De presentatie wordt gedownload. Even geduld aub

De presentatie wordt gedownload. Even geduld aub

1 12/07/2014RIMAX Workshop “Probabilistische Bemessung von Dämmen und Deichen für den Hochwasserschutz” 1 Schematiseringfactor voor stabiliteitsanalyses.

Verwante presentaties


Presentatie over: "1 12/07/2014RIMAX Workshop “Probabilistische Bemessung von Dämmen und Deichen für den Hochwasserschutz” 1 Schematiseringfactor voor stabiliteitsanalyses."— Transcript van de presentatie:

1 1 12/07/2014RIMAX Workshop “Probabilistische Bemessung von Dämmen und Deichen für den Hochwasserschutz” 1 Schematiseringfactor voor stabiliteitsanalyses (achtergrond en theorie) Ed Calle, Deltares cursus/workshop schematiseringfactor RWS-WD Delft 11 juni 2010

2 22 Inhoud in vogelvlucht: Wat bedoelen we met grondmechanisch schematiseren bij dijken? Onzekerheden bij grondmechanisch schematiseren Welke onzekerheden al afgedekt in voorschriften (Leidraad Rivieren) Raamwerk schematiseringfactor: Theorie Berekening met een spreadsheet Stappenplan: gebruik van tabellen Wat doen we verder vandaag? Theorie schematiseren en schematiseringfactor cursus/workshop schematiseringfactor Delft 11 juni 2010

3 33 Schematiseren: cursus/workshop schematiseringfactor Delft 11 juni 2010 Van werkelijkheid naar model Wat is schematiseren?

4 44 Schematiseren omvat ruwweg: Verzamelen van gegevens over dijk en ondergrond:  Dijkgeometrie en opbouw van dijk en ondergrond (lagen en grondtypering)  schatten van optredende waterspanningen (in ontwerp- of toetssituatie)  grondeigenschappen: volumegewichten, schuifsterktes, etc. A.d.h. hiervan uitgangspunten voor berekening(en) kiezen  welke “faalvormen” spelen (mogelijk) een rol?  kiezen rekenmodel(len)  invoer voor rekenmodel(len):  afleiden uit verzamelde gegevens + berekeningen  vaak ook inwinnen extra benodigde informatie (grondonderzoek) cursus/workshop schematiseringfactor Delft 11 juni 2010 Wat is schematiseren?

5 55 Bij schematiseren t.b.v. stabiliteitsanalyses staat dus centraal: 1.Zicht krijgen op de “werkelijkheid”, 2.herkennen van mogelijke faalvormen en keuze rekenmodel(len) 3.vertaling van “werkelijkheid” naar invoer voor rekenmodel(len) Wat is schematiseren? cursus/workshop schematiseringfactor Delft 11 juni 2010

6 66 Bij schematiseren spelen onzekerheden een rol:  Opbouw van dijk en ondergrond is variabel; maken we de goede keuze?  gebaseerd op “punt”-metingen  altijd inter-/extrapolatie nodig  variatie in lenterichting van de dijk: wat is de representatieve dwarsdoorsnede?  worden bij grondonderzoek alle relevante grondvoorkomens gevonden?  hoe groot zijn optredende waterspanningen in ontwerp of toetssituatie?  hoe zit de geohydrologische systematiek in elkaar? Welke omgevingseffecten?  vaak berekeningen om van “waarneming” naar “toets/ontwerpsituatie” te komen!  werken voorzieningen zoals drainage wel naar behoren op lange termijn!  grondeigenschappen vertonen spreiding, waarmee moeten we rekenen? Onzekerheden bij schematiseren cursus/workshop schematiseringfactor Delft 11 juni 2010

7 77 Variabele opbouw dijk en ondergrond: Voorbeelden onzekerheden cursus/workshop schematiseringfactor Delft 11 juni 2010

8 88 Bij schematiseren spelen onzekerheden een rol:  Opbouw van dijk en ondergrond is variabel; maken we de goede keuze?  gebaseerd op “punt”-metingen  altijd inter-/extrapolatie nodig  variatie in lenterichting van de dijk: wat is de representatieve dwarsdoorsnede?  worden bij grondonderzoek alle relevante grondvoorkomens gevonden?  hoe groot zijn optredende waterspanningen in ontwerp of toetssituatie?  hoe zit de geohydrologische systematiek in elkaar? Welke omgevingseffecten?  vaak berekeningen om van “waarneming” naar “toets/ontwerpsituatie” te komen!  werken voorzieningen zoals drainage wel naar behoren op lange termijn!  grondeigenschappen vertonen spreiding, waarmee moeten we rekenen? Onzekerheden bij schematiseren cursus/workshop schematiseringfactor Delft 11 juni 2010

9 99 Wat zijn optredende waterspanningen bij hoge rivierstand? t cursus/workshop schematiseringfactor Delft 11 juni 2010 Voorbeelden onzekerheden

10 10 Schematiseringonzekerheid waterspanningen Meten is weten: ‘!’ of toch ‘?’ Voorbeelden onzekerheden

11 11 Onzekerheid m.b.t. functioneren drainage cursus/workshop schematiseringfactor Delft 11 juni 2010 Voorbeelden onzekerheden

12 12 Bij schematiseren spelen onzekerheden een rol:  Opbouw van dijk en ondergrond is variabel; maken we de goede keuze?  gebaseerd op “punt”-metingen  altijd inter-/extrapolatie nodig  variatie in lenterichting van de dijk: wat is de representatieve dwarsdoorsnede?  worden bij grondonderzoek alle relevante grondvoorkomens gevonden?  hoe groot zijn optredende waterspanningen in ontwerp of toetssituatie?  hoe zit de geohydrologische systematiek in elkaar? Welke omgevingseffecten?  vaak berekeningen om van “waarneming” naar “toets/ontwerpsituatie” te komen!  werken voorzieningen zoals drainage wel naar behoren op lange termijn!  grondeigenschappen vertonen spreiding, waarmee moeten we rekenen? Onzekerheden bij schematiseren cursus/workshop schematiseringfactor Delft 11 juni 2010

13 13 Onzekerheden grondeigenschappen Afgedekt door materiaal- en schadefactoren (γ m en γ n ) in Addendum TRWG bij de Leidraad Rivieren cursus/workshop schematiseringfactor Delft 11 juni 2010 Cumulatieve frequentieverdeling van gemeten cohesies in proevenverzameling Voorbeelden onzekerheden

14 14 Welke onzekerheden afgedekt door materiaalfactoren op schuifsterkte? Wel: Spreiding/onzekerheid schuifsterkte Niet:  Onzekerheden over (onder)grondopbouw  Onzekerheden over waterspanningen  Onzekerheden over mechanisme-rekenmodel: (wordt afgedekt door modelonzekerheidsfactor γ d ) Welke onzekerheden afgedekt door materiaal- en schadefactoren? Verdisconteren onzekerheden grondeigenschappen

15 15 Welke onzekerheden afgedekt door materiaalfactoren op schuifsterkte? F d ≥ γ n γ d Met: γ n = vereiste schadefactor, γ m = materiaalfactor, γ d = rekenmodelfactor (= 1.0) Gerelateerd aan toelaatbare kans op instabiliteit! Betekent: Als schematisering (onder)grondopbouw en waterspanningen 100% correct, dan garandeert vereiste schadefactor dat de kans op instabiliteit kleiner dan toelaatbare kans Stabiliteitseis voor toetsing of ontwerp: Verdisconteren onzekerheden grondeigenschappen

16 16 symbolisch noteren als: P f = g(F d ) Relatie is benadering die volgt uit probabilistische stabiliteitsanalyses cursus/workshop schematiseringfactor Delft 11 juni 2010 Toelaatbare kans op instabiliteit: P f,,toel = g(γ n γ d ) bijv.: de schadefactor eis γ n =1.10 komt overeen met P f, toel ≈ Relatie faalkans en stabiliteitsfactor

17 17 Stappen in schematiseringproces Stappen en keuzen bij grondmechanisch schematiseren Optimistische keuzen (onveilig!) Pessimistische keuzen (veilig!) range van mogelijke uitkomsten van de stabiliteitsanalyse Schematisering ondergrond Schematisering water- spanningen Keuze rekenmodel en parameters Onzekerheden afgedekt door partiele veiligheidsfactoren γ m γ n γ d Onzekerheden af te dekken door voldoend veilige keuzes

18 18 Praktijkproef Bergambacht Voorbeeld (2002): “Ringonderzoek” adviseurs bij praktijkproef Bergambacht Vijf adviseurs gevraagd dijkstabiliteit te berekenen Op basis van dezelfde grondonderzoeksgegevens (drie fasen): 1 e fase: infopakket 1, summier grondonderzoek 2 e fase: infopakket 2, “normaal” grondonderzoek 3 e fase: infopakket 3, uitgebreid grondonderzoek Alléén schematisering ondergrondopbouw en waterspanningen; rekenwaarden grondeigenschappen werden gegeven

19 19 Praktijkproef Bergambacht

20 20 Berekende Stabiliteitsfactoren F d  Roep om “adviesfactor” ! Praktijkproef Bergambacht

21 21 Introductie schematiseringfactor Grote verschillen in berekende stabiliteitsfactor, afhankelijk van de specialist Daarom bij opstellen van Leidraad Rivieren (2007): introductie van de schematiseringfactor: γ b Eis voor stabiliteitsfactor wordt daarmee: F d ≥ γ n γ d γ b De basis-eis blijft: P f, toel = g( γ n γ d ) γ b dient uitsluitend om, gegeven onzekerheden in schematisering, toch te voldoen aan basis-eis

22 22 Introductie schematiseringfactor Addendum bij TRWG (2007):  γ b vooralsnog 1,30  kan gereduceerd worden op basis van gevoeligheidsanalyses (tot 1,10)  in samenhang met de nieuwe materiaal en schadefactoren in LR 2008: Addendum bij de Leidraad Rivieren Nadere specificatie, 1,1 <  b < 1,3  De reductie tot 1.20 is gerechtvaardigd indien scenario's die tot een ca 0,10 lagere stabiliteitsfactor leiden, met grote waarschijnlijkheid kunnen worden uitgesloten o.b.v. het grondonderzoek en de gekozen (voorzichtige) schematisering. En scenario's die tot een 0,20 lagere stabiliteitsfactor vrijwel uitgesloten geacht kunnen worden. Lastig toe te passen!

23 23 Nieuwe methode om schematiseringfactor te bepalen Vanaf 2008 – heden gewerkt aan praktischer methode om γ b te bepalen: : probabilistisch model ontwikkeld in SBW kader (Deltares)  ook geschikt voor “toetsen op veiligheid” Parallel: uitproberen theorie op ontwerpcase (Fugro):  Eerste opzet van “stappenplan” : Nadere uitwerking (Arcadis, mmv Fugro, Witteveen+Bos en Deltares)  Definitieve vorm stappenplan (straks door Hans Niemeijer)  Toepassen op drie cases  Communicatie (deze cursus/workshop)

24 24 Theorie achter Stappenplan Schematisering ondergrond Schematisering waterspanningen O1O1 O2O2 O3O3 U1U1 U2U2 U3U3 U 1 U 2 U 3 “Scenario’s”: U1U1 U2U2 S1S1 S2S2 S3S3 S4S4 S5S5 S6S6 S7S7 S8S8 Welk scenario moeten we kiezen als uitgangspunt voor beoordeling stabiliteit? Scenario’s voor schematisering reflecteren onzekerheid over ondergrondopbouw en waterspanningen!

25 25 cursus/workshop schematiseringfactor Delft 11 juni 2010 Welk scenario te kiezen als uitgangspunt voor beoordeling stabiliteit? Dit noemen we de basisschematisering In principe meerdere keuzen mogelijk, maar er moet wel rekening gehouden worden met mogelijke afwijkende schematiseringen (scenario’s): Van belang zijn: 1.kansen op afwijkende (ongunstiger) scenario’s 2.de effecten van die scenario’s op de stabiliteitsfactor Theorie achter Stappenplan

26 26.. cursus/workshop schematiseringfactor Delft 11 juni 2010 scenarioomschrijving (bijvoorbeeld)kanseffect S1S1 maatgevende opbouw ondergrond via interpolatie tussen sonderingen opdrijven nvt, geen zandbaan gevonden perfect werkende drainage in dijk F d = 1.35 S2S2 als S 1, maar substantieel dikkere veenlaag tussen sondeerlocaties aannemelijk 1.28 S3S3 als S 1, maar drainage werkt niet (hoge freatische lijn bij toets of ontwerppeil) kleine kans 1.25 S4S4 combinatie van S 2 en S 3 kleine kans 1.17 S5S5 als S 1, maar zandbaan mogelijk wel aanwezig en in contact met rivier (opdrijven!) kleine kans 1.12 S6S6 combinatie van S 2 en S 5 (maar niet S 3 )kleine kans 1.05 S7S7 combinatie van S 3 en S 5 (maar niet S 2 ) zeer kleine kans 1.02 S8S8 combinatie van S 2, S 3 en S 5 zeer kleine kans 0.96 Theorie achter Stappenplan

27 27 cursus/workshop schematiseringfactor Delft 11 juni 2010 P(S i ) S1S1 S2S2 0.3 S3S3 0.1 S4S4 S5S5 S6S6 S7S S8S8 ΣP(S i )≈1≈1 Scenariokansen: Verbale expressie Getalsmatige expressie zeer waarschijnlijk > 0.8 waarschijnlijk> 0.5 aannemelijk0.2 – 0.4 kleine kans< 0.1 zeer kleine kans (niet uit te sluiten) < 0.01 niet aannemelijk< Theorie achter Stappenplan

28 28 Probabilistische berekening van de kans op instabiliteit: cursus/workshop schematiseringfactor Delft 11 juni 2010 scena- rio FdFd P(S i )P f | Si P f | Si * P(S i ) S1S S2S S3S S4S S5S S6S S7S S8S som:≈ stel γ n, eis = 1.08 dan is P f, toel ≈ Hier wordt aan voldaan! Theorie achter Stappenplan  belangrijkste bijdragen N.B.: Als bijdrage van een scenario aan faalkans te groot wordt gevonden, dan kun je overwegen de kans op dat scenario te verkleinen door nader (grond)onderzoek!

29 29 cursus/workshop schematiseringfactor Delft 11 juni 2010 scena- rio FdFd P(S i )P f | Si P f | Si * P(S i ) S1S S2S S3S S4S S5S S6S S7S S8S som:≈ Theorie achter Stappenplan Bijvoorbeeld: Grootste bijdragen komen van S 6 en S 8. Beide zijn combinatiescenario’s waarin “kans op toch een zandbaan” een rol speelt. Als via grondonderzoek de aanwezigheid van een zandbaan vrijwel kan worden uitgesloten dan wordt faalkans een factor 5 à 10 kleiner!

30 30. schematiseringfactor cursus/workshop schematiseringfactor Delft 11 juni 2010 scena -rio FdFd P(S i )P f | Si P f | Si * P(S i ) S1S S2S S3S S4S S5S S6S S7S S8S som: Idee achter schematiseringfactor is ruwweg: Als S 1 als basisschematisering wordt gekozen, dan zou (in dit geval) de schematiseringonzekerheid goed afgedekt zijn met een schematiseringfactor: γ b = 1.35/1.08=1.25 Immers, stabiliteitscriterium wordt dan: F d ≥ γ n γ d γ b = 1.08x1.0x1.25=1.35 Bij keuze S 2 :γ b = 1.28 / 1.08 = 1.18 enz. Hoe conservatiever de keuze van de basisschematisering, hoe kleiner de schematiseringfactor die nodig is om afwijkende ongunstiger schematiseringen “af te dekken”!

31 31 Effect schematiseringfactor keuze basisschematisering en schematiseringfactor zijn “communicerende vaten”

32 32 Wat is het voordeel van gebruik schematiseringfactor? Op verantwoorde wijze “meenemen” van (zeer) ongunstige scenario’s in de stabiliteitsanalyse, zonder te vervallen in (zeer) conservatieve keuzes voor basisschematisering Transparante redenering! Nog steeds subjectieve elementen, maar we helder welke keuzen zijn gemaakt. Dit maakt ook “second opinion” gemakkelijker. De analyse laat zien welke mogelijke scenario’s grote bijdragen hebben aan de faalkans. Hierbij is mogelijk winst te behalen valt door reductie van kansen op die scenario’s via nader (grond)onderzoek. Afweging via kosten vs baten. cursus/workshop schematiseringfactor Delft 11 juni 2010 Theorie achter Stappenplan

33 33 cursus/workshop schematiseringfactor Delft 11 juni 2010 voor wiskundige beschrijving van schematiseringtheorie:

34 34 12/07/ berekenen benodigde schematiseringfactor met spreadsheet Werner Halter komt hier straks nog op terug

35 35 kans Stab factor F omschrijving Basis schema- tisering So 1,18 = voorzichtige maar niet ultra- conservatieve schematisering Afwijking S10.101,10Hogere freatische lijn Afwijking S20.101,09 Lens slappe klei mogelijk aanwezig Afwijking S Zandlaag in conctact met rivier Afwijking S Enz. Inventariseer mogelijke afwijkingen van gekozen basisschematisering en schat de kans daarop en het effect op de stabiliteitsfactor Alleen “ongunstige” afwijkingen van belang  vormen immers de risico’s! - ΔFkans – – bepalen benodigde schematiseringfactor a.d.h. van tabel

36 36 Vereiste schematiseringfactor γ b opzoeken in tabel: - ΔFkans – – Aan te houden schematiseringfactor: 1.15  In verhaal van Hans Niemeijer verder uitgewerkte tabel bepalen benodigde schematiseringfactor a.d.h. van tabel

37 37 Doel vandaag: Oefenen met gebruik schematiseringfactor voor stabiliteitsanalyse Straks: Hans Niemeijer over stappenplan Werner Halter bespreekt voorbeeld Na de lunch: Zelf oefenen met case Heel belangrijk: uw reactie = input voor verbeteringen Na de oefening nog een presentatie: Hoe zit het met schematiseringen bij opbarsten en piping? Uitzicht: wat komt er in TRGS (= product SBW onderzoek) Wat doen we verder vandaag?

38 38 Vragen / Opmerkingen ? Tot besluit: cursus/workshop schematiseringfactor Delft 11 juni 2010

39 39 optimistisch pessimistisch Rij schematiseringen: S 1 S 2 ……… S k S k+1 …………..S N Scenariokansen: P(S 1 ) P(S 2 ) ……P(S k ) P(S k+1 ) ….. … …P(S N ) (som = 1!) Stel: we kiezen S k als uitgangspunt voor ontwerp (“basisschematisering”) Stabiliteitsfactoren: F d (S 1 ) ≥………≥ F d (S k ) ≥ F d (S k+1 ) ≥…... ≥ F d (S N ) Faalkansen: P f | S1 ≤ ……....≤ P f | Sk ≤ P f | Sk+1 ≤ …….≤ P f | SN Dan wordt voldaan aan de veiligheidseis, indien: P f = Σ i=1…k P(S i ) P f | Si + Σ j = k+1 …N P(S j ) P f | Sj. ≤ P f, toel Theorie achter Stappenplan (vervolg)

40 40 Veiligheidseis is dus: P f = Σ i=1…k P(S i ) P f | Si + Σ j = k+1 …N P(S j ) P f | Sj. ≤ P f, toel Er geldt:Σ i=1…k P(S i ) P f | Si ≤ P f | Sk Σ i=1…k P(S i ) = P f |Sk (1 – Σ j = k+1…N P(S j )) Dus aan veiligheidseis wordt zeker aan voldaan als: P f | Sk (1 – Σ j = k+1…N P(S j )) + Σ j = k+1 …N P(S j ) P f | Sj ≤ P f, toel … Theorie achter Stappenplan (vervolg)

41 41 Met: P f, toel = f(γ n γ d ) en P f | Sk =f(γ n γ d γ b ) Vinden we als voorwaarde voor γ b : Theorie achter Stappenplan (vervolg) Dus: Alleen de “pessimistische” afwijkingen van t.o.v. basisschematisering S k zijn van belang voor bepalen van schematiseringfactor!


Download ppt "1 12/07/2014RIMAX Workshop “Probabilistische Bemessung von Dämmen und Deichen für den Hochwasserschutz” 1 Schematiseringfactor voor stabiliteitsanalyses."

Verwante presentaties


Ads door Google