Workshop schematiseringsfactor Demonstratie voorbeeldcasus Werner Halter Lelystad, 29 april 2009

Workshop schematiseringsfactor Inhoud Publieksexperiment Voorbeeldcase

GESTAPELDE ONZEKERHEID ondergrondmodel en geometrie waterspanningen en stijghoogtes grondparameters modelkeuze stabiliteitssom data moet ‘goed’ (?) volgens de regels

SIMPELE CASE Representatief geval, gevraagd STBI … Geen droogte, geen verkeer Normale set grondonderzoek Boringen, sonderingen Peilbuiswaarnemingen Gevraagd schematisering Laagopbouw (klei, veen, zand) Waterspanningen (freatische lijn, stijghoogte) Parameters (gewicht veen) U krijgt meerdere opties (stemmen)

kruinniveau: circa NAP niveau achterland: circa NAP -4,5 m KADE IN HET GROENE HART veenkade kruinniveau: circa NAP niveau achterland: circa NAP -4,5 m Rijnsaterwoudsche Polder

? 1. LAAGOPBOUW Waar zit de laagscheiding? A. NAP -5,0 m (boring is waar) B. NAP -5,5 m (sondering is waar) -5,0 -5,5 In het begin weet men alleen: hoe de buitenkant van de dijk er uit ziet; en waar water staat.

? 2. GEWICHT VEEN GEWICHT VEEN VEEN KLEI ZAND 3 veenmonsters Wat is het volumiek gewicht van dit veen? A. 10,0 kN/m3 (ondergrens) B. 10,5 kN/m3 (gemiddelde) ? 10,0 kN/m3 10,3 kN/m3 11,2 kN/m3 3 veenmonsters VEEN KLEI Stel de laagopbouw is bekend ZAND

3. FREATISCHE LIJN Hoe hoog is de freatische lijn bij extreme neerslag? A. NAP -2,25 m (0,50 m boven maximum) B. NAP -2,50 m (0,50 m boven gemiddelde) ? In het talud is gedurende circa 6 weken handmatig de grondwaterstand gemonitord. De resultaten zijn weergegeven in de grafiek.

? 4. STIJGHOOGTE Tot waar heeft de stijghoogte invloed? A. NAP -5,5 m (onderkant veenlaag) B. NAP -8,0 m (halverwege kleipakket) -5,5 -8,0 Er staat ook een diepe peilbuis in het pleistocene zandpakket. Deze stijghoogte loopt hier vrijwel horizontaal.

SAMENVATTING VRAGEN 1. Laagscheiding? NAP -5,0 m B. NAP -5,5 m 2. Volumiek gewicht van dit veen? 10,0 kN/m3 B. 10,5 kN/m3 3. Freatische lijn bij extreme neerslag? NAP -2,25 m B. NAP -2,50 m 4. Invloed stijghoogte? A. NAP -5,5 m B. NAP -8,0 m De vragen en antwoorden nog eens samengevat. Zaal vragen welke van de twee het meest conservatief is, A of B. Antwoord: BAAB is meest conservatieve combinatie.

ANALYSE Alle 2x2x2x2=16 scenario’s zijn doorgerekend in MStab. Gepresenteerd is BBAB (of BBBA?) resulterend in F = 0,92. De echte dijk ziet er iets minder simpel uit.

RESULTATEN MAX: F = 1,00 GEM: F = 0,91 MIN: F = 0,81 Alle 16 resultaten zijn weergegeven. Er zit circa 20 % variatie in de resultaten. Dekt hele IPO-range 0,80 – 1,0. Adviesfactor 1,2. Laagscheiding en freatische lijn zijn hier van grote invloed, de stijghoogte is nauwelijks van invloed. Bij andere kades kan dit totaal anders zijn. Hoe veilig is het antwoord van de zaal? MAX: F = 1,00 GEM: F = 0,91 MIN: F = 0,81

Geometrie Diepte sloot Onzekerheden Hydraulische kortsluiting Verkeersbelasting Geometrie Geometrie Dit waren 4 keuzes bij de toetsing, die verschil kunnen uitmaken. Er zijn echter nog veel meer onzekerheden. Bij andere kade is gevoeligheid ook anders. Bij opdrijfkades zullen verschillen nog groter worden. Dus adviesfactor groter dan 1,2. Wel/geen verkeer factor 2. Wel/geen droogte ook factor 2. Schematisering moet transparant, controleerbaar, onderscheid data en interpretatie. Diepte sloot Tussenzandlagen Opbarsten

Stappenplan schematiseringsfactor Stap 1a Opstellen basisschematisatie Maatgevend / representatief dwarsprofiel Geometrie Grondopbouw Grondparameters Stap 1b Opstellen ontwerp Schematiseringsfactor = 1,3 Omgevingseisen / wensen

Stappenplan schematiseringsfactor Stap 2 Nagaan of reductie van de schematiseringsfactor nuttig is Onderbouwen onzekerheden Reductie onzekerheden

Stappenplan schematiseringsfactor Stap 3a Identificeren onzekerheden Bodemopbouw Geometrie Waterspanningen Uitvoerings- en beheersaspecten Overige Stap 3b Bepalen schematiseringsfactor Bereken Stabiliteitsfactor (F en ΔF) Schat kans op voorkomen (P) Bepaal schematiseringsfactor (γb) mbv tabel / rekensheet

Voorbeeldcase dijkversterking (stap 1) Dijk voldoet niet aan stabiliteit binnenwaarts Versterking  berm aanbrengen bij schematiseringsfactor van 1,3 Basisschematisatie  goed verdichte klei (optimistisch geschematiseerd) Aanbrengen berm Stevige klei

Stappenplan schematiseringsfactor (stap 3) Ongunstige scenario’s: Tussenzandlagen Geulen Slappe lagen Kans hierop > 50% Basisschematisatie te positief  Stap 1

Voorbeeldcase dijkversterking Dijk voldoet niet aan stabiliteit binnenwaarts Versterking  berm aanbrengen Basisschematisatie  realistischere schematisatie Ontwerp van berm bij schematiseringsfactor = 1,3 Stabiliteitsfactor ≥ schematiseringsfactor x schadefactor x modelfactor 1,47 ≥ 1,3 x 1,13 x 1,0 Aanbrengen berm Klei Veen Zand

Stappenplan schematiseringsfactor (stap 3)

Ongunstige scenario’s S1: Slappe veenlaag 0,5m dikker S2: Taludhelling binnentalud 5% steiler S3: Freatische lijn in dijk is 1m hoger S4: Respons watervoerende laag 1m hoger S5: Verkeersbelasting hoger dan standaard Klei Veen Zand

Bepalen schematiseringsfactor Toepassen tabel  Fd ΔFd P γb Basisschematisatie 1,31 S1: Slappe veenlaag 0,5m dikker 1,15 -0.16 0,1 1,16 S2: Taludhelling binnentalud 5% steiler 1,23 -0,03 0,001 1,02 S3: Freatische lijn in dijk is 1m hoger -0,15 S4: Respons watervoerende laag 1m hoger 1,24 -0,07 0,01 S5: Verkeersbelasting hoger dan standaard 1,29 -0,02 Benodigde schematiseringsfactor: γb

Bepalen schematiseringsfactor ΔFd waarden -0,16 en -0,15  liggen tussen -0,1 en -0,2 P waarden 0,1 en 0,1 bij elkaar optellen  ΣP = 0,2 Schadefactor = 1,13 Fd ΔFd P γb Basisschematisatie 1,31 S1: Slappe veenlaag 0,5m dikker 1,15 -0.16 0,1 1,16 S2: Taludhelling binnentalud 5% steiler 1,23 -0,03 0,001 1,02 S3: Freatische lijn in dijk is 1m hoger -0,15 S4: Respons watervoerende laag 1m hoger 1,24 -0,07 0,01 S5: Verkeersbelasting hoger dan standaard 1,29 -0,02 Benodigde schematiseringsfactor: γb

Bepalen schematiseringsfactor ΔFd waarden -0,16 en -0,15  liggen tussen -0,1 en -0,2 P waarden 0,1 en 0,1 bij elkaar optellen  ΣP = 0,2 Schadefactor = 1,13 Schematiseringsfactor = 1,16

Bepalen schematiseringsfactor Toepassen van de rekensheet

Bepalen schematiseringsfactor Schadefactor γn Betrouwbaarheidsindex βreq = 4 + (γn-1) / 13 Toelaatbare faalkans Ptoelaatbaar Schematiseringsfactor γb = γn · βreq Scenario’s Totale faalkans Ptptaal = (Σ Scenario’s) % van toelaatbare kans = Ptotaal / Ptoelaatbaar

Bepalen schematiseringsfactor Aanscherpen met rekensheet  optimalisatieslag

Voorbeeldcase dijkversterking Stap 4: Aanpassen ontwerp Aanpassen berm Verleggen sloot Klei Veen Zand

Stappenplan schematiseringsfactor (stap 4) Aanpassen ontwerp berm of Verleggen van de sloot

Bepalen schematiseringsfactor Ontwerp van berm bij schematiseringsfactor = 1,3 Stabiliteitsfactor ≥ schematiseringsfactor x schadefactor x modelfactor 1,47 ≥ 1,3 x 1,13 x 1,0 Uit tabel volgt: benodigde schematiseringsfactor = 1,16 Nieuwe stabiliteitsfactor ≥ schematiseringsfactor x schadefactor x modelfactor Nieuwe stabiliteitsfactor ≥ 1,16 x 1,13 x 1,0 Nieuwe stabiliteitsfactor ≥ 1,31 Fd ΔFd P γb Basisschematisatie 1,47 S1: Slappe veenlaag 0,5m dikker 1,31 -0.16 0,1 1,16 S2: Taludhelling binnentalud 5% steiler 1,43 -0,04 0,001 1,02 S3: Freatische lijn in dijk is 1m hoger -0,14 S4: Respons watervoerende laag 1m hoger 1,39 -0,08 0,01 S5: Verkeersbelasting hoger dan standaard 1,46 -0,01 Benodigde schematiseringsfactor: γb

Bepalen schematiseringsfactor Ontwerp van berm bij schematiseringsfactor = 1,16 Fd ΔFd P γb Basisschematisatie 1,31 S1: Slappe veenlaag 0,5m dikker 1,15 -0.16 0,1 1,16 S2: Taludhelling binnentalud 5% steiler 1,23 -0,03 0,001 1,02 S3: Freatische lijn in dijk is 1m hoger -0,15 S4: Respons watervoerende laag 1m hoger 1,24 -0,07 0,01 S5: Verkeersbelasting hoger dan standaard 1,29 -0,02 Benodigde schematiseringsfactor: γb

Voorbeeldcase dijkversterking Stap 5: Uitvoeren onderzoek Hoogtemeting freatische lijn Stijghoogte meting Klei Veen ? Onderzoeken van dikte slappe laag Zand

Stappenplan schematiseringsfactor Stap 5  Stap 1 Sonderingen  Ligging slappe lagen pakket beter in kaart Peilbuizen  Freatische waterstand of stijghoogte meten tijdens maatgevend hoogwater Gevolg:  Afname PScenario x Of  Uitsluiten scenario  Lagere schematiseringsfactor γb

Bepalen schematiseringsfactor Uitvoeren grondonderzoek  Verlagen onzekerheden  Benodigde schematiseringsfactor wordt verlaagd Fd ΔFd P γb Basisschematisatie 1,31 S1: Slappe veenlaag 0,5m dikker 1,15 -0.16 0,1 1,16 S2: Taludhelling binnentalud 5% steiler 1,23 -0,03 0,001 1,02 S3: Freatische lijn in dijk is 1m hoger -0,15 S4: Respons watervoerende laag 1m hoger 1,24 -0,07 0,01 S5: Verkeersbelasting hoger dan standaard 1,29 -0,02 Benodigde schematiseringsfactor: γb

Samenvatting Noodzakelijke controleslagen: Is optimalisatie van schematiseringsfactor wel nodig? Is mijn basisschematisatie voldoende nauwkeurig? Geldt de schematiseringsfactor nog bij het aangepaste ontwerp? Methodes ter optimalisatie van de schematiseringsfactor: Schematiseringsfactor bepalen met spreadsheet i.p.v. tabel Betere onderbouwing basisschematisatie