Leidraad voor ontwerp, beheer en onderhoud van constructies en vreemde objecten in, op en nabij waterkeringen.

WAT ER KE R I N G E N

westen, s t e l t enerzijds hoge eisen

aan

de infrastructuur en n o o p t anderzijds

door

de geringe beschikbare ruimte t o t een intensief grondgebruik. Dit l e i d t veelvuldig

t o t

een gebruik

van

dezelfde ruimte ten behoeve van onderling s t r i j d i g e belan- gen. In het bijzonder geldt d i t voor waterkerinqen d a a r de

grond tussen l a n d en water vele a c t i v i t e i t e n zoal s bebouwing en industrie of recreatie aantrekt. Hieruit v l o e i t een sterke

d r u k v o o r t de door de waterkering ingenomen ruimte tevens

voor

andere doeleinden t e gebrui ken , waartoe veelal constructies en vreemde objecten d i e het waterkerend vermogen kunnen schaden in de kering dienen t e worden aangebracht.

Teneinde b i j de belangenafweging het waterkeringbelang n i e t t e kort t e doen, i s inzicht

.Sn

de eventuele ver-

mindering

van

het waterkerend vermogen tengevolge

van

deze constructies en vreemde objecten noodzakelijk. I n deze l e i - draad

wordt

een overzicht gegeven

van

de problematiek en de verschillende aspecten d i e h i e r b i j een rol kunnen spelen, Het volgen

v a n

de aanwijzingen in deze leidraad z a l naar de mening

van de Technische Adviescommissie

voor

de Waterkeringen e r toe kunnen leiden, d a t de aanwezigheid van constructies en vreemde objecten

voor

het waterkerend vermogen

van

een waterkering geen gevaar kan opleveren.

Leidraad voor ontwerp, beheer en onderhoud

van

constructies

en vreemde objecten in, op en nabij waterkeringen.

b l z .

I

Doel van de leidraad en probleemstelling

4

I1 Uitgangspunten

8

11.1. Toepassing

van

deze leidraad

o p

verschil-

lende typen waterkeringen

8

1.1.

Rivierdijken

8

1.2. Zeedijken

1.3. Duinen

a

8

1.4.

Waterkeringen tegen boezem- en andere

g 9

1,5. Tweede waterkeringen

binnenwateren

1.6. Samenvatting

10

11.2. Veiligheidsnormen

2.1.

A l

gemeen

2.2.

Onzekerheden

2.3. Conclusies

11

11

11

12

11.3.

Grondmechanische aspecten

14

3.1. Inleiding

14

3.2.

Omvang grondonderzoek

in

situ en

in

het

1

aboratori

um

14

3.3. Constructie op staal

16

3.4.

Constructie op palen

17

3.5. Berekening grond- en waterdrukken

op

de zijwanden

van

de constructie

18

3.7. Berekening gronddrukken op de bovenzijde

van de constructie

20

3.8, Bere ken

i

ng

1

angs

krachten

20

3.9.

Veiligheid

20

11.4. Onder- en achterloopsheid 26

4.1. Inleiding 26

4.2. Berekening

van

de lengte van de

schermen 27

4.3. Berekening

van

de

s t a b i l i t e i t

van

de construct3

e

29

I I .

5.

Vei 1 igheidsaspecten van beweegbare onder-

delen van

open

sluizen 30

11.6,

Bestaande

voorschriften en leidraden 33 I11 Constructies welke een onderdeel

van

de water-

kering vormen 34 111.1. Sluizen en gemalen 34 1.1. A l gemeen 34 1 . 2 .

Open

sluizen 35 1.3. Duikersluizen 36 1.4. Gemalen 38

1.5. Bijzondere grondmechanische aspecten 39 111.2. Stalen damwandconstructies a l s waterkering 41

2.1. Technische aspecten 41

2.2. Conclusies 43

111.3. Kistdammen, dijkmuurtjes en keermuren 44

111.4. Coupures 46

IV Constructies en objecten welke geen onderdeel

van

de waterkering vormen 47

IV.1. Bebouwing i n ,

op

en n a b i j waterkeringen 47

1.1. Technische aspecten 47

1 . 2 . Conclusies 49

IV.2. Beplanting

op

en nabij waterkeringen 51

2.1. Technische aspecten 51

2.2. Conclusies 52

I V . 3 . Wegen

op

en n a b i j waterkeringen 53

3.1. Technische aspecten 53

IV.4.

Bruggen op en nabij waterkeringen

56 57

IV.5.

Kabels in,

op

en nabij waterkeringen

5.1.

Technische aspecten

57

5.2.

Conclusies

57

5.3.

Bijkomende constructies voor kruisin-

gen van kabels met waterkeringen

5a

5.4.

Uitvoering en beheer

59

IV.6. Leidingen en tunnels

in,

op

en nabij

waterkeringen

6 1

IV.7.

Kadeconstructies en aanlegsteigers nabij

waterkeringen

62

V

Uitvoering, beheer en onderhoud

V.

1.

Uitvoering

63 63

V.2.

Voorzieningen controle

63

V.

3.

Onderhoud

64

I

Grote d e l en van Nederland worden tegen overstroming beschermd door een omvangrijk en i n g e w i k k e l d s t e l s e l van waterkeringen. Daartoe behoren n i e t a l l e e n de zee- en r i v i e r d i j k e n , de

duinen en de daarachter l i g g e n d e tweede waterkeringen, maar ook de boezem- en polderkaden d i e i n de boezem- en polderge- bieden van west en noord Nederland de p o l d e r s tegen i n u r d a t i e moeten beschermen.

De overstromingsramp van 1953 h e e f t de aanzet gegeven voor h e t op v e i l i g e hoogte en afmetingen brengen van de p r i m a i r e water- keringen tegen de zee en de r i v i e r e n . De kadebreuk, tengevolge waarvan i n 1960 T u i ndorp-00s tzaan i s geïnundeerd, h e e f t aange- toond d a t b e z i n n i n g op de v e i l i g h e i d van boezem- en poiderkaden eveneens geboden i s .

I n de door waterkeringen beschermde delen van ons l a n d bevinden z i c h g r o t e bevol k i n g s c o n c e n t r a t i e s , t e r w i j l van u i t b r e i d i n g van h e t bebouwde areaal met name sprake i s i n gebieden d i e i n geval van doorbraak van de w a t e r k e r i n g onder water lopen. De i n v e s t e r i n - gen i n onroerend goed en de voorzieningen voor h e t f u n c t i o n e r e n van h e t proces van wonen, werken en r e c r e ë r e n (gas-, w a t e r l e i d i n - gen, e l e k t r i c i t e i t s k a b e l s , r i o l e r i n g , werken t e n behoeve van

t r a n s p o r t en behandeling van a f v a l w a t e r , verkeerswegen, natuur- en cultuurwaarden enz.) b r e i d e n z i c h zo u i t d a t h e t v e i l i g s t e l l e n van de i n deze gebieden geïnvesteerde gelden van steeds g r o t e r belang wordt.

D i t g e l d t ook voor de land- en tuinbouwgebieden waar de v o o r z i e n i n - gen

voor

de i n t e n s i v e r i n g van h e t bodemgebruik t e n behoeve van land- en tuinbouw (drainagesystemen, onderbemal ingen, kassen

,

l o o p s t a l l e n enz. ) voortdurend i n a a n t a l toenemen.

Een w a t e r k e r i n g vormt de s c h e i d i n g tussen twee gebieden. Aangezien h e t door de w a t e r k e r i n g beschermde gebied verbindingen moet b l i j v e n behouden met h e t gebied b u i t e n d i j k s ( v e r k e e r t e l a n d en t e w a t e r ) , h e t i n - en u i t b r e n g e n van water t e n behoeve van de waterhuishouding,

h e t t r a n s p o r t van e n e r g i e d o o r middel van kabels, v l o e i b a r e en

gasvormige s t o f f e n door middel van b u i s l e i d i n g e n e.d.) z i j n i n water- k e r i n g e n a l l e r l e i kunstwerken en c o n s t r u c t i e s aanwezig. Omdat i e d e r e c o n s t r u c t i e een o n d e r b r e k i n g i s i n h e t doorgaande aarden d i jk p r o f i e l verdienen zowel de c o n s t r u c t i e z e l f a l s de overgangen naar h e t

normal e d i j k p r o f i e l de b i j z o n d e r e aandacht van de w a t e r k e r i ngbe- heerder. De door de w a t e r k e r i n g geboden v e i l i g h e i d mag h i e r n i e t

g e r i n g e r z i j n dan d i e van de a a n s l u i t e n d e d i jk g e d e e l t e n . D a a r b i j moeten t o t de w a t e r k e r i n g tevens de zones n a b i j de w a t e r k e r i n g worden

gerekend d i e e s s e n t i e e l z i j n voor de s t a b i l i t e i t van de water- k e r i n g .

I n deze l e i d r a a d worden r i c h t 1 j n e n aangegeven waaraan kunstwerken en c o n s t r u c t i e s d i e voor de eerdergenoemde i n f r a s t r u c t u r e l e voor- z i e n i n g e n n o d i g z i j n , moeten worden g e t o e t s t , opdat de water- k e r i n g t e r p l a a t s e v o l d o e t aan de h i e r v o o r geformuleerde voorwaar- den. Voor v l o e i s t o f - en g a s l e i d i n g e n w o r d t verwezen naar de twee l e i d r a d e n d i e h i e r v o o r door de Technische Adviescommissie voor de Waterkeringen (T.A. W . ) z i j n uitgegeven.

T o t een andere c a t e g o r i e van vreemde o b j e c t e n i n w a t e r k e r i n g e n behoren d i e o b j e c t e n , welke n i e t t o t de n o o d z a k e l i j k e i n f r a s t r u c t u r e l e voor- z i e n i n g e n van h e t gebied behoren, zoal s b e d r i jfsgebouwen, woonhuizen, monumenten, b e p l a n t i n q e n anders dan de grasmat, r e c r e a t i e v o o r z i e n l n - gen e.d.

Deze o b j e c t e n doen i n h e t algemeen a f b r e u k aan de gewenste s t a b i l i - t e i t en d e u g d e l i j k h e i d van de w a t e r k e r i n g . Doordat z i j e c h t e r reeds gedurende j a r e n , decennia o f eeuwen aanwezig z i j n , dragen z i j i n een t a l g e v a l l e n b i j t o t de c u l t u u r h i s t o r i s c h e en l a n d s c h a p p e l i j k e b e l e v i n g van w a t e r k e r i n g en omgeving, waardoor h e t v e r w i j d e r e n van deze voor de w a t e r k e r i n g wezensvreemde o b j e c t e n vaak op weerstand s t u i t , Het

i s vanzelfsprekend d a t de gekozen v e i l i g h e i d tegen i n u n d a t i e van h e t a c h t e r l i g g e n d e gebied b l i j v e n d a l s p r i m a i r e f a c t o r moet worden beschouwd. Daarom z u l l e n i n de g e v a l l e n w a a r i n huizen, k u n s t - werken, bomen

k e r i n g , maar u i t landschappel i j k e , c u l t u u r h i s t o r i s c h e o f i n d u s t r i e e l - a r c h e o l o g i s c h e overwegingen moeten worden behouden, ook i n deze geval- l e n zodanige v o o r z i e n i n g e n moeten worden g e t r o f f e n d a t de s t a b i l i t e i t van de w a t e r k e r i n g t e r p l a a t s e even g r o o t i s en b l i j f t a l s i n de door- gaande s t r e k k i n g ,

De

T.A.W. a d v i s e e r t daarom voor gebouwen, woningen e.d. een onderzoek van de s i t u a t i e i n en om h e t bouwwerk u i t t e doen

voeren om t o t h e t v o o r s c h r i j v e n van de v e r e i s t e v o o r z i e n i n g e n t e kunnen komen.

Voor bomen en andere v e g e t a t i e i n h e t d i j k p r o f i e l

,

waarvan v e r - w i j d e r i n g op g r o t e bezwaren s t u i t , z a l eveneens d o o r m i d d e l van

een o n a f h a n k e l i j k deskundig r a p p o r t een a d v i e s moeten worden v e r - kregen o v e r de v i t a l i t e i t van de bomen, de t e verwachten schade b i j omwaaien enz., om t e kunnen aangeven welke aanvullende voor- z i e n i n g e n i n h e t b e l a n g van h e t i n s t a n d houden van de w a t e r - k e r i ng moeten worden v e r 1 angd.

De T.A.W. a d v i s e e r t , g e z i e n de v e l e nadelen d i e de aanwezigheid van vreemde o b j e c t e n voor de w a t e r k e r i n g

meebrengt en waarvan i n deze n o t a een opsomming w o r d t gegeven, voor h e t o p t r e k k e n van nieuwe gebouwen, h u i z e n e.d. d i e n i e t behoren t o t

de i n f r a s t r u c t u r e l e v o o r z i e n i n g e n , geen vergunning meer t e v e r - 1 enen. Hetze1 f d e

g e l d t v o o r h e t aanbrengen van b e p l a n t i n g anders dan gras. Een

d u i d e l i j k b e l e i d , met i n a c h t n e m i n g van h e t h i e r v ò ö r g e s t e l d e , g e r i c h t op h e t z u i v e r e n en v r i j h o u d e n van de w a t e r k e r i n g e n van vreemde

o b j e c t e n , i s i n h e t b e l a n g van de waterkeringen,en daarmee,van de v e i l i g h e i d van h e t beschermde gebied. H i e r b i j i s h e t gewenst d a t h e t eigendom van de waterkeringen, i n d i e n m o g e l i jk , d o o r de beheer- d e r s w o r d t verworven en d a t i n bestemmingsplannen aan de door een w a t e r k e r i n g annex beheerszones ingenomen t e r r e i n s t r o o k de p r i m a i r e bestemming " w a t e r s t a a t k u n d i g e d o e l e i n d e n " of " w a t e r k e r i n g " w o r d t gegeven. Secundaire bestemmingen d i e n i e t s t r i j d i g z i j n met h e t w a t e r k e r i n g s b e l a n g

,

kunnen d a a r n a a s t worden t o e g e l a t e n ,

De T.A.N. b e v e e l t de beheerders van w a t e r k e r i n g e n aan z i c h t e l a t e n a d v i s e r e n door h e t onder haar r e s s o r t e r e n d Centrum v o o r Onderzoek Waterkeringen' voor a l l e problemen d i e z i c h met b e t r e k k i n g t o t de aanwezigheid van vreemde o b j e c t e n en c o n s t r u c t i e s i n , op en n a b i j w a t e r k e r i n g e n voordoen.

Een bijzonder probleem i s de beweiding

van

dijken en de invloed die d i t heeft

op

de kwaliteit

van

de

grasmat.

De T.A.W.

verricht hier onderzoek naar.

Voorlopig

wordt

verwezen

naar

de

nota

"Grasmat op dijken"

van

de

Cu1

tuurtechnische Vereniging.

I1 Uitgangspunten

--- -- ---

11.1. Toepassing

van

deze leidraad

op

verschillende typen waterkeringen. In het onderstaande i s aangegeven welke aspecten b i j de verschil- lende typen waterkeringen bijzondere aandacht verdienen.

De bandijken langs de rivieren moeten gedurende soms lange t i j d hoog water keren. Daarbij moet tevens

rekening worden gehouden met i jsaanval

.

Een

langdurige hoge rivierwaterstand z a l een hogere l i g g i n g van de freatische l i j n

i n de d i j k

t o t

gevolg hebben. Daarbij i s de invloed van

de

grondwaterstroming

op

de s t a b i l i t e i t

van

de kering aanzien1 i j k . Het buitenbeloop heeft i n het algemeen enige golfaanval

t e

weer-

s t a a n .

Langs een r i v i e r d i j k

kunnen

zodanig grote stroomsnel heden.;, haal- golven en windgolven optreden d a t een bekleding

van

het buiten- t a l u d nodig i s . Bij de beoordeling van vreemde objecten moet b i j deze keringen vooral gelet worden O P de invloed van de grondwater-

s t rom

i

n

9, 1 . 2 . Zeedijken

---

-..-

B i j zeedijken heeft men

t e

maken met hoge

waterstanden

welke het gevolg z i j n

van

een combinatie van g e t i j en opwaaiing van het water

door

storm.

Extreme omstandigheden treden hier gedurende eni ge uren op. Een zeedijk

wordt

in het algemeen v r i j zwaar aangevallen

door

de golven en met een bepaalde mate van golfoverslag moet a l t i j d rekening worden gehouden. Bij de beoordel i n g

van

vreemde objecten zal hier de

nadruk op

moeten worden gelegd. Bij dijken i n het over- gangsgebied,

waar

zowel met invloed

van

de zee a l s van de rivieren moet

worden

gerekend, kunnen de b i j de rivierkeringen genoemde aspecten evenals de b i j de zeedijken genoemde van invloed z i j n . 1.3. Duinen

_---

Een andere categorie van keringen tegen de zee vormen de duinen.

Bij deze natuurlijke elastische keringen kan een zone worden aan- gegeven waar, b i j stormvloed, afslag

kan

worden

verwacht.

Deze

zone kan worden v a s t g e s t e l d aan de hand van de " r i c h t l i j n voor de berekening van d u i n a f s l a g t e n gevolge van een stormvloed" van de T.A.W.

In

deze zone z a l i n h e t algemeen de aanwezigheid van vreemde o b j e c t e n n i e t worden toegestaan.

1.4. Waterkeringen tegen boezem- en andere binnenwateren.

De d i j k e n en kaden

om

en l a n g s kanalen, meren, droogmakerijen en boezems vormen een groep van waterkeringen d i e i n de meeste g e v a l l e n bedoeld z i j n water met een permanente hoge s t a n d t e keren en d i e vaak van geringe afmetingen z i j n . E r i s , a f g e z i e n van haal go1 ven tengevol ge van de scheepvaart w e i n i g go1 faanval op deze keringen. Een u i t z o n d e r i n g h i e r o p vormen de meerdi j k e n waar r e k e n i n g moet worden gehouden met d i kwi j l s aanzi en1 i j ke g o l f a a n v a l en hoge waterstanden, d i e h e t gevolg z i j n van op- w a a i i n g van h e t water door stormen ( b i j v o o r b e e l d de d i j k e n

langs h e t I J s s e l m e e r ) . De kwel kan b i j deze waterkeringen vaak een g r o t e r o l spelen. B i j de b e o o r d e l i n g van vreemde o b j e c t e n moet vanzelfsprekend h i e r o p voora

1 5. ~ygwlg-yc33grSgrj~ jgy! I n de l o o p d e r t i j d e n i s i n Neder de hoofdwaterkeringen een s t e l s e l o n t s t a a n . worden g e l e t . and op v e l e p l a a t s e n a c h t e r van "tweede waterkeringen"

Deze tweede waterkeringen hebben v o o r n a m e l i j k t o t doel b i j door- braak van de h o o f d w a t e r k e r i n g de geïnundeerde o p p e r v l a k t e t e be- perken. De d r u k

om

vreemde o b j e c t e n t o e t e l a t e n o f t e handhaven i s h i e r veel g r o t e r dan b i j de hoofdwaterkeringen. De t o e s t a n d waarin de tweede waterkeringen meestal droge d i j k e n z i c h bevin- den, i s d i k w i j l s v r i j moei 1 i j k t e c o n t r o l e r e n vanwege h e t voor-

komen van vaak veel bebouwing.

De afweging van belangen i s h i e r veel m o e i l i j k e r ; voor een ge- d e t a i l l e e r d o v e r z i c h t wordt verwezen naar de n o t a "Tweede Water- keringen" van de T.A.W.

H i e r i n w o r d t t e n aanzien van tweede waterkeringen opgemerkt: " h e t i s w e n s e l i j k d a t binnen de hoofdwaterkeringen nog a l l e maat- r e g e l e n t e r v e r g r o t i n g van de v e i l i g h e i d worden genomen d i e zon- d e r a l t e g r o t e f i n a n c i ë l e o p o f f e r i n g e n m o g e l i j k z i j n " .

functioneren, in principe dezelfde eisen aan de vreemde objec- ten moeten worden gesteld a l s b i j de hoofdwaterkeringen.

De

kans

d a t een tweede kering moet functioneren, i s echter klein,

z o d a t

men eerder geneigd z a l z i j n vreemde objecten t e accepteren.

1 . 6 .

---

Samenvatting

Deze

nota

geldt in principe

voor

a l l e categorieën waterkeringen. Wanneer uitzonderingen moeten worden

gemaakt,

z a l

op

de desbe- treffende plaatsen

daarop

worden ingegaan.

Wat

b e t r e f t tweede waterkeringen zal de gedachtengang die in de

nota

"Tweede waterkeringen" i s verwoord, moeten worden aan- gehouden. De in deze

nota

aangegeven nadelen zullen moeten worden afgewogen tegen de offers die b i j ' h e t nemen

van

maatregelen moe- ten worden gebracht.

11.2. Veiligheidsnormen 2.1. Al gemeen

_--

_---

Het uitgangspunt voor de bevejliging

van

de l a g e gebieden langs zee- dijken, rivierdijken en boezemkaden i s de e i s d a t de waterkeringen de maatgevende omstandigheden, d i e b i j voorkeur op grond

van

een frequentiebeschouwing worden vastgesteld, moeten kunnen weerstaan. De waterkeringen

worden op

basis

van

d i t uitgangspunt verbeterd en onderhouden.

Er

moet echter

ook

rekening worden gehouden met het f e i t d a t reeds b i j lagere waterstanden dan de maatgevende, een calamiteit niet uitgesloten i s .

Z o ' n calamiteit b i j de dijken en kaden

zou

het gevol g kunnen zijn

van

plaatse1 i j k stabil i t e i tsverl ies door grondmechanische oorzaken die niet voldoende zijn onderkend. Dit g e l d t vooral b i j constructies en vreemde objecten. Bij constructies en vreemde objecten i n dijken en kaden i s de s i t u a t i e

soms

zo

gecompliceerd d a t de kans groot i s

d a t bepaalde factoren niet j u i s t worden geëvalueerd.

Dit betekent d a t het risico

van

inundatie,

ook

na

voltooiing

van

de

n u

in vele gebieden in ui tvoering zi jnde di jkverbeteringen, groter zal zijn d a n de

voor

de desbetreffende gebieden aanvaarde kans

d a t een maatgevende waterstand wordt overschreden. Om de huidige

d i j k - en kadeverbeteringen zinvol t e doen z i j n , dient het bijkomen-

de

van

de maatgevende waterstand.

risico klein t e zijn ten opzichte

van

de kans

op

overschrijding

De onzekerheden in de sterkteberekening

van

de constructie kunnen globaal in twee rgroepen worden gesp1 i t s t .

a.

Onzekerheden in de belastingen en in het rekentechnische gedeelte van de berekeningen:

1, De in 11.3.9. genoemde grondmechanische materiaalfactoren geven geen grenswaarden, doch houden een kleine overschri jdings kans in

2. Voor de b i j de berekeningen gebruikte waterstanden welke moeten kunnen

worden

gekeerd i s reeds een overschri jdingskans gekozen en deze waterstanden dienen derhalve b i j de berekening a l s uitgangspunt t e worden genomen.

t i e en

de

belastingen brengt onzekerheden met zich mee.

2 . 3 .

1.

b. Spreiding in de materiaalsterkte

van

de constructie:

1.

2.

In de verschillende voorschriften i s de spreiding i n de sterkte-eigenschappen

van

de materialen (beton, s t a a l ,

h o u t )

waaruit de constructie i s opgebouwd b i j de bepaling van de

toelaatbare spanningen i n zekere z i n verwerkt.

Van

een grenswaarde kan echter n i e t worden gesproken. Verborgen materiaal gebreke; en materiaal veroudering kunnen de s t e r k t e beïnvloeden. Maatafwijkingen en, n i e t t e vergeten het verschi 1 tussen een standaardproef onder genormal i seerde belastingaannamen en het werkel i jke gedrag van het materiaal z i j n onzekerheden waarmee rekening moet

worden

gehouden.

con

cl

US

les

Erkenning

van

het f e i t d a t ook b i j de gebruikelijke veiligheden de kans op een calamiteit n i e t i s uitgesloten, vraagt

principe om een s t a t i s t i s c h e aanpak

van

het vei 1 igheidsprobleem, waarbij deze kans a l s maatstaf

voor

de veiligheid

wordt

gehanteerd. Daarbij dienen

de

gevolgen

van

het ontstaan

van

een calamiteit t e worden afgewogen tegen de maatregelen die de

kans

daarop verkleinen.

B i j het bestuderen

van

detai 1 problemen betreffende de vei 1 igheid van constructies in waterkeringen s t u i t men echter op vele moeilijk- heden. Dit i s vooral een gevolg

van

het ontbreken

van

voldoende gegevens over de grootheden die b i j het veiligheidsprobleem een rol spelen. De in deze leidraad behandelde constructies worden a l s regel hoofdzakei i j k belast door water- en gronddrukken.

De

waterdrukken, welke b i j de berekening van de constructies i n het algemeen een be- langri jke invloed hebben, worden bepaald

door

de hoogte

van

het t e keren water. Ten aanzien hiervan wordt een maatgevende waterstand opgegeven

-

het ontwerppeil

-

die b i j een bepaalde aanvaarde over- schri jdingskans behoort. Bij de bepal ing

van

het ontwerppeil i s reeds rekening gehouden met het belang

van

het beschermde gebied. Een kwantitatieve beschouwing over a l l e i n 2 . 2 . genoemde onzekerheden kan echter n i e t worden gegeven. Wel kan worden gesteld d a t b i j de berekening

van

onderdelen

van

constructies die b i j bezwijken t o t schade aan o f doorbraak van de waterkering kunnen leiden, de con- sequenties hiervan dienen t e worden betrokken'.

in

K Zie Stichting commissie

voor

uitvoering

van

research (C.U.R.)

2. I n p r i n c i p e dienen voor de onzekerheden i n de materiaaleigenschappen en voor de onzekerheden i n de v e r s c h i 11 ende b e l a s t i ngen afzonder 1 i j ke " o n z e k e r h e i d s f a c t o r e n " t e worden toegepast.

E r z i j n e c h t e r n i e t voldoende gegevens beschikbaar voor een k w a n t i t a - t i e v e benadering van h e t t o t a a l r i s i c o . Voorshands wordt daarom aan- bevolen de berekeningen u i t t e voeren volgens de i n de v o o r s c h r i f t e n ( T . G . B . , V.B.) aangegeven methode.

Voor b e l a s t i n g e n van grondmechanische aard i s i n deze v o o r s c h r i f t e n nog geen r i c h t 1 i j n gegeven.

Daarom i s i n 11.3.9. aangegeven op welke w i j z e b e l a s t i n g e n van grond- mechanische aard i n de s t e r k t e - en s t a b i 1 i t e i tsberekeningen kunnen worden v e r w e r k t .

D a a r b i j i s ervan uitgegaan, d a t de b e l a s t i n g , de s t e r k t e en de s t a b i l i t e i t van een c o n s t r u c t i e aan h e t t o e v a l onderhevig z i j n ; h e t z i j n " s t o c h a s t i s c h e grootheden", d i e een s t a t i s t i s c h e verde- l i n g vertonen. Een p r a k t i s c h bezwaar i s e c h t e r , d a t zeldzaam voorkomende b e l a s t i n g e n een ander k a r a k t e r hebben dan de normale. Daarom moet voor een r e ë l e s c h a t t i n g van de kans op bezwijken ook r e k e n i n g worden gehouden met b i j v o o r b e e l d grove c o n s t r u c t i e - f o u t e n , e x p l o s i e en aanvaringen.

11.3. Grondmechanische aspecten

3.1. I n l e i d i n g

---

Hieronder v o l g t een opsomming van een d i e b i j een grondmechanisch onderzoek en de s t e r k t e b e r e k e n i n g van c o n s t r u c t belang kunnen z i j n .

a a n t a l b e l a n g r i j k e aspecten t e n behoeve van de f u n d e r i n g es i n een w a t e r k e r i n g van

B i j h e t grondonderzoek d a t wordt u i t g e v o e r d t e n behoeve van de f u n d e r i n g en de s t e r k t e b e r e k e n i n g van c o n s t r u c t i e s i n een water- k e r i n g moet ook r e k e n i n g worden gehouden met de i n v l o e d van

z u l k e c o n s t r u c t i e s op de s t a b i l i t e i t van de w a t e r k e r i n g a l s geheel. Een zodanig

ervaren gekwal i f i ceerde grondmechanica-deskundi gen.

onderzoek moet worden u i t g e v o e r d onder l e i d i n g van

3 - 2 . Omvang grondonderzoek i n s i t u en i n h e t l a b o r a t o r i u m I n h e t a l gemeen kan h e t grondonderzoek omvatten:

-

...

i n s i t u :

-

b o r i n g e n met ongeroerde monsters van een zodanige k w a l i t e i t d a t een betrouwbaar b e e l d wordt verkregen van de s a m e n s t e l l i n g en de gelaagdheid van de grondslag en de bestaande d i j k .

Voor h e t onderzoek van monsters j n h e t l a b o r a t o r i u m v e r d i e n t h e t u i t - voeren van c o n t i n u b o r i n g e n met een monsterdoorsnede van tenminste 50 mm de voorkeur.

-

sonderingen met een mechanische mantel- o f kleefmantelconus o f met een e l e k t r i sche k l eefman t e l conus.

I n d i e g e v a l l e n w a a r b i j de k w a l i t e i t van de grond s l e c h t i s , v e r d i e n t h e t aanbeveling g e b r u i k t e maken van g e v o e l i g e op-

nemers zodat ook o v e r de w e i n i g draagkrachtige lagen nog bare meetgegevens worden verkregen.

betrouw-

-

dichtheidsmetingen met g e b r u i k van e l e k t r i s c h e o f r a d i o a c t i e v e methoden b i j aanwezigheid van zandlagen i n de grondslag van de d i j k . D i t i s b e l a n g r i j k i n d i e g e v a l l e n d a t d i c h t b i j de k e r i n g v e r d i e p i n g e n kunnen o n t s t a a n d i e een zogenaamde z e t t i n g s v l o e i i n g t e n gevolge kunnen hebben.

(Los

gepakt zand met een d i c h t h e i d beneden de zogenaamde k r i t i e k e d i c h t h e i d )

.

-

pompproeven i n verband met de v a s t s t e l l i n g van de benodigde bronbemaling en de i n v l o e d h j e r v a n op de omgeving.

i n het 1

a b o r a t o r i

um:

-

triaxiaal

-

en/of cel proeven op ongeroerde monsters

voor

de vasts tel

-

1 ing

van

de schui

fweerstandseigenschappen

van

de verschil 1 ende

bodem1 agen.

-

kritieke di chtheidsproeven

op

zandmonsters u i t de grondslag in ver-

band met de bepaling

van

de

zettingsvloeiingsgevoeligheid

van

even- tueel in de bodem aanwezige zandlagen. Deze zettingsvloeiingen of "oevervallen" kunnen bijvoorbeeld worden veroorzaakt door het optreden

van

verdiepingen

voor

de dijk (bijvoorbeeld ten gevolge van erosie o f

baggerwerkzaamheden).

-

samendrukkingsproeven op ongeroerde grondmonsters waarbij

ook

het zogenaamde "secul ai re" zetti ngsproces dient t e worden gemeten. Dit seculaire zettingsproces kan van zodanig belang z i j n v o o r

de beoordeling

van

de veiligheid

van

de waterkering d a t het aanbeveling

kan

verdienen nauwkeurige zakkingsmetingen

van de

waterkering u i t

t e

voeren

voordat

met de uitvoering

van

de constructie wordt begonnen.

-

doorl atendheidsmeti ngen op ongeroerde en geroerde monsters, zowel in

verticale a l s in horizontale richting. Het onderzoek op geroerde

mon-

de Stem

doorl atendhei d

van

aanvul grond e.d.

dient gericht t e z i j n op de verkrijging

van

gegevens over

De

omvang

van

het

grondonderzoek

kan

niet nader worden omschreven. Het i s vanzelfsprekend in hoge

mate

afhankelijk

van

de volgende factoren :

-

de aard

van

de constructie en de mate waarin deze een gevaar voor de s t a b i l i t e i t

van

de waterkering

vormt, zowel

tijdens de uitvoer a l s

daarna;

-

de

omvang

van

de teweeg t e brengen verstoring

van

het dijkprofiel 1

angs-

en

in dwarsri chti ng ;

-

de mate

van

inhomogeniteit

van

de grondslag.

In het algemeen i s het nodig het grondonderzoek ruimer op t e zetten dan alleen

voor

de fundering

van

de constructie noodzakelijk i s .

n g

in

Hierbij moet rekening worden gehouden met het gehele beïnvloedingsge- bied in het stadium

van

de uitvoering. Met name b i j toepassing

van

een bronbemal i ng kan di

t

beïnvloedi ngs gebied ui tgestrekt z i j n en moet het gevaar

voor

het afnemen

van

de veiligheid

van

de waterkering in deze zone zorgvuldig worden bestudeerd. Zo kan het noodzakelijk z i j n d a t t e r plaatse

van

reeds aanwezige constructies nog een aanvul 1 end grondonder- zoek

wordt

uitgevoerd.

Bij

op

s t a a l gefundeerde constructies is de s t a b i l i t e i t van de constructie afhankelijk

van

de schuifweerstandseigenschappen van de grond onder de fundering en van de schuifkracht die in het scheidingsvlak tussen fundering en grond kan worden opgenomen.

In het algemeen zal de vormgeving

van

de onderkant

van

de

fundering wel zodanig z i j n d a t een eventueel s t a b i l i t e i t s v e r l i e s zal optreden langs een g l i j v l a k door de grondslag.

De schuifweerstand 'If

van

grond

wordt

bepaald

door

de hoek

van

inwéndige wrijving 4 en de cohesie c

van

de g r o n d .

Het verband tussen deze grootheden wordt beschreven door de vergel ijking

van

Coulomb:

waarin o,., de gronddruk i s loodrecht op het schuifvlak.

Bij de berekening

van

de s t a b i l i t e i t van de constructie dient

b i j voorkeur gebruik t e worden gemaakt van de p l a s t i c i t e i t s - theorie.

I n d i t verband kunnen ook de methoden van Brinch Hansen en

van

Meijerhoff worden toegepast voor de berekening van het draagver- mogen

van op

staal gefundeerde constructies.

waarop

verticale en horizontale belastingen werken. Het mogelijke bezwijkgeval l a n g s het scheidingsvlak tussen fundering en grondslag dient afzonder- l i j k t e worden getoe-tst.

Vanzelfsprekend moet b i j deze berekening rekening worden gehouden met de t e verwachten ongunstigste waterspanningen i n de grondslag, In verband met de aanwezige spreiding binnen de verschillende

grondei genschappen en eventuele onnauwkeurigheden i n de b e p a l i n g h i e r v a n ,moeten zogenaamde m a t e r i a a l f a c t o r e n ym worden toegepast op de i n h e t l a b o r a t o r i u m bepaalde waarden van c en t a n C$ ( z i e 3.9.).

3.4. C o n s t r u c t i e op palen _{---c---c----..-}

B i j op p a l en gefundeerde c o n s t r u c t i e s wordt de s t a b i 1 i t e i t bepaald door h e t draagvermogen van de palen o f paaljukken. B i j de bereke- n i n g van h e t draagvermogen moet behalve met h e t gewicht van h e t bouwwerk i n c l u s i e f bovenbel a s t i ng door grondbel as ti ng en v e r k e e r , r e k e n i n g worden gehouden met drukken d i e r e c h t s t r e e k s door

de grond op de p a l e n worden uitgeoefend, zoals n e g a t i e v e k l e e f en h o r i z o n t a l e gronddrukken.

Voor de berekening van h e t draagvermogen van de p a l e n moet g e b r u i k worden gemaakt van de r e s u l t a t e n van sonderingen. H i e r b i j d i e n t met de v o l gende f a c t o r e n r e k e n i n g t e worden gehouden:

a ) de i n v l o e d op de gemeten sondeerwaarden van de b e l a s t i n g v e r m i n d e r i n g van de grondslag a l s gevolg van een e v e n t u e l e o n t g r a v i n g .

H i e r b i j moet i n h e t algemeen worden gerekend met een l i n e a i r van de korrelspanningen a f h a n k e l i j k e conus- en p l a a t s e 1 i j k e w r i j v i n g s w e e r s t a n d .

B i j de berekening van de g r o o t t e van de n e g a t i e v e k l e e f mag e c h t e r n i e t met de h i e r u i t r e s u l terende verminderde k l e e f wor- den gerekend;

b ) de vorm van de b i j de sonderingen toegepaste conus.

De vorm i s van i n v l o e d op de gemeten sondeerweerstanden. D i t

g e l d t ook voor de toegepaste werkwijze b i j h e t sonderen;

c ) m o g e l i j k e a f w i j k i n g e n van de v e r t i c a l i t e i t van de sonderingen.

D i t aspect i s v o o r a l van belang b i j een diepe l i g g i n g van de d r a a g k r a c h t i g e laag. I n z u l k een geval v e r d i e n t h e t aan- b e v e l i n g een a a n t a l sonderingen u i t t e voeren met een e l e k - t r i sche conus met een ingebouwde h e l 1 i ngmeter

.

I n h e t algemeen moet h e t a a n t a l sonderingen zodanig z i j n d a t een betrouwbare i n d r u k wordt verkregen van de s p r e i d i n g i n h e t op b a s i s van de s o n d e e r r e s u l t a t e n berekende draagvermogen van de palen. B i j de keuze van de p a a l p u n t d i e p t e n d i e n t met deze s p r e i d i n g

t o e

Ym

op de sondeerresul t a t e n nog een m a t e r i a a l f a c t o r t e passen.

De b e r e k e n i n g van de d r a a g k r a c h t van de p a l e n kan worden u i t g e - voerd met de i n Nederland g e b r u i k e l i j k e methode van h e t L a b o r a t o r i u m voor Grondrnechanicax. H i e r b i j worden de sondeerwaarden door middel van "model r e g e l s " t o t paalweerstanden getransformeerd. Voor de

s c h a t t i n g van de maximale n e g a t i e v e k l e e f kan g e b r u i k worden gemaakt van de gesommeerde p l a a t s e l i j k e w r i jvingsweerstanden u i t de sonderi n- gen o v e r h e t deel van de p a a l s c h a c h t waarlangs de grond z i c h t e n op- z i c h t e van de p a a l i n neerwaartse r i c h t i n g beweegt. H i e r b i j worden van h e t p a a l t y p e a f h a n k e l i j k e omrekeningsfactoren toegepast op overeenkomstige w i j z e a l s b i j de t r e k p a a l b e r e k e n i n g volgens de methode Begemann? Op de op deze w i j z e gevonden waarde mag een r e d u c t i e van 0,25 worden toegepast. Vanzelfsprekend d i e n t b i j deze analyse r e k e n i n g t e worden gehouden met andere randvoorwaa,rden, z o a l s

de geometrie van de p a a l f u n d e r i n g en de t e verwachten z e t t i n g e n na h e t i n s t a l l e r e n van de palen. De e v e n t u e l e h o r i z o n t a l e grond- d r u k

op

de p a l e n d i e o p t r e e d t b i j een e e n z i j d i g e b e l a s t i n g van de g r o n d s l a g n a a s t de op p a l e n gefundeerde c o n s t r u c t i e kan met een aanvaardbare nauwkeurigheid worden berekend met de " e l as t i schel' berekeningsmethode van h e t L a b o r a t o r i

urn

voor Grondmechanica. De h i e r v o o r benodigde " e l a s t i s c h e " eigenschappen van de grond kunnen worden o n t l e e n d aan gegevens u i t de l i t e r a t u u r o f kunnen door middel van s p e c i a l e t r i a x i a a l p r o e v e n op ongeroerde monsters worden bepaal d.

3.5. B e r e k e n i n g grond- en waterdrukken op de zijwanden van de c o n s t r u c t i e

B i j de s t e r k t e b e r e k e n i n g van de v e r s c h i l 1 ende c o n s t r u c t i e - o n d e r - d e l e n d i e n t r e k e n i n g t e worden gehouden met de t e verwachten meest o n g u n s t i g e water- en gronddrukken. Voor " s t i j v e " grondkerende wan- den moet worden gerekend met de zogenaamde " n e u t r a l e " gronddruk; voor de b e r e k e n i n g van een v l o e r c o n s t r u c t i e kan h e t moment u i t de gronddruk op de wanden o n t l a s t e n d werken en e r d i e n t dan sok

in

d i t geval t e worden gerekend met de " n e u t r a l e " gronddruk gedeeld door de d e s b e t r e f f e n d e m a t e r i a a l f a c t o r ( z i e 3.9.). I n h e t l a a t s t e qeval moet a l s r e g e l t e v e n s worden gerekend met een o m l a a g g e r i c h t e w r i j -

v i n g s k r a c h t i n h e t v l a k van de wand en de a a n v u l l i n g s g r o n d . De c o ë f f i c i ë n t v o o r

x Z i e o.a. S t i c h t i n g Bouwresearch; r a p p o r t n r . 50,funderingen op palen, d e e l

I.

"neutral e" gronddruk i s sterk afhankelijk van de gevolgde werk- wijze b i j de aanvullingen en b i j het verdichten van de aanvul- lingsgrond. Aanbevolen

wordt

een coëfficiënt

x

= 1

aan

t e

hou-

den, t e n z i j k a n worden aangetoond d a t

a

een kleinere waarde heeft,

B i j "slappe" grondkerende constructies kan worden gerekend met de zogenaamde "actieve

gronddruk".

Voor

de berekening van damwandconstructies kan gebruik worden ge- maakt

van

de methoden

van

B l u m en Brinch Hansen.

n

i1

3.6. Berekening zettingen

_---

Voor de berekening

van

de zettingen

van

de constructie in de waterkering en

van

de waterkering zelf

k a n

gebruik worden gemaakt

van

de gecombi neerde f ormul e

van

R u i sman- Koppe j

an

:

1 1 L

wt=

c

1 agen I t - log L) log

p

i- A p L O L

P

De samendrukkingsconstanten C en Cs worden bepaald u i t de resul-

t a t e n

van samendrukki ngsproeven op ongeroerde monsters i n het

1 aboratori

um.

In de formule s t e l t h de dikte

voor

van

de verschillende lagen,

t

de bel a s t i ngs t i j d , , to de gekozen tl jdseenheid

v e r t i c a l e korrelspanning in de lagen en A p de belastingcverhoging.

P

p de oorspronkel i j ke

Met deze formule kan ook een indruk worden verkregen

van

het nog t e verwachten zettingsverloop

van

de "ongeroerde" waterkering op 1 ange t e r -

m i j n . Vooral in de periode volgend op de aanleg o f de verhoging

van

de waterkctri n q zullen

ook

waterspanningsmetingen in de ondergrond en nauwkeuriae metingen van het werkelijke zettingcverloop n o d i g z i j n . In de regel z a l e r ten behoeve van de bouw

van

een constructie i n de waterkering een belastdngvermindering van de grondslag optreden. Dit zal

gepaard gaan met een zwelling.

Door

de l a t e r e aanvulling wordt deze zwelling weer t e n i e t gedaan.

De grootte

van

de zwelling kan worden berekend met behulp

van

de zwellingsconstante A ,die eveneens u i t laboratoriumproeven

kan

worden bepaal d .

Om de reeds eerder genoemde redenen

van

n i e t homogene eigenschappen

en onnauwkeurigheden i n de beproeving, i s h e t noodzakel i j k

ook i n d i t geval op de samendrukkings- o n d e r s c h e i d e n l i j k z w e l l i n g s - constanten een m a t e r i a a l f a c t o r

A f h a n k e l i j k van de s t i j f h e i d van de f u n d e r i n g van c o n s t r u c t i e s d i e z i c h op e n i g e d i e p t e onder de k r u i n van de w a t e r k e r i n g b e v i n d t

en h e t z e t t i n g s g e d r a g van de w a t e r k e r i n g t e r w e e r s z i j d e n van deze con- structies,moeten voor de berekening van de v e r t i c a l e gronddrukken op de b o v e n z i j d e van de c o n s t r u c t i e f a c t o r e n op h e t grondgewicht worden toege- p a s t , waarvan de g r o o t t e kan worden o n t l e e n d aan de l i t e r a t u u r Over gronddrukken op b u i s1 e i dingen. I n h e t a l gemeen v a r i e e r t deze f a c t o r van 1,O

voor

h e t geval d a t c o n s t r u c t i e en w a t e r k e r i n g evenveel zakken, t o t 1 t 0 , 3 a l s de c o n s t r u c t i e minder z a k t dan de omge- vende w a t e r k e r i n g , w a a r b i j H de gronddekking i s en

B

de b r e e d t e van h e t kunstwerk. Het l a a t s t e i s v r i j w e l a l t i j d h e t geval i n d i e n de c o n s t r u c t i e op p a l e n i s gefundeerd.

Bovendien d i e n t op h e t grondgewicht ook nog een f a c t o r

t e worden toegepast i n verband met de onzekerheid met b e t r e k k i n g t o t de a a r d en de d i c h t h e i d van h e t a a n v u l l i n g s m a t e r i a a l .

3.8, Berekening langs k r a c h t e n

Een c o n s t r u c t i e d i e z i c h op e n i g e d i e p t e beneden de k r u i n van de w a t e r k e r i n g b e v i n d t , z a l i n h e t a l gemeen z i j n onderworpen

aan 1 angskrachten,

A l s e r i n l a n g s r i c h t i n g geen t r e k k r a c h t e n kunnen worden opgenomen dan dienen e r w a t e r d i c h t e d i l a t a t i e v o e g e n aanwezig t e z i j n . Zijn

er

geen d i l a t a t i e v o e g e n aanwezig dan moet de s t e r k t e i n l a n g s r i c h t i n g zodanig z i j n d a t de optredende t r e k k r a c h t e n kunnen worden opgenomen. Deze t r e k - k r a c h t e n kunnen worden berekend u j t een spanningsberekening w a a r b i j e r

van u i t moet worden gegaan d a t 9een vervormingen i n h e t d j j k l i c h a a m t e r p l a a t s e van de b o v e n z i j d e van de c o n s t r u c t i e kunnen optreden.

t o e t e passen ( z i e 3 . 9 . ) .

ym

3 '

7

_8e_r_ekeni

_ng-

go!bbrUSSe!-oP-de-

boE!_zl

;de-

Y?!-

de-

coE1uc2%

H

Ym

---..---

---

3.9. Lgili_she_i_d_x

1. Onzekerheden

I n h e t algemeen hebben de grondmechanische berekeningen b e t r e k - k i n g op de volgende 2 aspecten:

a. S t e r k t e - en s t i jf h e i d s b e r e k e n i n g ;

h e t v a s t s t e l l e n van de u i t w e n d i g e b e l a s t i n g e n van de grond op de c o n s t r u c t i e t e n behoeve van de s t e r k t e b e r e k e n i n g van de con-

s t r u c t i e ;

m

Z i e S t i c h t i n g Commissie voor u i t v o e r i n g van r e s e a r c h (c.U.R.)

b. Stabili teitsberekening;

het

vaststellen

van de

uitwendige belastingen

van

de grond op

de constructie en van het draagvermogen en het vormverande- ringsgedrag

van

de g r o n d s l a g onder de op de fundering werken- de bel astingen.

ad

a .

De uitwendige belastingen

van

de

grond

komen

b i j de h i e r i n behandeling zijnde Constructies meestal voort uit grondaanvul 1 ingen en grondophogingen. De ei genschappen hier-

van

zullen i n de ontwerpfase

op

oordeelkundige wijze moeten

wor-

den aangenomen. Als regel gaat het h i e r b i j vooral

om

de hoek

van

inwendige wrijving $ $ de cohesie c en de dichtheid p

van

de

aan-

vul 1 ings- $ c. q. ophogi

ngsgrond

.

De uitvoering kan echter

ook

i n hoge mate bepalend z i j n .

Ten

be- hoeve van het ontwerp moeten daarom c r i t e r i a worden opgesteld waaraan de aanvulling of ophoging

na

de uitvoering

van

het werk moet voldoen. In verband met de keuze

van

het aanvul- c.q. op- hoogmateriaal en de uitvoeringstechniek verdient het aanbevel ing laboratoriumonderzoek t e verrichten zoals

korrelverdelingsbepalin-

gen,

maximum

en minimum dichtheidsbepalingen, Proctorproeven e.d. Na de uitvoering dient de kwaliteit van het werk t e worden ge- t o e t s t

aan

de gestelde c r i t e r i a .

I n bepaalde gevallen kan het n o d i g z i j n de uitvoering door mid- del

van

metingen van essentiële grootheden t e begeleiden, Gedacht

wordt

h i e r b i j aan de grondaanvulling b i j wanden

van

sluizen, tunnels, kokers e.d. i n verband met de optredende gronddrukken op deze constructies.

a d b . Ten-aanzien van de uitwendige belastingen

van

de grond gelden in principe dezelfde opmerkingen a l s

voor

a ) .

Meestal

wordt

de constructie gedragen door de ongeroerde grond- slag.

Ten behoeve van de berekening

van

draagvermogen en

ringsgedrag

van

de fundering worden daarom de recul taten gebrui k t

van

het grondonderzoek in het t e r r e i n en i n het laboratorium. De mate

van

betrouwbaarheid van deze resultaten h a n g t a f

van

een aantal factoren waarvan de belangrijkste z i j n :

-

het aantal herhalingen van de proeven

(m.a.w.

de uitgebreidheid

-

de nauwkeurigheid van de proeven;

2.

-

de mate

v a n

ongeroerdheid van de "ongeroerde" grondmonsters;

-

de mate

van

Tevens moet rekening worden gehouden met de onzekerheden die ver- band houden met de

voor

de berekening toegepaste schematisaties van randvoorwaarden en mechanisch gedrag,

waardoor

e r een afwijking zal optreden tussen het berekende r e s u l t a a t en de werkel i jkheid. Vanzelfsprekend dient

de

schematisering

van

de rekenproblemen

zo-

danig t e worden opgezet dat veilige uitkomsten kunnen worden ver- wacht. Volledige zekerheid daarover bestaat echter n i e t .

homogeniteit

van

de betreffende grondlaag.

Met de hiervoor vermelde "onzekerheden"

wordt

in de ontwerpfase rekening gehouden door toepassing

van

factoren. Over het algemeen worden deze factoren betrokken op:

-

de materiaaleigenschappen ( i n d i t geval dus de grondeigenschap-

-

de belastingen en wel b i j voorkeur op de belastingscomponenten

pen),

door

het invoeren

van

materiaal factoren y,;

die de meeste onzekerheid i n zich bergen of die een grote in- vloed hebben

op

de uitkomst

van

de s t a b i l i t e i t s - c.q. verplaat- singsberekening van de constructie, door het invoeren

van

be- l asti ngsfactoren Yb'

Materiaal factoren

De materiaalfactoren y, geven de verwachte spreiding aan van de gemi ddel de grondei genschappen i

n

een bepaal d e grond1 aag

,

waar- mee t e r verkrijging

van

een hoge mate

van

betrouwbaarheid i n de berekeningen rekening

moet

worden gehouden. Deze materiaalfac- toren z i j n afhankelijk

van

de uitgebreidheid

van

het grondonder- zoek. De kans

d a t

de gemiddelde waarde

van

één

van

de eigenschap- pen, die u i t véél proeven i s bepaald, overeenkomt met de werke- l i j k e gemiddelde waarde

van

die eigenschap

i s

immers groter dan b i j één proefresultaat,

De in de vol gende tabel gegeven materiaal factoren kunnen worden toegepast op de uit het grondonderzoek bepaal de gemi ddel de

grond-

eigenschappen

van

de verschillende grondlagen a l s deze gemiddelden

z i j n gebaseerd

op

proeven o p tenminste 2 monsters u i t de betreffen- de laag. De aldus verkregen waarden

voor

de materiaaleigenschappen worden aangeduid al s karakteristieke waarden. De materiaal factoren

ym z i j n zodanig gekozen d a t e r een tweezijdige overschri jdingskans r e s t e e r t van 5%.

-

gron de i gen

s

c h a p

hoek

van inwendige

wrijving

t a n

Q> hoek

van

uitwendige wrijving tan i)

cohesie: c

samendrukkingsconstanten:

C en C s zwellingsconstante:

dichtheid van de aanvul1 ingsgrond: p

dichtheid van de natuurlijke grondslag: p

P

Voor

de control e

van

de aanvul 1 ings-

d i t dat de gevonden gemiddelde waarde uit de steekproef in s i t u a l s regel een factor y, gunstiger dient t e z i j n d a n de b i j de

berekening van de constructie aangenomen waarde,

o f ophogingsgrond betekent

Indien belastingen

op

de constructie afkomstig z i j n

van

de onge- roerde

grond

dan dienen de relevante gemiddelde grondei genschappen met de betreffende materiaal factoren t e worden vermenigvuldigd dan

wel erdoor t e worden gedeeld ten einde

t o t

de meest ongunstige belas- tingscombinaties

voor

de

s t e r k t e en de s t a b i l i t e i t

van

de construc- t i e t e geraken. In de draagkrachtberekeningen

van

de fundering moeten a l s regel karakteristieke waarden

voor

de grondeigenschap- pen worden toegepast die

worden

gevonden

door

de gemeten gemiddel- de grondei genschappen

door

de betreffende materiaal factoren t e delen.

Bij de berekening

van

de verplaatsingen z i j n

voor

de s t e r k t e

van

de constructie de t e verwachten maximale

verplaatsingsverschillen,

zowel i n horizontale a l s in verticale richting,

van

belang. Het

i s

duidelijk d a t i n d i t verband de

samendrukkingsconstanten

b i j be- paalde constructiegedeelten met de betreffende materiaalfactor moeten worden vermenigvuldigd; b i j andere constructiegedeel

ten

moeten de samendru kkingscons tanten

door

de materiaal factoren

wor-

den gedeeld. De materiaal factoren moeten

zo

worden toegepast d a t

3. B e l a s t i n g f a c t o r e n

De c o ë f f i c i ë n t waarmee de u i t w e n d i g e b e l a s t i n g e n op de c o n s t r u c t i e i n verband met de r e s t e r e n d e onzekerheden moeten worden vermeni g- v u l d i g d , w o r d t aangeduid a l s de b e l a s t i n g f a c t o r Yb'

De i n deze l e i d r a a d behandelde c o n s t r u c t i e s worden a l s r e g e l hoofd- zake1 i j k b e l a s t door w a t e r - en gronddrukken. De waterdrukken wor- den bepaald d o o r de hoogte van h e t t e keren w a t e r . ( I n sommige g e v a l l e n kan de g o l f a a n v a l ook nog een r o l s p e l e n ) . Ten a a n z i e n h i e r v a n w o r d t een maatgevende w a t e r s t a n d opgegeven

-

h e t ontwerp- p e i l

-

d i e b i j een bepaalde aanvaarde o v e r s c h r i j d i n g s k a n s h o o r t . De b e l a s t i n g s t o e s t a n d d i e b i j d i t o n t w e r p p e i l h o o r t , z a l a l s r e g e l de maximale b e l a s t i n g z i j n , waaraan de c o n s t r u c t i e weerstand moet bieden. I n de T.G.B. en de V.B. w o r d t de zogenaamde k a r a k t e r i s t i e k e b e l a s t i n g Qk g e b r u i k t . D i t i s de b e l a s t i n g d i e i n 5% van a l l e be- l a s t i n g s g e v a l l e n w o r d t overschreden.

De maximale b e l a s t i n g Qmax door de waterdrukken w o r d t e c h t e r be- schouwd a l s een zgn. v a s t e b e l a s t i n g , d i e n i e t aan een s p r e i d i n g o n d e r h e v i g i s . Voor de b e l a s t i n g e n door de grond d i e n t wel met een bepaalde mate van o n z e k e r h e i d t e worden gerekend. Daar w o r d t dus wel h e t b e g r i p k a r a k t e r i s t i e k e b e l a s t i n g g e b r u i k t door m i d d e l van i n - v o e r i n g van de m a t e r i a a l f a c t o r e n ( z i e t a b e l b l z . 2 3 ) .

Voor de b e r e k e n i n g van de s t a b i l i t e i t van de c o n s t r u c t i e , i n casu de weerstand d i e door de c o n s t r u c t i e tegen de e r o p u i t g e o e f e n d e b e l a s t i n g e n kan worden g e l e v e r d , moet g e b r u i k worden gemaakt van de k a r a k t e r i s t i e k e waarden van de materiaaleigenschappen. H i e r u i t v o l g t dan de k a r a k t e r i s t i e k e weerstand van de c o n s t r u c t i e ska Van- z e l f s p r e k e n d d i e n t b i j deze b e r e k e n i n g de maatgevende b e l a s t i n g s - c o m b i n a t i e a l s u i tgangspunt t e worden g e b r u i k t ,

Zo i s b i j v o o r b e e l d i n h e t geval van a f s c h u i v i n g van de c o n s t r u c t i e op de g r o n d s l a g de k a r a k t e r i s t i e k e weerstand de h o r i z o n t a l e b e l a s - t i n g d i e kan worden opgenomen b i j de k a r a k t e r i s t i e k e waarden voor de grondeigenschappen en de k a r a k t e r i s t i e k e v e r t i c a l e b e l a s t i n g . Voor de b e p a l i n g van de v e i l i g h e i d w o r d t de k a r a k t e r i s t i e k e s t e r k - t e sk v e r g e l e k e n met de k a r a k t e r i s t i e k e b e l a s t i n g e n . Voor water- drukken i s d i t dan de b e l a s t i n g b i j o n t w e r p p e i l QmaX. Voor andere b e l a s t i n g e n de k a r a k t e r i s t i e k e b e l a s t i n g

4,.

4. S t a b i l i t e i t

Teneinde de kans

op

s t a b i l i t e i tsverl i e s op een aanvaardbare waarde t e brengen,

kan

voor

Yb worden aangehouden:

Yb >, l S 5

5.

Sterkte

Voor

de berekening

van

de s t e r k t e

van

de beton- o f staalconstruc- t i e , i n casu de belasting die

door

de constructie kan worden

opgenomen, moet gebruik worden gemaakt van de karakteristieke waar- den

van

de belastingen Qk en de karakteristieke s t e r k t e

sk

van

de constructie. Bij de beoordeling

van

de veiligheid

van

de construc- t i e

wordt

de karakteristieke s t e r k t e

sk

vergeleken met de karakteris- tieke belaStingenQk,

Voor

waterdrukken de belasting b i j ontwerppeil Q,,,

' k

Teneinde de kans op bezwijken

van

de constructie o f onderdelen

van

de constructie

op

een aanvaardbare waarde t e brengen,

kan

voor

Yb wor- den aangehouden:

volgens T.G.B. s t a a l ; Yb 3 1,5 volgens V.B. beton; Yb 3 l,8

11 .4. Onder- en achterloopshei d 4.1, J-Jgjcjjplg

In het algemeen komt b i j a l l e waterkerende constructies onder in- vloed

van

de optredende verhangen enige kwel

voor.

Als gevolg van de in een waterkering aanwezige constructies kan deze toestand in ongunstige zin worden beïnvloed

door

het op- treden

van

de zogenaamde onder- en achterl oops hei d .

Deze verschijnselen houden verband

met

het verschil in deformatie- gedrag tussen de r e l a t i e f s t i j v e en meestal goed gefundeerde

constructie en de eigen1 i j k e waterkering,

waardoor

ruimten onder en langs de constructie

kunnen

ontstaan,die a l s

het

ware een kortsl uiting gaan vormen tussen de waterniveaus t e r weerszijden

van

de waterkering.

Door

de d a a r b i j optredende grote stroomsnelheden van het water

zul 1 en gronddeel t j e s onder bepaal de omstandigheden worden meegevoerd, waardoor het proces zodanig kan worden versneld d a t spoedig een ontoelaatbare toestand

o n t s t a a t

met betrekking

t o t

de s t a b i l i t e i t van het element en de waterkerende functie van de kering a l s geheel. Het i s dus noodzakelijk zodanige maatregelen t e treffen d a t de

verschijnselen

van

onder- en achterl oopsheid n i e t zullen kunnen optreden.

Dit geldt in het bijzonder voor constructies die zich over het hele dwarsprofiel

van

de waterkering Uitstrekken.

Het i s echter

ook

noodzakelijk het gevaar

voor

onder- en achter- loopsheid t e bestuderen

voor

constructies die slechts een gedeelte

van

het dwarsprofiel

van

de waterkering vervangen.

In het algemeen omvatten de maatregelen tegen

onder-

en achter- loopsheid het aanbrengen van damwandschermen aan de onderzijde

van

de constructie en aan de beide zijkanten. Deze schermen moeten een blijvend goed waterdichte aansluiting hebben met de constructie.

Zo

mogelijk,zullen deze schermen moeten reiken

t o t

in een grond-

l a a g met een zeer geringe doorlatendheid. Voorts moeten de schermen

aan

de bovenzijde

ten

minste reiken

t o t

aan het ontwerppeil.

De

schermen moeten in ieder geval een zodanige lengte hebben d a t de weerstand tegen kwel voldoende i s om interne erosie met een voldoende mate

van

zekerheid t e voorkomen, I n principe moet b i j de bepaling

van

de benodigde lengte

van

de schermen worden u i tgegaan

van

de ongunstigst mogelijke toestand met betrek- king

t o t

het optreden van kieren en/of gapingen tussen de constructie en de grond.

Voor

de doorlatendheid

van

de aanvullingsgrond t e r weerszijden

van

de constructie dient de grootst mogelijke waarde t e worden aangehouden.

4

2 Be_r_e_k_e_n_ing -va_n_

-4%

_l_e_ncLt_e_ _va,n_ _d_e_ -c_c_hP!Ck

Zoals

reeds

i s

opgemerkt, dienen de kwelschermen

om

erosie

door

kwel t e voorkomen. Deze erosie

wordt

veroorzaakt door

de stroming

van

het grondwater. Ze zal

dus

afhankelijk z i j n

van

het optredende verhang, de doorlatendheid

van

de g r o n d , de korrelafmetingen en van de i n

de

grond

aanwezige "cohesie" tussen de korrels. Uit proeven i s ge- bleken d a t interne erosie b i j horizontale stroming eerder optreedt dan b i j v e r t i c a l e .

Door

de wet

van

Darcy:

q = k . i

wordt

de grondwaterstromi ng gekarakteriseerd al

thans

in het gebied

van

de lage Reynoldc-getallen (laminaire stroming).

Hierin is q het debiet per eenheid per oppervlak, k de doorlatend- heid

van

de bodem en i het verhang.

Deze formule kan met goede benadering

ook

worden

geschreven in de vol gende

vorm:

H

v = a .

waarin:

v

= de werkelijke stroomsnelheid in de capillairen tussen

k = de doorlatendheid

van

de grond

H = het verschil in waterstand t e r weerszijden

van

de

waterkering L = de kwelweglengte

a = een coëfficiënt die met de wijdte

v a n

de capillairen de gronddeel t j e s

Hi erui

t

vol g t : 0 . k . H L = V of wel: L = c w . H

T o t

n u

toe i s e r weinig directe informatie voorhanden over de werkelijke kritieke waarden

van

het verhang waarbij i nterne erosie kan optreden. Uit een analyse van een groot a a n t a l uiteenlopende constructies

werd geconcludeerd dat

voor

de verschi 1 lende cohesieloze grondsoorten een kritische toestand

zou

kunnen worden bereikt a l s de coëfficiënt

cw daalt beneden de volgende waarden I ) .

grondsoort

cW zeer f i j n zand 8,5 f i j n zand 7 grof zand 5 mi ddel f i j n zand 6 g r i n d en steenstukken 4

-

2,5

Bij de v a s t s t e l l i n g van de kwellengte L volgens bovenstaande tabel mogen de horizontale gedeelten

maar

voor 1/3 deel mee worden gerekend. Hieruit volgt dus voor L:

waarin: L v de lengte voorstelt

van

de v e r t i c a l e kwelgedeelten

L h de lengte van de horizontale kwelgedeelten.

Als kwelweg kan in het algemeen de bovenste begrenzing van het stroomlijnen- patroon worden gekozen ( d . i . dus de stroomlijn die d i r e c t langs en onder de constructie en de kwelschermen loopt).

Bij de v a s t s t e l l i n g

van

de kwellengte L moet rekening worden gehouden met de mogelijkheid

van

een kortgesloten kwelweg, zoals b i j twee o f meer damwanden op korte afstand van elkaar en

van

het optreden van gapingen, zoals b i j een constructie op palen d i r e c t onder de vloer i s t e verwachten.

In het l a a t s t e geval dient over d i t gedeelte met L h = O t e worden gerekend.

I )

E.W.

Lane: Security from underseepage; masonry walls and earth

Vanzelfsprekend kunnen ook meer theoretische methoden

van

berekening (bijvoorbeeld

modellen) worden toegepast.

vierkantennetten ,numerieke berekeningen en analoge

4.3. Berekening

_---

_...

van de s t a b i l i t e i t

van

de constructie

Door

middel

van

de bepaling

van

het verloop

van

de verhanglijn kun-

nen

de

waterdrukken worden

bepaald die

tegen

a l l e onderdelen

van

de constructie,

z o a l s

vloerconstructies, bodemafsluitingen, damwand-

schermen,

werkzaam

zijn. Ook hierbij i s rekening

t e

houden

met

mogelijke ongunstige omstandigheden. Nagegaan dient t e worden of deze

d r u k k e n

door

elk

van

de onderdelen voldoende

k u n n e n

worden opgenomen

en er geen gevaar

voor

grondbreuk, opbarstingen e.d. aanwezig i s . Bij z u l k e berekeningen moet in het algemeen de veiligheidscoëfficiënt niet lager worden gesteld dan 1,5.

Met name het verhang aan de benedenstroomse zijde

van

het kunstwerk i s

van

belang in verband

met

het verschijnsel

van

grondbreuk en de vermindering

van

de korreldrukken.

Tengevolge

van

de vermindering

van

de korreldruk

kan

reeds b i j kleine

verhangen

stabi 1 i t e i tsverl ies optreden.

Het kan dan nodig zijn een bodemverzwaring

met een

tussenlaag

van

11.5. Veiligheidsaspecten

van

beweegbare onderdelen van open sluizen

Er

kan onderscheid worden gemaakt tussen:

a. Keringen tegen stormvloeden (keersluizen, uitwateringsslu zen, schutsluizen) ;

b. keringen tegen hoge rivierstanden ( keersluizen, uitwater

ngs-

sluizen, schutsluizen) ;

c. keringen tegen permanent hoge waterstanden (schutsluizen, stroomsluizen).

Het onderscheid tussen a en b i s gelegen i n de tijdsduur tussen voorspelling en optreden, varierend tussen enkele uren en enige dagen

Afzonder] i j k worden in beschouwing genomen:

1.

Betrouwbaarheid i n ges1 oten toestand;

2 . Bedrijfszekerheid van de s l u i t i n g s o p e r a t i e .

Ad.1.

De betrouwbaarheid in gesloten toestand i s afhankelijk van:

-

de constructie a l s zodanig;

-

het gevaar

van

vernieling of ernstige beschadiging door invloeden van bui ten ( b i j voorbeel d aanvaring )

.

Ten aanzien van de constructie a l s zodanig k a n

worden

gesteld d a t het zeker mogelijk i s een betrouwbaar kunstwerk t e maken.

Het gevaar van aanvaring i s i n sterke mate afhankelijk van de s i t u - ering van het kunstwerk in z i j n omgeving.

Er

kunnen echter opvang- inrichtingen worden aangebracht die een nagenoeg volledige

bescherming tegen aanvaring bieden.

Bij een enkele kering i s de kans op een f a t a l e beschadiging ten gevol ge

van

oorlogs- of sabotagehandel ingen groter dan b i j een dubbele kering of een dijk.

Een en ander geldt zowel

voor

keringen tegen Stormvloeden a l s

voor

keri ngen tegen hoge rivierstanden.

Ad.2. De bedrijfszekerheid

van

de sluitingsoperatie i s afhankelijk van een aantal factoren, waarvan de voornaamste z i j n :

-

mogelijke storingen i n het sluitingsmechanisme;

-

mogelijke storingen in de energielevering;

-

mogelijke van-buitenaf komende storingen (bijvoorbeeld gezonken schip in

-

aanwezigheid

op

h e t beslissende t i j d s t i p

van

bevoegd en

des-