoor wordt verwezen naar het Technisch Rapport Asfalt voor Waterkeren [TAW, 2002] en het rapport
State of the art Asfaltbekledingen [STOWA, 2010].
Grasbekledingen
Het niveau van de overgang van steenbekleding naar grasbekleding kan bepaald worden conform het Technisch Rapport Steenzettingen – Ontwerp [TAW, 2003a]. Hiervoor zijn hydraulische randvoorwaarden nodig. Deze worden als volgt bepaald: 1) Bepaal het HBN dat hoort bij het faalmechanisme overloop en golfoverslag 2) Lees uit het betreffende illustratiepunt de waterstand hHBN af en de bijbehorende
golfrandvoorwaarden Hs,HBN en Tp,HBN
3) Pas de vigerende klimaat- en onzekerheidstoeslagen toe op de waterstand hHBN en de golfrandvoorwaarden Hs,HBN en Tp,HBN
Let op: deze rekenstappen hebben uitsluitend betrekking op het bepalen van de hoogte tot waar de bekleding moet worden doorgezet en staan los van de bepaling van de sterkte van de bekleding.
Stel de signaalwaarde van een dijktraject in het merengebied is 1/30.000 per jaar. De maximaal toelaatbare overstromingskans is dan 1/30.000 x 3 = 1/10.000 per jaar. Stel verder N=3, dan moet het HBN bepaald worden bij een overschrijdings-kans van (0,24 x 1/10.000)/3 = 1/125.000 per jaar en een zeker golfoverslagdebiet (zie hoofdstuk 3). Stel dat uit het illustratiepunt een waterstand van 2,5 m+NAP kan worden afgelezen met bijbehorende golfhoogte van 2,0 m en een golfperiode van 7 sec. Het niveau van de overgang tussen gras- en steenbekleding wordt dan bepaald met de volgende randvoorwaarden:
• waterstand = hHBN + klimaattoeslag + onzekerheidstoeslag merengebied=
2,5 m+NAP + klimaattoeslag + 0,40 m
• golfhoogte = 2,0 m x 1,1 = 2,20 m
