CUR commissie C135 Van onzekerheid naar betrouwbaarheid Resultaten enquête en interviews: terugkoppeling naar achterban (J. Lindenberg en J. van Deen, GeoDelft, oktober 2003) Samenvatting Uit de geotechnische praktijk komen al geruime tijd signalen dat het huidige stelsel van normen, leidraden en handboeken niet altijd voorziet in de behoeften bij ontwerp en toetsing van funderingen en geotechnische constructies. CUR commissie C135 "Van onzekerheid naar betrouwbaarheid" heeft met behulp van een enquête deze signalen nader onderzocht. Van half mei tot omstreeks 1 juli hebt u via GeoNet deze enquête kunnen invullen; daarnaast heeft de commissie een aantal personen direct benaderd. De bewust breed en open gekozen vraagstelling heeft geleid tot zeer diverse reacties. Het merendeel van de respondenten meldt evenwel bij alle vragen specifieke ervaringen, beschrijft discrepanties of aspecten waarin de normering niet voorziet, of formuleert aanvullende probleempunten. De commissie leidt hieruit af dat het geotechnisch werkveld de probleemstelling als zodanig herkent. Op basis van de resultaten van de enquete heeft de commissie besloten een handreiking ‘Van onzekerheid naar betrouwbaarheid’ op te gaan stellen. De nadruk zal er op liggen de ‘geest van de norm’ duidelijk voor het voetlicht te brengen zonder een nieuw 'werkvoorschrift' te formuleren. Het gaat om veiligheid en betrouwbaarheid, het ‘werkvoorschrift’ in de norm is een manier hoe dat kan, niet de manier hoe het moet. Duidelijk moet zijn dat men ‘beloond’ kan worden door onderbouwd af te wijken van het ‘werkvoorschrift’ en daarmee de ruimte die de regelgeving daarvoor biedt beter te benutten. Inleiding Uit de geotechnische praktijk komen al geruime tijd signalen dat het huidige stelsel van normen, leidraden en handboeken niet altijd voorziet in de behoeften bij ontwerp en toetsing van funderingen en geotechnische constructies. CUR heeft daarom een commissie in het leven geroepen onder de naam C135 “Van onzekerheid naar betrouwbaarheid” die in maart 2003 haar werkzaamheden heeft aangevangen. Als eerste stap is met behulp van een enquête onderzocht of de betreffende signalen worden onderschreven, welke additionele probleempunten er in het werkveld bestaan, en of de geotechnische gemeenschap oplossingsrichtingen kan aangeven. De commissie beoogde hiermee tevens draagvlak voor aansluitende activiteiten te verwerven. Via www.geonet.nl zijn de Nederlandse geotechnici uitgenodigd de enquête via internet in te vullen. Tevens is de enquête ‘op papier’ ter invulling aan geotechnische deskundigen van een 20-tal bedrijven gezonden. Tenslotte zijn bij een aantal van deze bedrijven mondelinge interviews afgenomen waarbij aan de hand van de probleemstelling (en de enquêtevragen) dieper op een aantal specifieke onderwerpen is ingezoomd. De bevindingen uit de geïnventariseerde reacties zijn geanalyseerd en worden hierna beschreven. Dit leidt tot een aantal mogelijke vervolgstappen. De commissie is momenteel bezig deze vervolgactiviteiten te concretiseren en in een Plan van Aanpak te vast te leggen. In bijlage 1 zijn de probleemstelling, enkele typische voorbeelden en de vraagstelling bij de enquête gegeven. Resultaten enquête en interviews Opzet en response De enquête “Van onzekerheid naar betrouwbaarheid” is van omstreeks 15 mei tot omstreeks 1 juli via GeoNet opengesteld voor invulling via internet. Omdat het interactieve invullen van
de vragenlijst bij sommigen op problemen bleek te stuiten, is tevens de mogelijkheid geopend om de enquête te downloaden en ‘op papier’ in te vullen en in te zenden. Dit heeft zeven reacties opgeleverd, waarvan vier interactief via GeoNet. Daarnaast zijn 14 volledig ingevulde formulieren geretourneerd door de gericht aangeschreven bedrijven, al dan niet in aansluiting op het mondelinge interview dat eveneens bij een aantal van deze bedrijven is afgenomen. De in totaal 21 series antwoorden op de in de enquête gestelde vragen zijn geanonimiseerd en gebundeld in een afzonderlijk overzicht. Desgewenst kunt u dit overzicht opvragen bij ir. J.Lindenberg (mailto:
[email protected] ) Bij 9 bedrijven zijn mondelinge interviews afgenomen. Hierbij is aan de hand van de probleemstelling (en de enquêtevragen) dieper op een aantal specifieke onderwerpen ingezoomd. Reacties algemeen De reacties op de enquêtevragen zijn zeer divers. Achteraf is dit niet verrassend. De belangrijkste oorzaak is gelegen in de brede en tamelijk open vraagstelling, waar ook bewust voor was gekozen. De aanvankelijke signalen vanuit het veld waren nogal uiteenlopend, en ook de leden van C135 hadden in het voortraject moeite om daaruit een eenduidige probleemstelling te formuleren. De open vragen zijn geformuleerd rond de inhoudelijke accenten/probleempunten die uit de initiële signalen naar voren kwamen (zie bijlage 1). Het merendeel van de respondenten meldt bij alle vragen specifieke ervaringen, beschrijft discrepanties of aspecten waarin de normering niet voorziet, of formuleert aanvullende probleempunten. De commissie leidt hieruit af dat het geotechnisch werkveld de probleemstelling als zodanig herkent. Hoewel bijna iedereen wel onderdelen noemt waarvoor de huidige normering zou kunnen/ moeten worden verbeterd, is men unaniem van mening dat normen (inclusief de erop aansluitende handboeken, handreikingen en leidraden) niet alles kunnen omvatten. Ofwel er moet niet worden getracht voor te schrijven hoe een ontwerp geoptimaliseerd moet worden of hoe een complexe constructie moet worden aangepakt. De belangrijkste reden is simpel: het wordt onmogelijk geacht omdat iedere situatie tezeer verschilt. Onbekendheid met de achtergrond en de opzet van de huidige normering en de samenhang tussen de diverse normen, handboeken, leidraden, enz. (inclusief de consequenties van de huidige en komende Europese regelgeving) wordt als een principieel probleempunt gezien. Deze onbekendheid vormt een drempel om bij ontwerpoptimalisatie volgens de “geest” van de normering te werken in plaats van louter volgens het ‘werkvoorschrift’. In sommige gevallen is het tevens aanleiding voor verschillen in inzicht en een spanningsveld tussen opdrachtgever, opdrachtnemer en bouwer. In dit verband is het van belang te benadrukken dat alle normen, handboeken en leidraden in principe de ruimte bieden om af te wijken van de beschreven strikte “werkvoorschriften”. Overigens (afgezien van de voorwaarde dat aan de vereiste veiligheid en betrouwbaarheid moet worden voldaan) zonder expliciet aan te geven hoe dat moet. Er is behoefte aan meer en vooral transparante uitleg van hoe normering tot stand is gekomen, en waar, hoe en waarom er daarbij gegeneraliseerd is. Vooral voor jonge ontwerpers zou zo’n transparante ‘handreiking’ verhelderend kunnen werken. De betekenis van de probabilistische basis van de normering moet hierbij nadrukkelijk aan de orde komen, maar ook de mate waarin “afspraken” ten grondslag liggen aan de partiële factoren. Inzicht hierin bij ontwerpers zou de drempel kunnen wegnemen voor het beter benutten van de ruimte die de regelgeving in principe biedt voor afwijken van de strikte procedures.
Het ontbreken van een alom geaccepteerde aanpak voor eindige elementen methoden bij ontwerpanalyses wordt veelvuldig als een probleem ervaren, o.a. omdat het als een rem werkt op toepassing van deze, in principe krachtige en voor de praktijk veelbelovende methodiek. Iets dergelijks geldt voor de grondparameters van tabel 1 in NEN 6740/CUR 166. Toelichting op de achterliggende filosofie en de concrete basis voor de aangegeven ‘representatieve waarden’ wordt als een gemis ervaren. In enkele gevallen is de vraag gesteld of deze basis ook “gemiddelde waarden” vermeldt als ingang voor het verhogen van de betrouwbaarheid aan de hand van lokaal grond- en labonderzoek (“beloning” voor extra grondonderzoek !). Met betrekking tot oplossingsrichtingen en mogelijke nuttige vervolgacties geven de mondelinge interviews de beste ingangen, omdat hier specifieker kon worden ingegaan op de achtergrond van de geponeerde meningen. Een beperking daarbij is wel dat voornamelijk “doorgewinterde” ontwerpers en geotechnici zijn geïnterviewd. De meesten van hen onderschrijven het nut van generieke toelichting en beschrijving van ingangen voor (onderbouwd) afwijken van ‘het werkvoorschrift’, maar zij vinden ook nu hun weg wel bij ontwerpoptimalisatie en ontwerp van complexe constructies. Verdere uitwerking door CUR commissie C135 De reacties bevestigen de mening van de commissieleden dat er een gap dreigt te ontstaan tussen de steeds verdergaande ontwikkelingen in de ontwerppraktijk en de regelgeving en ontwerpcriteria. Een betere aansluiting is vereist om te voorkomen dat deze gap binnen 5 à 10 jaar onoverbrugbaar wordt. De recente ontwikkelingen in de praktijk zijn mede het gevolg van de nieuwe contractvormen en de daaraan verbonden functionele eisen en verschuivingen in verantwoordelijkheden. Bijvoorbeeld is er een tendens naar steeds strengere vervormingseisen (gebruikstoestand) en de vraag naar aantonen/waarborgen van de (gerealiseerde) betrouwbaarheid. De huidige regelgeving sluit onvoldoende bij deze ontwikkelingen aan. De CUR commissie C135 heeft besloten om te komen tot een handreiking ‘Van onzekerheid naar betrouwbaarheid”. In oktober zal zij daartoe een plan van aanpak inclusief kostenraming opstellen. De handreiking, waarin aangesloten wordt op de reacties op de enquête, zal het karakter hebben van “zo zou het (ook) kunnen”, om te voorkomen dat dit weer tot nieuwe norm wordt (kan worden) verheven. De ‘geest van de norm’ zal duidelijk voor het voetlicht worden gebracht. Het gaat om veiligheid en betrouwbaarheid, het ‘werkvoorschrift’ is een manier hoe dat kan, niet de manier hoe het moet. Duidelijk moet zijn dat men “beloond” kan worden door onderbouwd af te wijken van het ‘werkvoorschrift’ en daarmee de ruimte die de regelgeving daarvoor biedt beter te benutten. In de handreiking zullen de verschillende mogelijke niveaus van afwijken worden toegelicht, bijv. risicobenadering, inhoudelijk (bijv. ongedraineerd/gedraineerd, aanvullende grondinformatie die leidt tot een andere representatieve waarde), “probabilistisch” (feitelijke afdekking van onzekerheden, aanpassen partiële factoren). Aan de hand van voorbeelden zal de aanpak worden verduidelijkt en geïllustreerd.
Bijlage 1: CUR Commissie C135 “Van Onzekerheid naar Betrouwbaarheid” Probleemstelling, enkele typische voorbeelden en de vraagstelling bij de enquête Inleiding en probleemstelling Voor het ontwerpen van funderingen en geotechnische constructies zijn normen, handboeken en leidraden beschikbaar. Het huidige stelsel van de regelgeving wordt al meer dan 10 jaar toegepast en is momenteel in Nederland volledig geaccepteerd. Toch zijn er in toenemende mate signalen dat het huidige stelsel van normen en leidraden voor de geotechniek (NEN 6740-serie, CUR-handboeken, TAW-leidraden, etc.) niet altijd voorziet in de behoeften van ontwerpers. Met name als het gaat om zaken die met de optimalisatie van het ontwerp te maken hebben, worstelt men met de vraag waar de grenzen van de ontwerpveiligheid liggen. Normen geven hierop geen antwoord omdat ze daar simpelweg niet voor bedoeld zijn. Wel groeit de wens voor een uniforme aanpak om de onzekerheden aan te pakken en vooral ook te verkleinen De genoemde signalen zijn aanleiding geweest om de CUR-commissie C135 “Van Onzekerheid naar Betrouwbaarheid” in het leven te roepen om het probleem helder in kaart te brengen en oplossingsrichtingen te formuleren. De eerste stap hierbij is deze enquête op GEONET waarin u kunt aangeven op welke punten u vindt dat aanvullingen nodig zijn op de vigerende regelgeving. De CUR-commissie zal de resultaten van de enquête, die in juli 2003 via GEONET zullen worden gepubliceerd, meenemen in het plan van aanpak voor de volgende fase van het project. Vooralsnog is het voornemen om een CUR handreiking “Omgaan met onzekerheden bij het geotechnische ontwerpen” uit te brengen. Typische voorbeelden De aanleiding voor het oprichten van de CUR-commissie was de worsteling met het optimaliseren van (complexe) constructies en het controleren van de veiligheid. Een paar voorbeelden: · bij enkele recente proefprojecten (damwandproef, proefvak Bergambacht) zijn grote verschillen naar voren gekomen tussen de uitkomsten van predicties en het gebruik van de norm enerzijds en de feitelijke proefuitkomst anderzijds. De “interpretatieruimte” is kennelijk nog zeer groot . Dit leidt tot de behoefte tot meer uniformiteit en reductie van onzekerheid (bijv. stringenter voorschrijven omvang en diepgang grond- en labonderzoek); · de huidige ontwerpmethodiek is afgestemd op zowel de voorheen gangbare praktijk als op het momenteel vereiste veiligheidsniveau. Deze kalibratie is evenwel beperkt van omvang geweest. Het verdient aanbeveling om de grenzen van het geldigheidsgebied te definiëren, zodat de ontwerper zich ervan bewust is wanneer hij/zij zich buiten dit gebied begeeft. In het kader van het van kracht worden van Eurocode 7 is op relatief korte termijn een extra kalibratieslag vereist ten behoeve van de aansluiting van het huidige normenstelsel in Nederland; · de wijze waarop meer geavanceerde ontwerpmethoden (bijv. EEM) moeten worden toegepast wordt in de huidige normering niet of nauwelijks beschreven. Daardoor is het vaak niet duidelijk hoe de uitkomsten geïnterpreteerd moeten worden in het licht van de veiligheidsfilosofie; · gebruik van meer geavanceerde ontwerpmethoden wordt vanuit de huidige normering zeker niet altijd gehonoreerd en gestimuleerd. Het verdient aanbeveling om de regelgeving wat “gebruiksvriendelijker” te maken op die onderdelen waar nieuwe methoden een aanwijsbare verbetering (kunnen) inhouden. In dit verband wordt ook de discussie rond de (reken)modelfactor weer van belang;
·
de representatieve waarde is bij sommige grootheden of parameters vaak lastig te onderbouwen (voorbeeld: toekomstige grondwaterstand of –spanning). Dit is vooral van belang indien de relatieve invloed van dit aspect groot is. Vastgesteld is dat vroegere informatie en eerdere ervaringen weinig worden geobjectiveerd en gewaardeerd in de procedures. Monitoring aan bestaande constructies of t.b.v. nadere vaststelling randvoorwaarden is absoluut geen routine. Het opzetten en beschikbaar stellen van voor de ontwerpraktijk toegankelijke en praktisch bruikbare (ervarings)databases en expertsystemen is een mogelijke optie.
Enquêtevragen De enquête bestaat uit 10 open vragen. Om tot enige inkadering te komen willen we de aandacht richten op vier karakteristieke geotechnische werkgebieden, namelijk: Grond- of waterkerende constructies (damwanden, kistdammen, diepwanden) Paalfunderingen (druk, trek, horizontaal belast) Funderingen op staal (draagvermogen van platen, balkroosters, keermuren, Lwanden) Taludstabiliteit (dijken, weg- of spoorweglichamen) Wanneer u vindt dat een ander geotechnisch werkgebied eveneens aandacht behoeft zijn suggesties welkom. Indien u op meer dan één werkgebied in wilt gaan, verzoeken wij u per werkgebied een afzonderlijk formulier in te sturen. Wij zullen uw inzendingen uiteraard vertrouwelijk behandelen. Wij stellen het evenwel op prijs als u uw naam en e-mail wilt vermelden zodat wij u kunnen benaderen als wij nadere toelichting op uw antwoord zouden willen hebben. Naam Bedrijf e-mail Op welk type constructie hebben uw antwoorden betrekking: q Grond- of waterkerende constructies van hout, beton, staal . q Paalfunderingen q Funderingen op staal q Taluds q Andere, namelijk ………………………………………………………………………….. 1. Hoewel de basisfilosofie voor de huidige aanpak in alle normen, handboeken en leidraden in zekere mate eensluidend is, zijn er ook verschillen. Welke verschillen onderkent u? Zou dit gelijkgetrokken moeten/kunnen worden (bijv. in het licht van de naderende Europese regelgeving) en zo ja, hoe? Antwoord:……………………………………………………………………………………………… 2. De veiligheidscontrole van een ontwerp is gebaseerd op kwantitatieve analyses op basis van de volgende vier schematiseringen: de opbouw van de ondergrond, aannames voor de belastingen (inclusief grond- en waterdrukken), aannames voor de grondparameters (sterkte, stijfheid) en keuze van rekenmodellen. Waarin zitten doorgaans de grootste onzekerheden? Zijn er nog andere dan de genoemde vier? Antwoord:………………………………………………………………………………………………
3. Moet met alle onzekerheden expliciet rekening gehouden worden bij een ontwerpcontrole? Biedt de regelgeving hiervoor voldoende handvatten? Antwoord:…………………………………………………………………………………………… 4. Hoe verdisconteert u onzekerheid bij de schematisering van de ondergrond (de grondlagen opbouw)? Werkt u met een “best guess” of met een “veilige schematisering” en, in het laatste geval, hoe komt u tot een “veilige” schematisering? Antwoord:……………………………………………………………………………………………. 5. Leidt de regelgeving wel eens tot een constructie-ontwerp dat (idem) is overgedimensioneerd? Waar is de regelgeving volgens u “te veilig”? Antwoord:………………………………………………………………………………………… 6. Grondwater speelt vaak een dominante rol in geotechnische analyses. Ook is een belangrijk deel van schade in de bouw aan het grondwater te wijten. Vindt u dat de daarmee samenhangende onzekerheid (o.a. in de waterspanningen) goed wordt afgedekt in de regelgeving? Zou dit anders of beter moeten/kunnen? Of is het de taak van de ontwerper om onzekerheden over waterspanningen te verdisconteren in de ontwerpcontrole-analyses, en hoe doet u dit doorgaans? Bestaat er consensus in de praktijk? Antwoord:………………………………………………………………………………………… 7. Verschillende rekenmodellen leiden vaak tot verschillen in uitkomsten. Vindt u dat dit in de regelgeving voldoende belicht wordt, of nader belicht moet worden? Hoe gaat u er mee om? Wat zou u van de invoering van expliciete rekenmodel-onzekerheidsfactoren vinden? Antwoord:………………………………………………………………………………………… 8. Veiligheidscriteria kunnen verschillend zijn voor de bouwfase en de gebruiksfase. Is de regelgeving hier voldoende duidelijk over/praktisch in? Antwoord:………………………………………………………………………………………… 9. Schade komt vaak in de bouwfase voor. Wat zijn daarvan de belangrijkste oorzaken? Hoe kan dit worden beïnvloed? Kan aangepaste regelgeving hierbij een rol spelen? Zo ja, hoe? Antwoord:………………………………………………………………………………………… 10. Andere opmerkingen: Antwoord:…………………………………………………………………………………………
