HISTORISCHE KUNSTWERKEN

STICHTING TOEGEPAST ONDERZOEK WATERBEHEER

F ina l re p ortVOOR TOETSERS HULPMIDDELEN

HISTORISCHE KUNSTWERKEN

[email protected] WWW.stowa.nl TEL 030 232 11 99 FAX 030 232 17 66

Arthur van Schendelstraat 816 POSTBUS 8090 3503 RB UTRECHT

HISTORISCHE KUNSTWERKEN

2006

RAPPORT

03

2006 03

HULPMIDDELEN VOOR TOETSERS HISTORISCHE KUNSTWERKEN

2006

RAPPORT

03

ISBN 90.5773.325.0

[email protected] WWW.stowa.nl TEL 030 232 11 99 FAX 030 232 17 66

Arthur van Schendelstraat 816 POSTBUS 8090 3503 RB UTRECHT

Publicaties van de STOWA kunt u bestellen bij: Hageman Fulfilment POSTBUS 1110, 3300 CC Zwijndrecht, TEL 078 623 05 00 FAX 078 623 05 48 EMAIL

[email protected]

onder vermelding van ISBN of STOWA rapportnummer en een afleveradres.

STOWA 2006-03 HISTORISCHE KUNSTWERKEN

COLOFON UITGAVE

STOWA, UTRECHT, JANUARI 2006

AUTEURS S.C. Schalkx, V.J.W. Hombergen BIJDRAGE R.J. Nortier, P. de Ruiter, R. Houben PROJECTLEIDER V. Hombergen PROJECTMANAGER T. van Ellen COMMISSIE Ruud Bosters (RWS Dienst Weg- en Waterbouwkunde) Etienne Faassen (Hoogheemraadschap van Rijnland) Ruud Joosten (Hoogheemraadschaap Hollands Noorderkwartier) Hans Knotter (Hoogheemraadschap de Stichtse Rijnlanden) Paul Neijenhuis (Waterschap Vallei & Eem) Marc Rademaker (Waterschap Rivierenland) Harry Schelfhout (Provincie Zuid-Holland) Ludolph Wentholt (Stichting Toegepast Onderzoek Waterbeheer) Carlo Zimmerman (Bouwdienst Rijkswaterstaat) MET MEDEWERKING VAN Harry van der Graaf (Bouwdienst Rijkswaterstaat) DRUK

Kruyt Grafisch Advies Bureau

STOWA

rapportnummer 2006-03 ISBN 90.5773.325.0

II


TEN GELEIDE Het Waterkeringonderzoek Historische Kunstwerken is door DHV uitgevoerd in opdracht van de Stichting Toegepast Onderzoek Waterbeheer (STOWA). Aansturing, toetsing en bewaking heeft plaatsgevonden vanuit een begeleidingscommissie, waarin leden uit verschillende belanghebbende organisaties zitting hebben gehad (zie hoofdstuk 8). Het project is uitgevoerd in een viertal fasen: 1. Inventarisatiefase (begin 2003) In de inventarisatiefase is, zoals de naam al aangeeft, het project nader gedefinieerd, heeft een inventarisatie plaatsgevonden naar de problemen die worden ondervonden bij het toetsen van kunstwerken en zijn voorstellen gedaan voor de te ontwikkelen hulpmiddelen. 2. Tussenfase Inventarisatiefase (eind 2003) Tijdens de inventarisatiefase is voorgesteld de verdere uitwerking van de hulpmiddelen te ondersteunen met concrete voorbeelden uit de praktijk. Hiervoor is een selectie gemaakt van waterkerende kunstwerken waar de verdere uitwerking aan getoetst kon worden. 3. Tussenfase onderzoeksfase (begin 2004) Naar aanleiding van geconstateerde kennis- en informatieleemten in de toetspraktijk en met name op het gebied van funderingen, piping en stabiliteit, hadden GeoDelft, Fugro, provincie Zuid-Holland en Rijkswaterstaat Dienst Weg en Waterbouwkunde de werkgroep “Toetsing Onderbouw Kunstwerken” gevormd die zich vooral bezig zou gaan houden met de geotechnische aspecten. STOWA en DWW hadden begin 2004 het voornemen zowel het Waterkeringonderzoek Historische Kunstwerken en het project Toetsing Onderbouw Kunstwerken onder een gezamenlijke STOWA-DWW project uit te voeren en het resultaat in een technisch rapport te presenteren. In deze fase heeft een herdefiniëring plaatsgevonden van het project zodat kon worden afgestemd met de studies van Rijkswaterstaat. 4.

Onderzoeksfase (eind 2004 - 2005)

Na een presentatie van het nieuwe onderzoeksvoorstel voor het Waterkeringsonderzoek Historische Kunstwerken aan de programmacommissie van STOWA is groen licht gegeven voor de verdere uitwerking. Het voorliggende rapport is hiervan het eindresultaat. Het project Toetsing Onderbouw Kunstwerken is om budgettaire en organisatorische redenen nog niet gestart. In dit STOWA-onderzoek heeft onderzoek plaatsgevonden naar de verwachte kenmerken van de onderdelen van kunstwerken en de verwachte waterstaatkundige kwaliteit van de onderdelen. Omdat bij het toetsen van kunstwerken het mechanisme piping een van de meest voorkomende knelpunten is, is hier ook in dit STOWA-onderzoek aandacht aan besteed (kwelschermen en funderingen). De extra verdiepingsslag op dit mechanisme en verificatie van de hulpmiddelen moest vooral komen uit het DWW-onderzoek Toetsing Onderbouw Kunstwerken door middel van theoretisch onderzoek (rekenregels en parameters) en door veldonderzoek (meetprogramma). Het verdiend aanbeveling bij het gebruik van de in het kader van dit STOWA-onderzoek ontwikkelde hulpmiddelen, van te voren na te gaan of er inmiddels voortschrijdend inzicht is op het gebied van de toetsing van kunstwerken op het mechanisme piping.

III


DHV Ruimte en Mobiliteit BV

SAMENVATTING

ENVATTING Bij de vijfjaarlijkse toetsing van primaire waterkeringen, waaronder ook de toetsing van

e vijfjaarlijkse toetsing van primaire waterkeringen, waaronder ook de toetsing van waterkerende kunstwerken en bijzondere waterkerende constructies is het vaak lastig om kerende kunstwerken en bijzondere waterkerende constructies is het vaak lastig om inzicht inzicht te krijgen in de aanwezigheid en staat van de constructieonderdelen die zich ongen in de aanwezigheid en staat van de constructieonderdelen die zich onder en naast de der en naast de kunstwerken bevinden. Vooral van historische kunstwerken zijn vaak de werken bevinden. Vooral van historische kunstwerken zijn vaak de gegevens voor de gegevens voor de toetsing van de ng van de geotechnische en bouwkundige componenten niet meer te geotechnische achterhalen. en bouwkundige componenten niet meer te achterhalen. is in 2003 door de Stichting Toegepast ege de vele vragen uit het werkveld waterkeringen Vanwege de Historische vele vragen uit het werkveld gestart. waterkeringen zoek Waterbeheer het “Waterkeringonderzoek Kunstwerken” Het is in 2003 door de Stichting Toegepast voor Onderzoek Waterbeheer hetde“Waterkeringonderzoek Historische Kunstwerken” oel van het project is een algemene methodiek de beoordeling van veiligheid van einddoel van het project is een algemene voor de beoordeling van de rische) waterkerende kunstwerken. Hetgestart. betreftHethier kunstwerken waarvan door gebrekmethodiek aan van van (historische) waterkerende kunstwerken.en Het betreft hier kunstwerken waarens, onzekerheden in de gegevens ofveiligheid toepassing de bestaande toetsmethodieken a, niet tot een voldoende gefundeerd eindoordeel gekomen kan worden. van door gebrek aan gegevens, onzekerheden in de gegevens of toepassing van de bestaande toets”methodieken en criteria, niet tot een voldoende gefundeerd eindoordeel gekomen kan

roject heeft geresulteerd in een technisch worden. rapport met een drietal hulpmiddelen ter steuning van de toetsing volgens de VTV: enmerken: Een hulpmiddel voor Beoordelingsmethodiek Voorschrift Toetsen op Veiligheid Methodiek / Hulpmiddelen t vaststellen van Stap 1: Eenvoudige toetsing meenschappelijke kenmerken en aterstaatkundige kwaliteit van aterkerende kunstwerken om Stap 2: Ontwerp volgens leidraden cunes in de beschikbare gegevens et betrekking tot de Stap 3: nstructieopbouw te kunnen vullen Gedetailleerde toetsing onzekerheden te verkleinen. Kenmerken sen: Een hulpmiddel om op basis Stap 4: n de opgedane ervaringen met de Geavanceerde toetsing Eisen jkvak benadering en jkringbenadering te komen tot een OORDEEL: OORDEEL: ecifiek voor historische goed/voldoende Maatregelen onvoldoende unstwerken aangepaste, praktische ndreikingen voor een risicoanalyse s onderdeel van een geavanceerde toets (herverdeling van faalkansen). aatregelen: Een snelle en eenvoudigeHet afwegingsmethode tussen in (duur) nader onderzoek project heeft geresulteerd een technisch rapport met een drietal hulpmiddelen ter relatief goedkope ingrepen ter versterking van de constructie. ondersteuning van de toetsing volgens de VTV:  Kenmerken: Een hulpmiddel voor het vaststellen van gemeenschappelijke kenmerken en

aanleiding van dit onderzoek worden nog een aantal aanbevelingen gedaan: waterstaatkundige kwaliteit van waterkerende kunstwerken om lacunes in de beschike database met kenmerken die gebruikt is voor het ontwikkelen van de hulpmiddelen, bare gegevens met betrekking tot de constructieopbouw te kunnen vullen en onzekermen met dit rapport en een handleiding beschikbaar stellen voor de toetsers onder een heden te verkleinen. meenschappelijke waterkeringen portaal.  Eisen: Een hulpmiddel om op basis van de opgedane ervaringen met de dijkvak benae ontwikkelingen op het gebied van de veiligheidsbenadering te blijven volgen en als de en dijkringbenadering te komen tot een specifiek voor historische kunstwerken d daar rijp voor is, de hier gepresenteerdedering alternatieve toetsmethode verder uitwerken. aangepaste, praktische handreikingen voor een risicoanalyse als onderdeel van een geave ontwikkelde hulpmiddelen uitgebreid en onafhankelijk laten toetsen. anceerde toets (herverdeling faalkansen). en extra verdiepingsslag en verificatie van de hulpmiddelen door van middel van theoretisch  Maatregelen: Een snelle en eenvoudige afwegingsmethode tussen (duur) nader onderzoek nderzoek (rekenregels en parameters) en door veldonderzoek (meetprogramma). en relatief goedkope ingrepen ter versterking van de constructie. Toegepast Onderzoek Waterbeheer/Toetsing (historische) kunstwerken

0060117

24 januari 2006,

versie 3 -5-

IV


Naar aanleiding van dit onderzoek worden nog een aantal aanbevelingen gedaan: 

De database met kenmerken die gebruikt is voor het ontwikkelen van de hulpmiddelen, samen met dit rapport en een handleiding beschikbaar stellen voor de toetsers onder een gemeenschappelijke waterkeringen portaal.



De ontwikkelingen op het gebied van de veiligheidsbenadering te blijven volgen en als de tijd daar rijp voor is, de hier gepresenteerde alternatieve toetsmethode verder uitwerken.



De ontwikkelde hulpmiddelen uitgebreid en onafhankelijk laten toetsen.



Een extra verdiepingsslag en verificatie van de hulpmiddelen door middel van theoretisch onderzoek (rekenregels en parameters) en door veldonderzoek (meetprogramma).

V


DE STOWA IN HET KORT De Stichting Toegepast Onderzoek Waterbeheer, kortweg STOWA, is het onderzoeksplatform van Nederlandse waterbeheerders. Deelnemers zijn alle beheerders van grondwater en oppervlaktewater in landelijk en stedelijk gebied, beheerders van installaties voor de zuivering van huishoudelijk afvalwater en beheerders van waterkeringen. Dat zijn alle waterschappen, hoogheemraadschappen en zuiveringsschappen en de provincies. De waterbeheerders gebruiken de STOWA voor het realiseren van toegepast technisch, natuurwetenschappelijk, bestuurlijk juridisch en sociaal-wetenschappelijk onderzoek dat voor hen van gemeenschappelijk belang is. Onderzoeksprogramma’s komen tot stand op basis van inventarisaties van de behoefte bij de deelnemers. Onderzoekssuggesties van derden, zoals kennisinstituten en adviesbureaus, zijn van harte welkom. Deze suggesties toetst de STOWA aan de behoeften van de deelnemers. De STOWA verricht zelf geen onderzoek, maar laat dit uitvoeren door gespecialiseerde instanties. De onderzoeken worden begeleid door begeleidingscommissies. Deze zijn samengesteld uit medewerkers van de deelnemers, zonodig aangevuld met andere deskundigen. Het geld voor onderzoek, ontwikkeling, informatie en diensten brengen de deelnemers samen bijeen. Momenteel bedraagt het jaarlijkse budget zo’n zes miljoen euro. U kunt de STOWA bereiken op telefoonnummer: 030 -2321199. Ons adres luidt: STOWA, Postbus 8090, 3503 RB Utrecht. Email: [email protected]. Website: www.stowa.nl

VI

STOWA 2006-03 HISTORISCHE KUNSTWERKEN STOWA 2006-03 HISTORISCHE KUNSTWERKEN

H IS TO R IS CHE K U N S T W E RKEN

INHOUD TEN GELEIDE SAMENVATTING STOWA IN HET KORT 1

INLEIDING

1

2

PROBLEMATIEK MET BETREKKING TOT TOETSEN

3

2.1

Hoogte [HT]

3

2.2

Sterkte en Stabiliteit [ST]

3

2.2.1

Stabiliteit constructie en grondlichaam (STCG)

3

2.2.2

Sterkte van de waterkerende constructieonderdelen (STCO)

4

2.2.3

Piping en Heave (STPH)

4

2.3

Betrouwbaarheid Sluiting [BS]

5

HULPMIDDEL ‘KENMERKEN’

6

3.1

Inleiding

6

3.2

Gebruikte gegevens

6

3.2.1

6

3.3

Plaats van het hulpmiddel ‘Kenmerken’in de VTV toetsing

7

3.4

Toegepaste materialen en afmetingen bij kunstwerken

8

3.4.1

Toegepaste materialen in de loop van de tijd

8

3.4.2

Gangbare restlevensduren

8

3.4.3

Staal

9

3.4.4

Metselwerk

10

3.4.5

Beton

15

3.4.6

Hout algemeen

16

3

Database VNK

1


3.5

3.6

3.7

Afmetingen en kwaliteit van de onderdelen

17

3.5.1

Funderingen

17

3.5.2

Kwelschermen

21

Stroomschema’s

23

3.6.1

Inleiding

23

3.6.2

Uitleg ten behoeve van het gebruik van de stroomschema’s

24

Voorbeeld

25

HULPMIDDEL “EISEN”

27

4.1

Inleiding

27

4.2

De huidige manier van toetsen

27

4.2.1

Dijkvakbenadering

27

4.2.2

Huidige manier van toetsen

28

4.2.3

Beoordelingsniveaus

28

4

4.3

4.4

Handvatten voor een geavanceerde toets volgens dijkvakbenadering VTV

29

4.3.1

Kerende Hoogte

30

4.3.2

Betrouwbaarheid afsluitmiddel

30

4.3.3

Sterkte en Stabiliteit

32

Handvatten voor een geavanceerd toetsen volgens dijkringbenadering

33

4.4.1

Dijkringbenadering

33

4.4.2

Overloop en overslag

35

4.4.3

Falen dijkring overige mechanismen

36

4.4.4

Verdelen faalkans(budget) over onderdelen

37

4.4.5

Bepalen Neq als representatieve waarde voor het aantal kunstwerken in de dijkring

38

4.4.6

Bepalen taakstellende faalkans voor het (historische) kunstwerk

41

4.5

Voorbeeld

42

HULPMIDDEL ‘MAATREGELEN’

45

5.1

Inleiding

45

5.2

Afwegingsmethode

45

5.3

Toetsspoor stabiliteit constructie en grond (STCG)

47

5.3.1

Onbekenden met betrekking tot het paaldraagvermogen van een houten paalfundering

47

5.3.2

Onbekenden met betrekking tot de stabiliteit van wandconstructies

49

5.3.3

Onbekenden met betrekking tot de sterkte van gewelfconstructies van metselwerk

51

5

5.4

6

Toetsspoor Piping en Heave (STPH)

52

5.4.1

52

Onbekenden met betrekking tot de kwelweglengte

AANBEVELINGEN

55

6.1

Database

55

6.2

Ontwikkelingen op het gebied van de veiligheidsbenadering

55

6.3

Verdere verfijning hulpmiddelen

55

6.4

Project Toetsing Onderbouw Kunstwerken

56

LITERATUURLIJST

57

7

BIJLAGEN 1

Toegepaste materialen in de tijd

2

Stroomschema’s

3

Systeemfaalkans

2


1 INLEIDING De Wet op de Waterkering schrijft voor dat de beheerder zijn waterkeringen periodiek (iedere 5 jaar) beoordeeld op veiligheid tegen overstromen. De Minister dient hiervoor het instrumentarium ter beschikking te stellen: enerzijds de Hydraulische Randvoorwaarden en anderzijds het Voorschrift Toetsen op Veiligheid (VTV). Bij deze toetsing moeten ook de waterkerende kunstwerken en bijzondere waterkerende constructies in een waterkering worden beschouwd. Ervaring leert dat het lastig is om inzicht te krijgen in de aanwezigheid en staat van de constructieonderdelen die zich onder en naast de kunstwerken bevinden. Vooral van historische kunstwerken zijn vaak de gegevens voor de toetsing van de geotechnische en bouwkundige componenten (bijvoorbeeld de fundering en onder- en achterloopsheidschermen) niet meer te achterhalen. Vanwege de vele vragen uit het werkveld waterkeringen heeft DHV Ruimte en Mobiliteit BV in opdracht van de Stichting Toegepast Onderzoek Waterbeheer (STOWA) het “Waterkeringonderzoek Historische Kunstwerken” uitgevoerd. Het einddoel van het project is een algemene methodiek voor de beoordeling van de veiligheid van (historische) waterkerende kunstwerken. Het betreft hier kunstwerken waarvan door gebrek aan gegevens, onzekerheden in de gegevens of toepassing van de bestaande toetsmethodieken en criteria, niet tot een voldoende gefundeerd eindoordeel gekomen kan worden. Het project, waar dit rapport het eindresultaat van is, is tussen begin 2003 en eind 2005, in een aantal fasen uitgevoerd (zie “ten geleide”). Aansturing, toetsing en bewaking van de kwaliteit hebben plaatsgevonden vanuit een begeleidingscommissie (zie hoofdstuk 8), Het project heeft geresulteerd in een drietal hulpmiddelen ter ondersteuning bij de toetsing volgens het VTV (zie Afbeelding 1). Kenmerken: Een hulpmiddel voor het vaststellen van gemeenschappelijke kenmerken en waterstaatkundige kwaliteit van waterkerende kunstwerken om lacunes in de beschikbare gegevens met betrekking tot de constructieopbouw te kunnen vullen en onzekerheden te verkleinen. Eisen: Een hulpmiddel om op basis van de opgedane ervaringen met de dijkringbenadering en dijkvakbenadering te komen tot een specifiek voor historische kunstwerken aangepaste, praktische handreikingen voor een risicoanalyse als onderdeel van een geavanceerde toets (herverdeling van faalkansen). Maatregelen: Een snelle en eenvoudige afwegingsmethode tussen (duur) nader onderzoek en relatief goedkope ingrepen ter versterking van de constructie.

1


“Kenmerken” en “Maatregelen” zijn objectgebonden hulpmiddelen en kunnen op ieder geRuimte enkan Mobiliteit BV wenst moment van de toetsing worden toegepast. Het hulpmiddel DHV kenmerken gebruikt

worden om onbekenden in te vullen, met ‘Maatregelen’ kan inzicht verkregen worden in het geval dat duidelijk wordt dat verder adviseren niet opweegt tegen het treffen van (robuuste) maatregelen om het kunstwerk te laten voldoen. Het hulpmiddel ‘Eisen” zal naar verwach-

AFBEELDING 1

ting alleen in bijzondere situaties worden toegepast tijdens een geavanceerde toets waar alles duidelijk wordt dat verder adviseren niet tegen heteindoordeel treffen van (robuuste) uit de kast gehaald moet worden om totopweegt een gefundeerd te komen.maatregelen Het hulpmidom het kunstwerk te laten voldoen. Het hulpmiddel ‘Eisen” zal naar verwachting alleen in del geeft een aantal suggesties om te komen tot herverdeling van de faalkansen afgeleid van bijzondere situaties worden toegepast tijdens een geavanceerde toets waar alles uit de kast de normmoet zoalsworden die is vastgelegd de Wet op de Waterkering. Voorafgaand aan het toepassen gehaald om tot een in gefundeerd eindoordeel te komen. Het hulpmiddel geeft een van ditsuggesties hulpmiddel altijd eerst overeenstemming moeten zijn met het aantal omzal te komen tot herverdeling van de faalkansen afgeleid vanbevoegd de normgezag zoals over dieaanpak. is vastgelegd in de Wet op de Waterkering. Voorafgaand aan het toepassen van dit de hulpmiddel zal altijd eerst overeenstemming moeten zijn met het bevoegd gezag over de aanpak. PLAATS VAN HET HULPMIDDEL ALS AANVULLING OP VTV

Beoordelingsmethodiek Voorschrift Toetsen op Veiligheid

Methodiek / Hulpmiddelen

Stap 1: Eenvoudige toetsing

Stap 2: Ontwerp volgens leidraden

Stap 3: Gedetailleerde toetsing Kenmerken

Stap 4: Geavanceerde toetsing

OORDEEL: goed/voldoende

OORDEEL: onvoldoende

Eisen

Maatregelen

Afbeelding 1 Plaats van het hulpmiddel als aanvulling op VTV

Benadrukt wordt hulpmiddelen niet niet voorvoor alle situaties een oplossing zullen bieden. Benadrukt wordtdat datdede hulpmiddelen alle situaties een oplossing zullen bieden. Waterkerende kunstwerken zijn bijna allemaal unieke bouwwerken, vanwege hun functies, Waterkerende kunstwerken zijn bijna allemaal unieke bouwwerken, vanwege hun functies, afmetingen, uitvoering, ligging, omstandigheden en historie. afmetingen, uitvoering, ligging, omstandigheden en historie.

Stichting Toegepast Onderzoek Waterbeheer/Toetsing (historische) kunstwerken WGSE20060117

2

24 januari 2006,

versie 3 -7-


2 PROBLEMATIEK MET BETREKKING TOT TOETSEN De beoordeling van een waterkerend kunstwerk geschiedt volgens de volgende beoordelingssporen: •

Hoogte [HT]

•

Sterkte en Stabiliteit [ST] o Stabiliteit van de constructie en het grondlichaam (STCG) o Sterkte van de constructieonderdelen (STCO)

•

o Piping en Heave (STPH)

Betrouwbaarheid Sluiting [BS]

Voordat een toetsing volgens bovenstaande sporen uitgevoerd kan worden vindt er een gegevensinventarisatie plaats. In veel gevallen zijn de meeste gegevens bekend of op te nemen in het veld, waarna een toetsing uitgevoerd kan worden. Echter bij een deel van de kunstwerken, voornamelijk historische kunstwerken, zijn vaak niet alle gegevens aanwezig en kan de uitvoering van de toetsing niet plaatsvinden. Elk toetsspoor heeft specifieke aspecten, waarvan is gebleken dat op dit gebied vaak de toetsing van een kunstwerk vastloopt.

2.1 HOOGTE [HT] Met betrekking tot de hoogte toets kunnen alle benodigde gegevens in het veld opgenomen worden. Hiervoor is geen extra hulpmiddel nodig.

2.2 STERKTE EN STABILITEIT [ST] 2.2.1 STABILITEIT CONSTRUCTIE EN GRONDLICHAAM (STCG) Een waterkerend object is over het algemeen een onderbreking van een dijklichaam. Bij de toetsing op ‘STCG’ wordt er integraal gekeken naar de stabiliteit van de constructie en het aansluitende grondlichaam. Bij een historisch kunstwerk is veelal niet bekend op welke belastingen de constructie is ontworpen. Het kwantificeren van de sterkte van de constructie vereist in dergelijke gevallen een constructieve berekening, al dan niet in combinatie met een kwalitatief oordeel om de sterkte inzichtelijk te maken. Een berekening vereist inzicht in de opbouw en het gedrag van de verschillende constructieonderdelen, hetgeen bij oudere kunstwerken vaak ontbreekt.

3



BOVENBOUW Stabiliteit bouwmaterialen • Stabiliteit gemetselde wanden en gewelven Deze is afhankelijk van: o Soortelijk gewicht metselwerk o Type metselmortel o Type/vorm metselsteen o Druk- en treksterkte o Wanddiktes o Waterdichtheid o Evt verankering • Stabiliteit wanden van beton Deze is afhankelijk van: o Betondruksterkte o Wapening o Wanddikte o Constructietype

ONDERBOUW Stabiliteit Fundering • Paalfundering Deze is afhankelijk van: o Materiaalsoort o Paallengte o Paaldiameter o Onderling afstand o Paaldraagvermogen • Fundering op staal Deze is afhankelijk van: o Breedte funderingsstrook o Optredende gronddruk o Opbouw/vorm gewichtsconstructie

behulpvan vanhet hethulpmiddel hulpmiddel ‘Kenmerken’ worden gemaakt voor deze MetMet behulp ‘Kenmerken’kan kaneen eeninschatting inschatting worden gemaakt voor deze onbekenden om daarna een toets uit te kunnen voeren. Dit hulpmiddel wordt in hoofdstuk 3 onbekenden uitgewerkt. om daarna een toets uit te kunnen voeren. Dit hulpmiddel wordt in hoofdstuk 3 uitgewerkt. 2.2.2 Sterkte van de waterkerende constructieonderdelen (STCO)

2.2.2 STERKTE VAN DESTCO WATERKERENDE CONSTRUCTIEONDERDELEN (STCO)onderdelen, dit zijn Het toetsspoor omvat de toetsing van de sterkte van de waterkerende bijvoorbeeld voor een uitwateringssluis de terugslagkleppen en schuiven en voor een sluis de dit Het toetsspoor STCO omvat de toetsing van de sterkte van de waterkerende onderdelen, sluisdeuren. zijn bijvoorbeeld voor een uitwateringssluis de terugslagkleppen en schuiven en voor een sluis sluisdeuren. Dede beoordeling van de sterkte van constructieonderdelen begint met het selecteren van de kritieke onderdelen en de maatgevende belastingen en belastingcombinaties daarop. In eerste instantie kan onderscheid worden gemaakt tussen afsluitmiddelen en overige onderdelen van de De beoordeling van de sterkte van constructieonderdelen begint met het selecteren van de constructie. De overige te toetsen onderdelen zijn in de regel betonconstructies of oudere kritieke onderdelen en de maatgevende belastingen en belastingcombinaties daarop. In eergemetselde constructies. ste instantie kan onderscheid worden gemaakt tussen afsluitmiddelen en overige onderdelen Veel van de benodigde gegevens voor de toets op ‘sterkte van de constructieonderdelen’ kunnen vaninde De overige zijn een in de regel betonconstructies of hetconstructie. veld opgenomen wordentealtoetsen dan nietonderdelen aangevuld met beheerdersoordeel of een oudere gemetselde constructies. (duik)inspectie. Derhalve is voor dit toetsspoor geen specifiek hulpmiddel nodig. van de gegevens voor de toets op ‘sterkte van de constructieonderdelen’ kun2.2.3 Veel Piping en benodigde Heave (STPH) nen in het veld opgenomen worden al dan niet aangevuld met een beheerdersoordeel of een Het toetsspoor Derhalve STPH omvat een toetsing van de weerstand die een constructie heeft ten opzichte (duik)inspectie. is voor dit toetsspoor geen specifiek hulpmiddel nodig. van piping en heave. Piping is het verschijnsel dat onder een waterkering een holle pijpvormige ruimte ontstaat doordat het erosieproces van een zandmeevoerende wel niet stopt. Heave is een situatieENwaarbij 2.2.3 PIPING HEAVEverticale (STPH)korrelspanningen in een zandlaag wegvallen onder invloed van een verticale grondwaterstroming. Dit wordt ook wel de vorming van drijfzand genoemd. Het toetsspoor STPH omvat een toetsing van de weerstand die een constructie heeft ten opzichte van piping en heave. Piping is het verschijnsel dat onder een waterkering een holle Stichting Toegepast Onderzoek Waterbeheer/Toetsing (historische) kunstwerken

24 januari 2006,

versie 3

pijpvormige ruimte ontstaat doordat het erosieproces van een zandmeevoerende wel niet WGSE20060117 -9stopt. Heave is een situatie waarbij verticale korrelspanningen in een zandlaag wegvallen onder invloed van een verticale grondwaterstroming. Dit wordt ook wel de vorming van drijfzand genoemd. Een eenvoudige toetsing op Piping en Heave is in veel gevallen niet mogelijk of erg lastig uit te voeren omdat er te veel onbekenden zijn om te kunnen voldoen aan genoemde criteria in het VTV. Als een eenvoudige toetsing niet uitvoerbaar is en de ontwerpvoorwaarden onbekend zijn, moet een gedetailleerde toetsing uitgevoerd worden.

4


De basis van de gedetailleerde toetsing is een analyse van alle mogelijke kwelwegen onder en langs het kunstwerk. De gedetailleerde toetsing op piping wordt uitgevoerd met behulp van de formule van Lane. De onbekenden voor het uitvoeren van deze toetsing zijn: •

Kwelweglengte (horizontaal en verticaal) Deze is afhankelijk van: o Funderingstype o Materiaalsoort kwelscherm o Planklengte o Plankdikte (evt.) o Schermlengte

•

Kenmerken grond

Er is een hulpmiddel ontwikkeld dat handvatten biedt om een inschatting te doen voor deze onbekenden om daarna een toets uit te kunnen voeren. Dit hulpmiddel ‘Kenmerken’ wordt in hoofdstuk 3 uitgewerkt.

2.3 BETROUWBAARHEID SLUITING [BS] Voor de toetsing op betrouwbaarheid sluiting is informatie nodig van de bediening van het afsluitmiddel. Deze informatie is in de meeste gevallen beschikbaar vanuit calamiteitenplannen of sluitingsprotocollen van de beheerder. Opgemerkt moet worden dat dit beoordelingspoor theoretisch vaak een dominante rol speelt in de beoordeling van de veiligheid van het kunstwerk, terwijl het in de praktijk mee kan vallen. Ook als een beheerder de sluitingsprocedures goed georganiseerd heeft, wordt dit doorgaans met de huidige toetsmethode slecht gewaardeerd. Dit gebeurt bijvoorbeeld bij: •

Handbediende kunstwerken,

•

Verouderde aandrijvingen; stalen schuiven met loopwielen,

•

Risicovolle bediening; bijvoorbeeld het sluiten van stormdeuren door een sleepboot die ingehuurd moet worden en waarvan er maar enkele beschikbaar zijn,

•

Onvoldoende vastgelegde calamiteitenprocedure.

Met behulp van het hulpmiddel ‘Eisen’ wordt handvatten geboden voor herverdeling van de faalkansen over de verschillende bezwijkmechanismen c.q. toetssporen, waardoor de toegekende faalkans voor de betrouwbaarheid van de sluiting onderbouwd kan worden bijgesteld ten opzichte van de toegekende faalkansen voor de andere sporen..

5


3 HULPMIDDEL ‘KENMERKEN’ 3.1 INLEIDING Het hulpmiddel ‘Kenmerken’ biedt, met behulp van stroomschema’s, ondersteuning om lacunes in de beschikbare gegevens van de constructieopbouw van een kunstwerk aan te vullen, op basis van gemeenschappelijke kenmerken van een bepaalde groep kunstwerken. Daarnaast is het hulpmiddel uitgebreid met gegevens om de onzekerheden in de onderhoudsstaat of de actuele sterkte van onderdelen van het kunstwerk te verkleinen. Hierbij wordt gebruik gemaakt van de huidige kennis en ervaring op het gebied van de kwaliteitsafname van de verschillende bouwmaterialen en onderdelen in de tijd. In paragraaf 3.2 wordt nader ingegaan op de gebruikte gegevens, paragraaf 3.3 licht het toepassingsgebied voor het hulpmiddel ‘Kenmerken’ toe. In paragraaf 3.4 volgt een opsomming van materiaalsoorten, afmetingen en de toepassing ervan in constructies, paragraaf 3.5 gaat in op de verschillende constructieonderdelen en de daarbij behorende specifieke materiaalsoorten en kenmerken. Paragraaf 3.6 omvat de daadwerkelijke stroomschema’s ter ondersteuning van de toetser.

3.2 GEBRUIKTE GEGEVENS 3.2.1 DATABASE VNK Als basis voor het opstellen van de hulpmiddelen is de landelijke database1 van de VNK (Veiligheid Nederland in Kaart) gebruikt. Deze database omvat de basisgegevens van de waterkerende kunstwerken in primaire waterkeringen welke ingevoerd zijn door de beheerder. Echter voor de toetsing van kunstwerken zijn naast deze basisgegevens meer (gedetailleerdere) gegevens van belang. De database is hiervoor uitgebreid en aangevuld met behulp van een archiefonderzoek bij het projectbureau van VNK. Hieronder is een overzicht weergegeven van de kunstwerksoorten en de bekende bouwjaren die zijn opgenomen in de database van dit onderzoek. In totaal zijn 607 kunstwerken geanalyseerd. Voor de gehele database geldt dat niet elk kunstwerk volledig in de database kon worden opgenomen omdat daarvan de gegevens onvolledig waren. Een centrale database op het gebied van waterkerende kunstwerken wordt aanbevolen. Door deze verder uit te breiden met de voor de hulpmiddelen relevante informatie wordt de kwaliteit van de hulpmiddelen, de trefzekerheid en betrouwbaarheid van de benodigde informatie vergroot.

1

Van de database zijn alleen de gegevens van de waterkerende objecten gebruikt. De gegevens van de tunnels,

langsconstructies en pijpleidingen zijn binnen dit project buiten beschouwing gelaten.

6


Kunstwerksoort

Totaal

Onbekend

tot 1900

1900-1930

1930-1960

1960-1990

1990 e.l.

Coupure

127

40

6

20

6

23

32

Gemaal

191

64

3

12

23

68

21

Inlaatsluis

69

32

4

1

8

17

7

Keersluis

32

14

7

1

3

5

2

Schutsluis

71

25

15

4

12

15

0

Uitwateringssluis

117

58

5

2

9

23

20

Totaal

607

232

40

40

61

152

82

3.3 PLAATS VAN HET HULPMIDDEL ‘KENMERKEN’IN DE VTV TOETSING Toetsing van een waterkerend kunstwerk op hoogte (HT) en op stabiliteit (STCO, STCG en STPH) gaat aan de hand van 4 stappen welke inzichtelijk gemaakt zijn in figuur 7 – 4.1 ‘Algemeen beoordelingsschema voor waterkerende kunstwerken’ uit het Voorschrift toetsen op Veiligheid. Het hulpmiddel ‘Kenmerken’ is voornamelijk een aanvulling bij de gedetailleerde en de geavanceerde toetsing. Stap 1 – Eenvoudige toetsing Hierbij kan bijvoorbeeld gekeken worden hoe de ontwerp belastingen zich verhouden tot de optredende belastingen. Bij sommige kunstwerken is de hoogst gekeerde waterstand gelijk of hoger dan het toetspeil. Als het kunstwerk deze waterstand zonder problemen heeft kunnen keren, kan geconcludeerd worden op basis van ‘bewezen sterkte’ dat de constructie die belastingen kan opnemen. Voor (historische) kunstwerken ontbreken deze gegevens vrijwel altijd en volgt stap 2. Stap 2 – Ontworpen volgens vigerende leidraden of gelijkwaardig en de uitgangspunten zijn ongewijzigd. Dit geldt alleen voor ‘recent’ gebouwde objecten waarbij geldt dat de ontwerpgegevens beschikbaar moeten zijn. Voor (historische) kunstwerken ontbreken deze gegevens vrijwel altijd en volgt stap 3. Stap 3 - Gedetailleerde toetsing In deze stap wordt herberekening uitgevoerd conform de rekenregels en methodes in de vigerende leidraden en normen. Hiervoor is input van constructiegegevens nodig. In veel gevallen zijn deze gegevens niet volledig of ontbreken deze. Het hulpmiddel ‘Kenmerken’ biedt informatie om een nadere invulling te geven aan de ontbrekende gegevens. Stap 4 – Geavanceerde toetsing Bij de geavanceerde toetsing wordt gebruik gemaakt van alle verzamelde gegevens in de stappen 1 tot en met 3. Op basis van deze gegevens wordt een risicoinventarisatie gemaakt van de tot dit punt ‘onvoldoende’ getoetste onderdelen van de constructie. Hierbij kan gebruik gemaakt van hulpmiddel ‘Kenmerken’ en het hulpmiddel ‘Eisen’.

7


AFBEELDING 2


PLAATS VAN HET HULPMIDDEL ‘KENMERKEN’ TEN OPZICHTE VAN HET VTV

Afbeelding 2 Plaats van het hulpmiddel ‘Kenmerken’ ten opzichte van het VTV

3.4 TOEGEPASTE MATERIALEN EN AFMETINGEN BIJ KUNSTWERKEN 3.4 Toegepaste materialen en op afmetingen bij materiaalsoorten kunstwerken Deze paragraaf gaat in de diverse toegepast bij (historische) kunstwerken de globale In paragraaf 3.5 bij wordt meer inkunstwerken detail ingegaan op de Dezeen paragraaf gaat inafmetingen op de diversehiervan. materiaalsoorten toegepast (historische) en de globale afmetingen hiervan. In paragraaf 3.5 wordtkunstwerken. meer in detail ingegaan op de materiaalsoorten per onderdeel van de (historische) materiaalsoorten per onderdeel van de (historische) kunstwerken. In deze paragravenis isininhethet bijzonder gebruik gemaakt vanboek het ‘Instandhouding boek ‘Instandhouding en deze paragraven bijzonder gebruik gemaakt van het en waardering van historische Sluizen’ van dhr J. Arends. waardering van historische Sluizen’ van dhr J. Arends. 3.4.1 Toegepaste materialen in de loop van de tijd 3.4.1 TOEGEPASTE MATERIALEN IN DE LOOP VAN DE TIJD Om een vormen vanvan de leeftijd van een is in bijlage 1 een tijdlijn Om een beeld beeldtetekunnen kunnen vormen de leeftijd vanconstructie een constructie is in bijlage 1 een tijdlijn van toegepaste materialen en kenmerkende bouwmethoden toegevoegd. van toegepaste materialen en kenmerkende bouwmethoden toegevoegd. 3.4.2

Gangbare restlevensduren

3.4.2 GANGBARE RESTLEVENSDUREN Per materiaalsoort kunnen als vuistregel de volgende restlevensduren aangehouden worden. Dit Per kunnen vuistregel de volgende restlevensduren worden. zijn materiaalsoort theoretische waarden onderals normale omstandigheden, zonder invloeden van aangehouden buiten af (bijvoorbeeld mechanische schade, overbelasting, aantasting door zuren). Dit zijn theoretische waarden onder normale omstandigheden, zonder invloeden van buiten af (bijvoorbeeld mechanische schade, overbelasting, aantasting door zuren). Stichting Toegepast Onderzoek Waterbeheer/Toetsing (historische) kunstwerken

Materiaal WGSE20060117

24 januari 2006,

levensduur

Beton

80

Staal

50

Hout

25

Hout (Hardhout) Hout (Onder water) Metselwerk

8

40 Meer dan 100 jaar 60

versie 3 - 13 -


3.4.3 STAAL TOEGEPASTE MATERIALEN EN AFMETINGEN In de toepassing van staal in de waterbouw kan het volgende onderscheid gemaakt worden: •

Stalen damwanden Stalen damwanden worden al langer toegepast. De meest voorkomende staalkwaliteit is ST52 voor vooroorlogse bouwwerken en Fe510 voor naoorlogse. Uit de literatuur is bekend dat in 1947 binnen Rijkswaterstaat het gebruikelijk was om damwanden met teer te conserveren. De periode vanaf wanneer en tot wanneer dit gebruikelijk was is vooralsnog onbekend.

•

Stalen buispalen als fundering Het toepassen van stalen buispalen als funderingspalen is pas vanaf de jaren ’80. Hiervoor is in de meeste gevallen de staalkwaliteit FE510 toegepast.

•

Wapening

Voor de wapening wordt verwezen naar hoofdstuk ‘Beton’ In de periode tussen 1869 tot ongeveer 1940 is het klinken van stalen onderdelen veel toegepast. Vanaf 1930 is het elektrisch lassen in opkomst gekomen en het is tot op heden de meest voorkomende manier voor het uitvoeren van stalen verbindingen. Berekening van de lengte van een damwand uit 1947: ‘Ongeacht de berekening is het gewenscht den damwand als gesloten formatie te doen reiken tot h/0,9 m onder den ontgraven sluisbodem. H is hierin het te keren verval en 0,9 het soortelijk gewicht van de grond onder water. Dit is ter voorkoming van wellen onder de damwand door.’ TE VERWACHTEN ONDERHOUDSSTAAT

DHV Ruimte en Mobiliteit BV De kwaliteit / onderhoudsstaat van staal kan aangetast worden door verschillende corrosiemechanismen zoals: uniforme corrosie, erosie corrosie, zwerfstroomcorrosie en microbiologische corrosie. Met betrekking tot de uniforme corrosie kan het verloop van deze corrosie enigszins voorspeldbetrekking worden. tot de uniforme corrosie kan het verloop van deze corrosie enigszins voorspeld Met worden. AFBEELDING 3

GEMIDDELDE CORROSIESNELHEID (HANDBOEK KADEMUREN)

Afbeelding 3 Gemiddelde corrosiesnelheid

(Handboek Kademuren)

Naast deze afname kunnen bepaalde factoren nog extra invloed hebben, dit kunnen zowel vertragende als versnellende factoren zijn.

9

Gemiddelde corrosiesnelheid


Naast deze afname kunnen bepaalde factoren nog extra invloed hebben, dit kunnen zowel vertragende als versnellende factoren zijn. Enkele voorbeelden van deze factoren zijn: •

zoet/zout watertong (vooral bij sluizen).

•

vervuild / verontreinigd milieu.

•

biologische aangroei (ontstaan van H2S).

•

gebruikte staaltype.

•

zwerfstroom (zwerfstroomcorrosie).

• aanwezigheid van een coating. (Handboek Kademuren) AFBEELDING 4

ZWERFSTROOMCORROSIE (HANDBOEK KADEMUREN)

afname kunnen bepaalde factoren nvloed hebben, dit kunnen zowel als versnellende factoren zijn. beelden van deze factoren zijn: zout watertong (vooral bij en). uild / verontreinigd milieu. ogische aangroei (ontstaan van . uikte staaltype. fstroom (zwerfstroomcorrosie). wezigheid van een coating.


Afbeelding 4 Zwerfstroomcorrosie (Handboek Kademuren) 3.4.4 METSELWERK Gemetselde civiele constructies zijn onder te verdelen in verschillende bouwstijlen;

3.4.4

AFBEELDING 5

• gewichtsmuren, Metselwerk • u-vormige bakken, • gewelven, kokers en boogconstructies. Gemetselde civiele constructies zijn onder te verdelen in verschillende bouwstijlen; • gewichtsmuren, • u-vormige bakken, GEWICHTSMUUR AFBEELDING 6 GEMETSELDE BAK AFBEELDING 7 • gewelven, kokers en boogconstructies.

st Onderzoek Waterbeheer/Toetsing (historische) kunstwerken

24 januari 2006,

GEWELF

versie 3 - 15 -

Afbeelding 5 : Gewichtsmuur

Afbeelding 6 Gemetselde Bak

Afbeelding 7: Gewelf

TOEGEPASTE MATERIALEN EN AFMETINGEN Toegepaste materialen en afmetingen Natuurstenen Natuurstenen waterbouw komen wevolgende de volgende natuursteensoorten In In de de waterbouw komen we de natuursteensoorten tegen: tegen: Zandsteen;wegens wegensgevaar gevaar op op ‘steenhouwersziekte’ ‘steenhouwersziekte’ bestaat sinds 1951 eeneen verbod op op • • Zandsteen; bestaaterer sinds 1951 verbod het verwerken van zandsteen. het verwerken van zandsteen. • Kalksteen; in bruggenbouw ook veel gebruikt, bijvoorbeeld als een wrijfgording om • Kalksteen; in bruggenbouw ook veel gebruikt, bijvoorbeeld als een wrijfgording om schade aan metselwerk door scheepvaart en vorst te voorkomen aan metselwerk door scheepvaart en vorst te voorkomen • schade Hardsteen; toepassing in wegen waterbouw vanaf van 16e eeuw, vaak toegepast als boogstenen, deksloveninenwegnatuursteen wrijfstijlen. • Hardsteen; toepassing en waterbouw vanaf van 16e eeuw, vaak toegepast als boogstenen, deksloven en natuursteen wrijfstijlen. Metselstenen De bakmethoden van de metselstenen is in de loop der jaren geëvalueerd. Hierdoor zijn de bakstenen steeds harder en minder poreus geworden en dus steeds beter bestand tegen 10 aantasting door vorst, mosgroei ed.


Metselstenen De bakmethoden van de metselstenen is in de loop der jaren geëvalueerd. Hierdoor zijn de bakstenen steeds harder en minder poreus geworden en dus steeds beter bestand tegen aantasting door vorst, mosgroei ed. Metselmortels


Gemetselde constructies van voor 1850 zijn vrijwel allemaal gemetseld met kalkmortels of kalktrasmortels. Vooral in de 17e eeuw zijn de tras-houdende mortels toegepast voor waterdicht werk. In 1824 is cement op de markt gekomen. Metselmortels Afmetingen

Gemetselde constructies van voor 1850 zijn vrijwel allemaal gemetseld met kalkmortels of kalktrasmortels. Vooral in de 17 eeuw zijn de tras-houdende mortels toegepast voor waterdicht altijd massief. constructies zijn grondig gerenoveerd en/of versterkt door delen van werk. In 1824Enkele is cement op de markt gekomen.

Gemetselde dragende en grondkerende wanden van oudere waterkerende kunstwerken zijn e het dragende gemetselde constructie te vervangen door een beton- of staalconstructie.

Afmetingen Gemetselde dragende en grondkerende wanden van oudere waterkerende kunstwerken zijn altijd massief. Enkele zijn muren grondig in gerenoveerd en/of kunstwerken versterkt door variëren delen vannauwelijks. het De afmetingen vanconstructies de gemetselde waterkerende dragende gemetselde constructie te vervangen door een beton- of staalconstructie.

Onderstaande afbeeldingen geven hiervan een indruk.

De afmetingen van de gemetselde muren in waterkerende kunstwerken variëren nauwelijks.

AFBEELDING 8

Onderstaande geven hiervan een indruk. GANGBARE AFMETINGEN afbeeldingen EN VORMGEVING GEMETSELDE WANDCONSTRUCTIES 0.8-1.2 m

1.5-2.0 m

3-4m

4,5-6.0 m

Afbeelding 8: Gangbare afmetingen en vormgeving gemetselde wandconstructies Stichting Toegepast Onderzoek Waterbeheer/Toetsing (historische) kunstwerken WGSE20060117

24 januari 2006,

versie 3 - 17 -

11

DHV Ruimte en Mobiliteit BV STOWA 2006-03 HISTORISCHE KUNSTWERKEN

Voor deVoor hoogte en afmetingen van sluismuren is in vakliteratuur uit 1845uit de1845 volgende vuistregel de hoogte en afmetingen van sluismuren is in vakliteratuur de volgende vuistaangetroffen: regel aangetroffen: De geschikste sluismuren isismet of althans weinig hellende wegens den De geschikste vorm vorm voorvoor de de sluismuren metloodregten loodregten of althans weinig voorkant hellende voorkant meerderen weerstand tegen detegen drukking der aarde. De wordt meestal met versnijdingen wegens den meerderen weerstand de drukking derachterkant aarde. De achterkant wordt meestal gemet werkt gewerkt zoodat de zoodat muur eene breedtegrootere in aanlegbreedte dan op deinkruin verkrijgt; vorm is ookverkrijgt; daarom versnijdingen degrootere muur eene aanleg dan deze op de kruin deze vormdeisgunstigste, ook daarom gunstigste, omdat alsdan van den muur over eenewordt. grootere omdatdealsdan het gewigt van den muurhet overgewigt eene grootere oppervlakte verdeeld De oppervlakte verdeeld wordt. De hoogte der muren is bij de van boven opene sluizen 0,5 hoogte der muren is bij de van boven opene sluizen 0,5 á 0,6 el boven de hoogste waterstanden. á 0,6 el boven de hoogste waterstanden. In de 19e eeuw werden de eerste berekeningen uitgevoerd om de afmetingen van onderdelen Een voorbeeld is de constructie gewelven. eeuw werden de eerste hiervan berekeningen uitgevoerdvan om gemetselde de afmetingen van onderdelen te In de 19tee bepalen. bepalen. Een voorbeeld hiervan is de constructie van gemetselde gewelven. Er zijn in het verleden veel formules opgesteld voor dikte van gewelven.

Er zijn in het verleden veel formules opgesteld voor dikte van gewelven. Dikte van gewelven

Dikte vanDagwijdte gewelvenkleiner dan 2 m Wijdte 2-16dan m 2m Dagwijdte kleiner Wijdte Wijdte 2-16 m 16-32 m Wijdte 16-32 m 32 – x m Wijdte Wijdte 32 – x m

d = 0.33 m dd==0.33 + 1/24* 0.33 m l

dd==1/24 l + 1/24* l 0.33

1/24 l + 1/48 * x dd==1/24 * 32

d = 1/24 * 32 + 1/48 * x

(Formule van Gauthey)

(Formule van Gauthey)

Voor kleine overspanningen niet echt goed toepasbaar. Beter: Dikte van het gewelf is 1/12 van de dagwijdte (Romany)

Voor kleine overspanningen niet echt goed toepasbaar. Beter: Dikte van het gewelf is 1/12 van de dagwijdte (Romany)

Dikte van de pijlers van gemetselde gewelven met meerdere overspanningen: 1/3 – 1/4 van de wijdte van

Dikte vandededagmaat pijlers van vanopening. gemetselde gewelven met meerdere overspanningen: 1/3 – 1/4 van de wijdte van de dagmaat van opening. Ook voor de wanden van gemetselde uitwateringssluizen zijn vuistregels gevonden. Citaat uit Waterbouwkunde van L. Zwiers (ca 1910) Kokers van een gemetselde uitwateringssluis: “De dikte der rechtstandmuren is minstens 0,66 m (1/3 maal de hoogte) meestal zonder versnijdingen opgemetseld.” “Als een sluis uit meerdere kokers bestaat, dan neme men de minimum-dikte van de penanten 0,33 m.” Na de opkomst van de bouwmaterialen beton en staal (na 1900) zijn andersoortige kerende Stichting Toegepast Onderzoek Waterbeheer/Toetsing (historische) kunstwerken constructies gebouwd, in veel grotere variatie dan WGSE20060117 pelijke

18 - de kenmerken voorkomen wordt dan ook steeds minder naarmate het bouwjaar -van

kunstwerken dichter bij het heden ligt.

12

24 januari 2006, versie 3 voorheen. De mate waarin gemeenschap-

Citaat uit Waterbouwkunde van L. Zwiers (ca 1910) Kokers van een gemetselde uitwateringssluis: Na de opkomst van de bouwmaterialen beton en staal (na 1900)

zijn andersoortige kerende STOWA 2006-03 HISTORISCHE KUNSTWERKEN constructies gebouwd, in veel grotere variatie dan voorheen. De mate waarin gemeenschappelijke kenmerken voorkomen wordt dan 0,66 ook steeds minder het “De dikte der rechtstandmuren is minstens m (1/3 maalnaarmate de hoogte) meestal zonder bouwjaar van de kunstwerken dichter bij het heden versnijdingen opgemetseld.” “Als een ligt. sluis uit meerdere kokers bestaat, dan neme men de AFBEELDING 9

minimum-dikte van de penanten 0,33 m.”

Te verwachten onderhoudsstaat MOGELIJKE SCHADEBEELDEN BIJ GEMETSELDE CONSTRUCTIES

Na de opkomst van de bouwmaterialen beton en staal (na 1900) zijn andersoortige kerende constructies gebouwd, in veel grotere variatie dan voorheen. De mate waarin gemeenschappelijke kenmerken voorkomen wordt dan ook steeds minder naarmate het bouwjaar van de kunstwerken dichter bij het heden ligt. Te verwachten onderhoudsstaat Afbeelding 9 Mogelijke schadebeelden bij gemetselde constructies

TE VERWACHTEN ONDERHOUDSSTAAT Desintegratie cement Oud(er) metselwerk kan een verminderde samenhang hebben door een desintegratie van het Desintegratie cement. Dit is cement vooral te verwachten bij constructies ouder dan het begin van 20e eeuw omdat er toen met kalktoeslag in kan het cement gewerkt werd.samenhang hebben door een desintegratie van het Oud(er) metselwerk een verminderde Dit kan een onsamenhangend metselwerk geven tot diep in de constructie. cement. Dit is vooral te verwachten bij constructies ouder dan het begin van 20e eeuw omdat er toen met kalktoeslag in het cement ‘verkeerde’ gewerkt werd. reparatie Als geven een tot oude, Dit kan een onsamenhangend metselwerk diepmet in dekalkmortel constructie.gemetselde constructie gerepareerd wordt met een cementmortel, kan schade optreden aan het ‘verkeerde’ reparatie metselwerk en de voegen. Door de later Afbeelding 9 Mogelijke schadebeelden bij gemetselde constructies aangebrachte hardere cementvoegwordt werkt met deze een zich cementAls een oude, met kalkmortel gemetselde constructie gerepareerd op veel plaatsen los en veroorzaken schaden aan de mortel, kan schade optreden aan het metselwerk en de voegen. de later Desintegratie cement (zachtere)steen. Door deze Door schade is eraangebrachte een hardere cementvoeg werkt deze zich op veel plaatsen los en veroorzaken schaden aan de versnelde aantasting van de dieper liggende stenen Oud(er) metselwerk kan een verminderde samenhang hebben door een desintegratie van het en de zetmortelaantasting waardoor van de samenhang van het stenen e (zachtere)steen. Door deze schade is er een versnelde de dieper liggende eeuw omdat er cement. Dit is vooral te verwachtenmetselwerk bij constructies ouder dan het begin van 20 op den duur verloren gaat. en de zetmortel waardoor de samenhang van het metselwerk op den duur verloren gaat. toen met kalktoeslag in het cement gewerkt werd. Afbeelding 10 Mogelijk schadebeeld bij een verkeerde reparatie.

Dit kan een onsamenhangend metselwerk geven tot diep in de constructie.

AFBEELDING 10

MOGELIJK SCHADEBEELD BIJ EEN VERKEERDE REPARATIE Stichting Toegepast Onderzoek Waterbeheer/Toetsing (historische) kunstwerken

WGSE20060117

24 januari 2006,

versie 3

- 19 ‘verkeerde’ reparatie Als een oude, met kalkmortel gemetselde constructie gerepareerd wordt met een cementmortel, kan schade optreden aan het metselwerk en de voegen. Door de later aangebrachte hardere cementvoeg werkt deze zich op veel plaatsen los en veroorzaken schaden aan de (zachtere)steen. Door deze schade is er een versnelde aantasting van de dieper liggende stenen en de zetmortel waardoor de samenhang van het metselwerk op den duur verloren gaat.

Afbeelding 10 Mogelijk schadebeeld bij een verkeerde reparatie. Wortelgroei Wortelgroei van planten kan een probleem vormen. Algen en korstmossen wortelen niet

Stichting Toegepast Onderzoek Waterbeheer/Toetsing (historische) kunstwerken

24 januari 2006,

diep, maar als er grassen of zelfs struiken aanwezig zijn op de constructie kunnen de wortels

WGSE20060117

schade aanrichten aan het metselwerk. Tevens blijft door de begroeiing het metselwerk vochtig, wat weer vorstschade kan opleveren.

13

versie 3 - 19 -

DHV Ruimte en Mobiliteit BV DHV Ruimte en Mobiliteit BV


AFBEELDING 11

i i van planten kan een probleem lgen en korstmossen wortelen niet als er grassen of zelfs struiken zijn op de constructie kunnen de ade aanrichten aan het metselwerk. lijft door de begroeiing het vochtig, wat weer vorstschade kan

BIJ DEZE CONSTRUCTIE KAN (OA.) WORTELGROEI VOOR PROBLEMEN ZORGEN

Wortelgroei Wortelgroei van planten kan een probleem vormen. Algen en korstmossen wortelen niet diep, maar als er grassen of zelfs struiken aanwezig zijn op de constructie kunnen de wortels schade aanrichten aan het metselwerk. Tevens blijft door de begroeiing het metselwerk vochtig, wat weer vorstschade kan opleveren.

Afbeelding 11 Bij deze constructie kan (oa.) wortelgroei voor problemen zorgen

Vorstschade e komt voor bij (vaak kan poreuze) waarbij water kan indringen. Afbeelding 11 Bij steensoorten deze constructie kan (oa.) wortelgroei voor problemen zorgen e komt voor bij (vaak poreuze) Vorstschade steensoorten waarbij water indringen. Vorstschade kenmerkt zich door afgedrukte delen aan het oppervlak. Hierdoor zal versnelde Vorstschade e kenmerkt zich door afgedrukte delen aan het oppervlak. Hierdoor zal versnelde Vorstschade komt voor bij (vaak poreuze) waarbij water aantasting plaatsvinden van stenen en de metselmortel waardoor de samenhang van kan het indringen. plaatsvinden van de stenen en de metselmortel waardoor dede samenhang van het steensoorten Vorstschade kenmerkt zich door afgedrukte delen aan het oppervlak. Hierdoor zal versnelde metselwerk op den duur verloren gaat. op den duur verloren gaat. aantasting plaatsvinden van de stenen en de metselmortel waardoor de samenhang van het metselwerk ming Scheurvormingop den duur verloren gaat. icale als horizontale scheurvorming leiden sterkteverlies. Verticale scheurvorming Zoweltot verticale als horizontale scheurvorming leiden tot sterkteverlies. Verticale scheurvorScheurvorming achten bij ongelijke zettingen, falende fundering ed. bij Door dezezettingen, scheurenfalende kan fundering ed. Door deze scheuren kan ming is te verwachten ongelijke verticale als horizontale scheurvorming leiden tot sterkteverlies. Verticale scheurvorming ding plaatsvinden waardoor achter deZowel constructie een holle ruimte ontstaat. gronduittreding plaatsvinden waardoor achter de constructie een holle ruimte ontstaat. is tebijverwachten bij ongelijke zettingen, falende fundering ed. Door deze scheuren kan e scheurvorming komt bijvoorbeeld voor te hoge dwarskrachten in de constructie, Horizontale scheurvorming komt bijvoorbeeld voor bij te hoge dwarskrachten in de construcgronduittreding plaatsvinden waardoor achter de constructie een holle ruimte ontstaat. d bij een te hoge bovenbelasting. De kunnen inhoge de lintvoegen vanDehet tie, scheuren bijvoorbeeld bij een te bovenbelasting. scheuren kunnen in de lintvoegen van het Horizontale scheurvorming komt bijvoorbeeld voor bij te hoge dwarskrachten in de constructie, lopen, maar ook vertand. metselwerk lopen, maar ook vertand. bijvoorbeeld bij een te hoge bovenbelasting. De scheuren kunnen in de lintvoegen van het metselwerk lopen, maar ook vertand. AFBEELDING 12

ENKELE VOORBEELDEN VAN SCHEURVORMING

2 Enkele voorbeelden van scheurvorming

Afbeelding 12 Enkele voorbeelden van scheurvorming ming valt van tevoren niet te voorspellen. Het wel ofvalt niet optreden, wanneer en waar Het wel of niet optreden, wanneer en Scheurvorming van tevoren niet te voorspellen. den is een onbekende waarin een visuele inspectie en eventueel nader onderzoek waar deze optreden is een onbekende waarin een visuele inspectie en eventueel nader onScheurvorming valt van tevoren niet te voorspellen. Het wel of niet optreden, wanneer en waar jk is voor de vaststelling van de scheuren maar belangrijker de daarbij behorende derzoek noodzakelijk is voor de vaststelling van de scheuren maar belangrijker de daarbij deze optreden is een onbekende waarin een visuele inspectie en eventueel nader onderzoek iliteit van de constructie. behorende sterkte/stabiliteit van de constructie. noodzakelijk is voor de vaststelling van de scheuren maar belangrijker de daarbij behorende sterkte/stabiliteit van de constructie.

past Onderzoek Waterbeheer/Toetsing (historische) kunstwerken

7

24 januari 2006,

versie 3

- 20 Stichting Toegepast Onderzoek Waterbeheer/Toetsing (historische) kunstwerken WGSE20060117

14

24 januari 2006,

versie 3 - 20 -


3.4.5 BETON TOEGEPASTE MATERIALEN EN AFMETINGEN De ontwikkeling van beton heeft de afgelopen decennia niet stil gestaan. Om iets te kunnen zeggen over de kwaliteit van het beton is vaak ook een inschatting van de betondruksterkte nodig. Hiervoor kan globaal aangehouden worden: Voor 1950

B12.5-B22,5

1950-1970

B32.5

1970-1990

B35

1990 en later

B45 en hoger

Wapening In de waterbouw wordt en is zo goed als altijd gewapend beton toegepast. Er is bekend dat vanaf 1867 al sporadisch wapening toegepast is in betonnen constructies. Rond 1880 is het gebruik van wapening in Nederland opgekomen, maar vanaf 1930 is het op grote schaal toegepast. Voor 1930 bestond de toegepaste wapening uit gladstalen staven, na 1930 is het geribbelde betonstaal gekomen. Dekking Vanaf 1918 zijn er eisen gekomen voor de dekking op de wapening: Gangbare betondekking: Vanaf 1918: balken minimaal 25 mm en kolommen 35 mm. Rond 1970 was dit: droog milieu

vochtig milieu

agressief milieu

vloer

10

15

25

wand

15

20

30

balk

20

25

35

kolom

25

30

40

nu: (TGB 1990) Milieuklasse

1

2

3 ,4 en 5

plaat/wand

15

25

30

balk/poer/console

25

30

35

kolom

30

35

40

Per constructiedeel kunnen er nog 3 toeslagen in rekening gebracht worden van 5 mm. Dit is voor een nabewerkt oppervlak, oncontroleerbaar oppervlak en als f’çk < 25 N/mm2.

15


Prefabelementen werden al een tijd geproduceerd, maar pas na 1945 is de kwaliteit van deze

Prefabelementen werden al een tijd geproduceerd, maar pas na 1945 is de kwaliteit van deze

prefab beter geworden. prefabbetonelementen betonelementen beter geworden. TE TeVERWACHTEN verwachtenONDERHOUDSSTAAT onderhoudsstaat

Het van van de onderhoudsstaat in beton gaat altijd gepaard met visueel waar- met Hetachteruitgaan achteruitgaan de onderhoudsstaat in beton gaat altijd gepaard neembare uiterlijke kenmerken. Van deze achteruitgang is zeer moeilijkistezeer voorspellen waar waarneembare uiterlijke kenmerken. Van deze achteruitgang moeilijk te

waar en wanneer deze optreedt. en wanneer deze optreedt.

visueel voorspellen

Het bekend injaren de jaren zestig encalciumchloride zeventig calciumchloride aan het beton is toegevoegd als Hetis is bekend datdat in de zestig en zeventig aan het beton is toegevoegd als versneller versneller van het verhardingsproces. Dezedetoevoeging is vandaag de dag chlori(2005) verboden. van het verhardingsproces. Deze toevoeging is vandaag dag (2005) verboden. Deze ingemengde Deze ingemengde chloriden kunnen voor grote schade zorgen (deze schaden zijn vooral bekend den kunnen voor grote schade zorgen (deze schaden zijn vooral bekend uit de woningbouw). uitOokdekan woningbouw) het toeslagmateriaal voor een expansieve reactie zorgen (tussen het reactief kiezelzuur en de alkaOok kan het toeslagmateriaal voor een expansieve reactie zorgen (tussen het reactief kiezelzuur liën uit het cement) waardoor een desintegratie van het beton ontstaat. Over de toepassing en periode van en de alkaliën uit het cement) waardoor een desintegratie van het beton ontstaat. Over de toepassing van het toeslagmateriaal met reactief kiezelzuur zijn geen duidelijke conclusies te trekken toepassing en periode van toepassing van het toeslagmateriaal met reactief kiezelzuur zijn geen duidelijke conclusies te trekken

Voor het herkennen van de verschillende schademechanismen is expertise nodig op dit

gebied. Voor een overzicht van de mogelijk optredende schademechanismen en hun oorza-

Voor het herkennen van de verschillende schademechanismen is expertise nodig op dit gebied. optredende schademechanismen en hun oorzaken wordt verwezen naar de CUR 172.

ken wordt CUR 172. Voor een verwezen overzichtnaar vandede mogelijk AFBEELDING 13

ENKELE VOORBEELDEN VAN BETONSCHADE

3.4.6 HOUT ALGEMEEN Afbeelding 13 Enkele voorbeelden van betonschade TOEGEPASTE HOUTSOORTEN

3.4.6

In de jaren 60 waren de uit Nederland afkomstige grenen palen goedkoper dan buitenlands

Hout algemeen

hout (vuren, lariks en douglas) en dus veel meer toegepast. Voor de kortere lengten (< 8 m) is grenen toegepast en voor de langere lengten vuren. Toegepaste houtsoorten

In de jaren 60 waren de uit Nederland afkomstige grenen palen goedkoper dan buitenlands hout m) is grenen in de woningbouw. worden deze invuren. de waterbouwkundige kunstwerken toegepast. toegepast en voorZelden de langere lengten De toepassing funderingspalen is vandaag de dagVoor beperkt tot kleinere projecten (vuren, lariksvan en houten douglas) en dus veel meer toegepast. de kortere lengten (< 8

De toepassing van Bekende gegevens uit de houten literatuurfunderingspalen

is vandaag de dag beperkt tot kleinere projecten in de woningbouw. Zelden worden deze in de waterbouwkundige kunstwerken toegepast. • Hardhout In de loop van de jaren negentig is het toepassen van hardhout uit de regenwouden zoals azobé en basralocus aan banden gelegd. In de periode hiervoor is op veel plaatsen hardhout toegepast, bijvoorbeeld als sluisdeuren, remmingwerken, damwanden. •

Inlands hout (B&D – 233 ev.)

Stichting Toegepast Onderzoek Waterbeheer/Toetsing (historische) In 1965 was 57% van het rondhout grenen, in 1967kunstwerken was dit nog maar 36%. (B&D – 233) 24 januari 2006, versie 3

•WGSE20060117 Zuiderzeewerken, deltawerken Veel inlands hout toegepast, voornamelijk grenen hout, een klein deel is vuren.

16

- 22 -


3.5 AFMETINGEN EN KWALITEIT VAN DE ONDERDELEN Paragraaf 3.5 gaat in op de verschillende constructieonderdelen en de daarbij behorende specifieke materiaalsoorten en kenmerken. 3.5.1 FUNDERINGEN 3.5.1.1 Houten paalfundering GEBRUIKTE MATERIALEN EN AFMETINGEN Uit de database en de literatuur kan voor waterbouwkundige constructies geconcludeerd worden dat een gemetselde constructie altijd op houten palen gefundeerd is. Betonnen constructies kunnen zowel op houten als op betonnen palen gefundeerd zijn, waarbij in het algemeen de ‘eerste’ betonnen constructies op houten palen werden gefundeerd en de latere (voornamelijk na 1945) op betonnen palen. De houten paalfunderingen werden gemaakt van grenen of vuren palen met daarop een laag balken waarop een houten vloertje met zwalpen werd aangebracht waar omheen gemetseld werd. Bij houten paalfunderingen staan de palen zo’n 0.9 tot 1.1 m uit elkaar. Een houten paalfundering gaat vrijwel altijd samen met houten kwelschermen. De lengte van een paal in een Nederlandse paalfundering varieert van 2 tot 23 meter. TE VERWACHTEN ONDERHOUDSSTAAT Houten paalfunderingen kunnen aangetast zijn door schimmels, bacteriën en insecten. SCHIMMELAANTASTING (SOFTROT) •

Onder water vindt geen aantasting plaats

•

Als fundering droog staat start het rottingsproces, als het weer onder water staat stopt dit tijdelijk, bij de volgende droogstand gaat het rottingsproces verder.

•

Cumulatieve droogstand van 10-20 jaar kan tot ernstige constructieve aantasting leiden

•

Een hogere concentratie zuurstof, een hogere temperatuur en/of de aanwezigheid van organische stikstof versnellen het rottingsproces.

Voor de bestandheid van funderingshout tegen schimmelaantasting (en dus de levenduur) is een hoge grondwaterstand van belang. In het oud stedelijk gebied kan de grondwaterstand in de toplaag van de bodem sterk variëren omdat in deze wijken vaak dicht op elkaar gebouwd is en het grondwater hierdoor minder wordt aangevuld. Hier kan een onttrekking van het grondwater (bijvoorbeeld door een lekkage van het rioolstelsel) snel droogstand van het funderingshout veroorzaken. Naast de lage grondwaterspiegel in stedelijk gebied is er in Nederland een aantal risicovolle gebieden te benoemen die bekend zijn met droogstand, en daarmee aantasting, van de paalfunderingen. Waterkerende kunstwerken liggen vaak buiten de stedelijke gebieden en hebben bij een houten paalfundering vaak een laaggelegen funderingsniveau. Schimmelaantasting bij waterkerende kunstwerken is hierdoor dus niet snel te verwachten, ook wijzen ervaringen uit de praktijk dit uit.

17

and van belang.

k gebied kan de grondwaterstand in de toplaag van de bodem sterk variëren HISTORISCHE KUNSTWERKEN ken vaak dicht op elkaar gebouwd is enSTOWA het2006-03 grondwater hierdoor minder wordt an een onttrekking van het grondwater (bijvoorbeeld door een lekkage van het roogstand van het funderingshout veroorzaken. AFBEELDING 14

dwaterspiegel in stedelijk gebied is een aantal risicovolle gebieden te ekend zijn met droogstand, en g, van de paalfunderingen.

EEN VOORBEELD VAN HOUTAANTASTING AAN DE BOVENZIJDE VAN EEN DAMPLANK

nstwerken liggen vaak buiten de en en hebben bij een houten vaak een laaggelegen Schimmelaantasting bij twerken is hierdoor dus niet snel te wijzen ervaringen uit de praktijk dit Afbeelding Een voorbeeld van houtaantasting EEN HOOG14ZOUTGEHALTE (NACL) IN HET GRONDWATER IS SCHIMMELREMMEND. aan de bovenzijde van een damplank Bacteriële aantasting (“Palenpest”)

alte (NaCl) in het grondwater is schimmelremmend.

In de laatste jaren zijn in diverse binnensteden in West-Nederland (Amsterdam, Haarlem en Gouda) aangetaste houten funderingen aangetroffen, waarbij geen sprake is van droogstand.

ing (“Palenpest”) In deze situaties bleek sprake van bacteriële aantasting. De schaal waarop dit aantastingsmezijn in diverse binnensteden in West-Nederland (Amsterdam, Haarlem en chanisme voorkomt is nog in onderzoek (2005). Het is echter wel duidelijk dat er sprake is van houten funderingen aangetroffen, waarbij geen sprake is van droogstand. In een langzaamDe processchaal van aantasting, bleek sprake van bacteriële aantasting. waaropwaarbij dit moet worden gedacht in perioden van 50-100 jaar voordat sprake is van een significante isme voorkomt is nog in onderzoek (2005). Het is echter wel duidelijk dat erafname van het paaldraagvermogen. Voorlopige conclusies met betrekking dit fenomeen angzaam proces van aantasting, waarbij moet worden gedacht tot in perioden vanzijn: • bacteriële aantasting komt alleen voor in spinthout, mede hierdoor is met name grenen dat sprake is van een significante afname van het paaldraagvermogen. sies met betrekking tot dit fenomeen zijn:gevoelig voor aantasting; • mede grondwaterstromingen de paal lijken kunnen de aantasting versnellen; tasting komt alleen voor in spinthout, hierdoor is metrond name grenen aantasting; • de aantasting lijkt in zandige gronden sneller te verlopen. omingen rond de paal lijken kunnen de aantasting versnellen; ijkt in zandige gronden sneller te verlopen. Vooralsnog zijn er geen ervaringen met waterkerende kunstwerken, waaruit enige conclur geen ervaringen met waterkerende sies kunstwerken, waaruit enigemet conclusies kunnen worden getrokken betrekking tot de mogelijke consequenties voor de watertrokken met betrekking tot de mogelijke consequenties voor de waterkering. kering. De meeste kunstwerken zijn buiten de risicovolle gebieden gebouwd. erken zijn buiten de risicovolle gebieden gebouwd. Bij ernstige aantasting van de paalfundering zal de constructie altijd gaan ‘praten’ door

ting van de paalfundering zal de constructie altijd gaan ‘praten’ door middel middel van scheuren en/of verzakkingen. Een constructie buiten de risicovolle gebieden of verzakkingen. Een constructie buiten de risicovolle gebieden zoals zoals aangegeven in onderstaande afbeelding, welke geen uiterlijke kenmerken heeft op veronderstaande afbeelding, welke geen uiterlijke kenmerken heeft op zakkingen, heeft een zeer kleine kans op aantasting van de houten funderingspalen door ft een zeer kleine kans op aantasting van de houten funderingspalen door bacteriën.

Uit wetenschappelijk onderzoek blijkt dat er enkele hypothesen geformuleerd kunnen worden over de bacteriële aantasting van heipalen.

zoek Waterbeheer/Toetsing (historische) kunstwerken

24 januari 2006,

versie 3

1. Zonder een continue zuurstoftoevoer blijkt bacteriële aantasting actief te kunnen zijn. - 24 -

(mogelijk is een sporadische bron noodzakelijk waarna zuurstof in hout wordt opgeslagen (droogstand, tijdelijk hoge zuurstof concentratie grondwater, van nature aanwezige zuurstof in hout.) 2. De omgeving (pH, nutriënten) rondom het hout blijkt geen rol te spelen met betrekking tot de aantasting 3. Voor bacteriële houtaantasting is aanvoer van voedingsstoffen (met name stikstof) in het hout noodzakelijk 4. Nutriënten kunnen op verschillende manieren in het hout worden gebracht. (reeds aanwezig bij plaatsing paal; door waterstroming door de paal; door inzuigen in het paalhout.

18

2. De omgeving (pH, nutriënten) rondom het hout blijkt geen rol te spelen met betrekking tot de aantasting 3. Voor bacteriële houtaantasting is aanvoer van voedingsstoffen (met name stikstof) in het STOWA 2006-03 HISTORISCHE KUNSTWERKEN hout noodzakelijk 4. Nutriënten kunnen op verschillende manieren in het hout worden gebracht. (reeds aanwezig bij plaatsing paal; door waterstroming door de paal; door inzuigen in het paalhout. AFBEELDING 15

DE BEKENDE RISICOVOLLE GEBIEDEN BACTERIËLE AANTASTING PAALFUNDERING (AFBEELDING VAN STICHTING HOUT RESEARCH (SHR)) EN AANGETASTE EN GEKNAKTE PAAL (FOTO VAN FUGRO INGENIEURSBUREAU BV)

Afbeelding 15: Aantasting De bekende risicovolle door insecten gebieden bacteriële aantasting paalfundering (afbeelding van Stichting Hout Research (SHR)) en aangetaste en geknakte paal (foto van Fugro Ingenieursbureau BV). • (Hei)paalkever Deze kever (Nacerdes melanudra) komt alleen op plaatsen met veel zuurstof en

Aantasting door insecten veel voedingsstoffen. • (Hei)paalkever • Gribbel Deze kever (Nacerdes melanudra) komt alleen op plaatsen met veel zuurstof en veel • Paalworm voedingsstoffen. • Gribbel In zeewater moet rekening gehouden worden met aantasting door paalworm. Dit geldt • Paalwormvoor vrijwel alle houtsoorten, zeker de houtsoorten die in het verleden op grote schaal in Nederland zijn toegepast. Houtsoorten ongevoelig zijndoor voor paalworm banIn zeewater moet rekening gehouden wordendie met aantasting paalworm.zijn Ditlarahout, geldt voor kirai,houtsoorten, basralocus, demarara groenhart en surinaamsch groenhart en borneosch vrijwel alle zeker de houtsoorten die in het verleden op groteijzerhout. schaal in Nederland zijn toegepast. Houtsoorten die ongevoelig zijn voor paalworm zijn larahout, bankirai, Gebiedsindeling basralocus, demarara groenhart draagkrachtige laag en surinaamsch groenhart en borneosch ijzerhout. Grenen palen zijn tot ongeveer in de jaren zestig gebruikt in Nederland. In de gebieden met een ‘ondiepe’ draagkrachtige zandlaag is een hoger percentage grenen palen te vinden in vergelijking met gebieden waar de draagkrachtige laag op grotere diepte ligt. Stichting Toegepast Onderzoek Waterbeheer/Toetsing (historische) kunstwerken WGSE20060117

24 januari 2006,

versie 3 - 25 -

19


Aspecten van belang voor aantasting onder water

• Houtsoort en spintgehalte Grenen spint: niet duurzaam, open structuur (aantasting) Grenen kern: duurzaam, gesloten structuur (geen aantasting) Vuren spint: niet duurzaam, gesloten structuur (enige aantasting) Vuren kern: niet duurzaam, geslotener structuur (enige aantasting)

• Schimmelaantasting gaat een factor 10 tot 25 keer stellen dan bacteriële aantasting • Bacteriële aantasting stopt bij zuurstof tekort. Alle palen worden beperkt aangetast door interne zuurstof.

• Bacteriële aantasting breidt zich uit bij nutriënten houden getransporteerd water door de paal omlaag (m.n. voor grenen spint, eikenspint en elzen)

• Bacteriële aantasting zou snel kunnen reageren op kortstondige perioden van droogstand door zuurstof opslag. (wanneer de perioden langer worden komen eerst koloniserende schimmels en dan softrot schimmels, meerdere perioden van droogstand die softrot toelaten zorgen voor sterkere bacteriële aantasting onder water. De aantasting door bacteriën kunnen binnen één gebied zeer variabel zijn, dit komt door:

• is in relatie met grondsoort en het grondwater (waterdruk) • Waterdekking over de paalkop (meer waterdekking is minder aantasting) • Zoutgehalte grondwater (NaCl is schimmelremmend) Sterkte van hout in heipalen • Effect aangetaste schil op draagvermogen is afhankelijk van de paallengte en de mate van aantasting richting de punt. Softrot zit alleen aan de paalkop, bacteriële aantasting is bij vuren meestal beperkt en waarschijnlijk is er weinig verspreiding richting de punt Bacteriële aantasting bij grenen kan sterk zijn en breidt zich ook uit naar de punt. Of de puntdiameter wordt aangetast is nog niet duidelijk • De diameter van de dragende schacht is de diameter van de punt op de grens van zand en slappe laag. Uitgaande van een tapsheid van 7,5 mm/m kan bij een paallengte van 13 m de aangetaste schil tot 50 mm bedragen zonder dat dit de dragende schacht negatief beïnvloedt. • Uitknikken (slankheid) is van belang, weinig ervaringsgegevens bekend. • Mogelijk een positief effect van een aangetaste schil bij negatieve kleef, maar negatief effect bij schachtwrijving.

20


3.5.2 KWELSCHERMEN VOORKOMENDE MATERIALEN EN AFMETINGEN Kwelschermen kunnen in de volgende materiaalsoorten voorkomen: •

beton

•

staal

•

hout

•

neopreen / HDPE

•

combinatie van bovenstaande materialen

De toepassing van de verschillende materiaalsoorten is in de loop der jaren gewijzigd. Voor zover bekend kan uit de database de volgende getallen gehaald worden:

-1900

Beton

Staal

Hout

Neopreen

Combi

-

8

9

-

1

1900-1930

-

1

2

-

4

1930-1960

2

4

2

-

9

1960-1990

-

20

4

-

4

1990-nu

-

45

1

1

8

Een houten paalfundering gaat vrijwel altijd samen met houten kwelschermen. Een betonnen paalfundering gaat vrijwel altijd samen met een stalen kwelscherm. Kwelschermen zijn vrijwel altijd aangebracht aan de voor- en achterzijde van een kunstwerk en bij de afsluitmiddelen. De onderhoudsstaat van de kwelschermen is afhankelijk van dezelfde factoren als die genoemd zijn voor de houten paalfundering. Een waterdichte aansluiting van de schermen op de constructie is voor het functioneren van de kwelschermen van essentieel belang. Indien er geringe aanwijzingen bestaan over de aanwezigheid van aantastende mechanismen kan dit gevolgen hebben voor de in rekening te brengen kwelweglengte. Voor stalen en betonnen kwelschermen zal de aansluiting van de kwelschermen op de constructie zelden verminderd zijn. Stalen schermen •

bij 1 kwelscherm is de constructie vrijwel altijd op staal gefundeerd.

•

bij 2/3/4 schermen kan de constructie zowel op staal als op palen gefundeerd zijn.

•

bij 5 en meer schermen is de constructie vrijwel altijd op (betonnen) palen gefundeerd.

•

Het maximale aantal kwelschermen wat voorkomt is 7 stuks.

Houten schermen •

Na 1960 zijn onder waterkerende kunstwerken 1 tot 4 schermen aangebracht, die een lengte hebben tot maximaal 5 meter.

•

Tot 4 stuks kwelschermen is de fundering op staal.

•

Vanaf 5 stuks kwelschermen is de fundering op (houten) palen.

•

Maximale aantal dat voorkomt in de database is 15 stuks.

21

•

AFBEELDING 16

Het maximale aantal kwelschermen wat voorkomt is 7 stuks.

Houten schermen •STOWANa 1960HISTORISCHE zijn onder waterkerende kunstwerken 1 tot 4 schermen aangebracht, die een lengte 2006-03 KUNSTWERKEN hebben tot maximaal 5 meter. • Tot 4 stuks kwelschermen is de fundering op staal. • Vanaf 5 stuks kwelschermen is de fundering op (houten) palen. • Maximale aantal dat voorkomt in de database is 15 stuks.

GANGBARE PLAATS EN AFMETINGEN HOUTEN KWELSCHERMEN. (INLAATSLUIS OOSTOEVER)

Afbeelding 16: gangbare plaats en afmetingen houten kwelschermen. (Inlaatsluis Oostoever)

Betonschermen Stichting Toegepast Onderzoek Waterbeheer/Toetsing (historische) kunstwerken •WGSE20060117 komen weinig voor in de database (9 stuks) •

24 januari 2006,

versie 3 - 28 -

8 van de 9 komen voor bij coupures, het gaat hier om 1 kwelscherm onder op staal gefundeerde constructie.

•

1 van de 9 is toegepast bij een op betonpalen gefundeerde inlaatsluis. In totaal 4 stuks.

De dikte van de constructie is: •

Houten planken ; 0,04

-0,25 m met een gemiddelde van 0,092 m

•

Beton planken

-0,25 m met een gemiddelde van 0.183 m

; 0,1

Gegevens uit de literatuur Bij het bestuderen van oudere literatuur (voor 1900) kan de conclusie getrokken worden dat men er reeds vele eeuwen van op de hoogte was dat kwelschermen noodzakelijk zijn. Mede op basis van de gebruikte database kan worden geconcludeerd dat met grote aannemelijkheid kan worden aangenomen dat er onder waterkerende kunstwerken kwelschermen aanwezig zijn en dat deze bij voorkeur tot in een kleilaag reiken. Als de kleilaag te diep ligt, werd er een lengte aangehouden tussen de 3 en 5 el, dit komt overeen met circa 2.0 en 3.5 m.

22


Citaat uit:Sluizen, kanalen en havens, 1937: Voor een uitwateringssluis: Om de onderloopsheid zoveel mogelijk tegen te gaan worden onder de vloer minstens vier damwanden geslagen langs de kespen en wel één langs de buitenste, één langs de binnenste, één ter plaatse van de schuif en één ter plaatse van de deur. Deze damwanden bestaan uit geploegde, 8 – 1- cm dikke en 3 m lange en zo breed mogelijke planken. De uiterste damwanden lopen door tot de einden der retourmuren en die ter plaatse van de schuif en de deur 2 tot 3 m voorbij de achterkant der contreforten. Ze worden tot even boven de hoogste binnenwaterstand opgetrokken en een halve steen diep in de contreforten ingelaten. Ontwerpregels uit 1947: ‘Een praktische minimum lengtemaat h van de planken van den damwand aan het kolkeinde van een sluishoofd,welke waarborg geeft, dat er geen wellen zullen optreden is h = h’ / 0,9 (de overdruk van het grondwater ter plaatse van den onderkant van den damwand maakt evenwicht met het gewicht van den onder water gedompelden grond aan de kolkzijde van den damwand; h’ is het verval, 0,9 is het soortelijk gewicht van den grond onder water). Waar dit eenvoudige beginsel niet is toegepast is veelal in den loop der tijden onderloopsheid ontstaan. Toepassing van kortere damplanken dan 5 á 6 m wordt bijzondere omstandigheden voorbehouden (bijvoorbeeld in verband met de hoogteligging van de waterdichte laag) voor onderloopsheidsschermen ontraden. Bij grote vervallen is veelal aan de sluishoofden onvoldoende kwellengte te ontleenen en moet men zijn toevlucht nemen tot het verlengen daarvan, hetgeen dus de vormgeving van de sluis sterk beïnvloedt. ‘Vergrooting van de kwellengte: Voor het geval de tegen onderloopsheid geheide damwanden niet tot in een waterdichte grondlaag kunnen reiken, zou het gewenscht kunnen zijn elk sluishoofdeinde van een damwand te voorzien. Doch ook in andere gevallen is het aanbrengen van twee damwanden gewenscht. De eene in reserve van den anderen. Wanneer twee damwanden vereischt zouden zijn, verdient het aanbeveling nog een derde aan te brengen. ‘

3.6 STROOMSCHEMA’S 3.6.1 INLEIDING Het hulpmiddel ‘Kenmerken’ heeft als doel een verwachtingswaarde te bepalen voor de ontbrekende gegevens die noodzakelijk zijn voor de toetsing. Op basis van gemeenschappelijke kenmerken van soortgelijke constructies kan een inschatting worden gemaakt van de kenmerken en onderhoudsstaat van de ontbrekende gegevens, verder aangeduid als “ONBEKENDE”. De onbekende levert een zoekvraag op voor het hulpmiddel en is input/vertrekpunt voor gebruik van het hulpmiddel. Onderstaande schema geeft een algemene indruk van de methodiek van het hulpmiddel.

23

kenmerken van soortgelijke constructies kan een inschatting worden gemaakt van de kenmerken en onderhoudsstaat van de ontbrekende gegevens, verder aangeduid als “ONBEKENDE”. De onbekende levert een zoekvraag op voor het hulpmiddel en is input/vertrekpunt voor gebruik STOWA 2006-03 HISTORISCHE KUNSTWERKEN van het hulpmiddel. Onderstaande schema geeft een algemene indruk van de methodiek van het hulpmiddel. Voorbeeld voor een schutsluis

TOETSSPOOR

Voorbeeld voor een schutsluis

ZOEKVRAAG:Onbekende ‘X’

Kunstwerksoort

Onderscheidende kenmerken

RESULTAATBOX Verwachtingswaarde kenmerken voor onbekende ‘X’

RESULTAATBOX Verwachtingswaarde onderhoudsstaat voor onbekende ‘X’

ANTWOORD ‘X’

Kwelweglengte is onbekend Kwelweglengte is onbekend

Constructie bestaat uit gemetselde Constructie bestaat uit gemetselde wanden,

vermoedelijk op houten wanden, vermoedelijk op houtenpalen. palen. Schutsluis is ca 60 mislang. Schutsluis ca 60 m lang.

Het is aannemelijk dat er 4 of meer houten kwelschermen aanwezig zijn. De gemiddelde meer houten kwelschermen planklengte is 3,5 – 4 m. Het is aannemelijk dat er 4 of

aanwezig zijn. De gemiddelde planklengte is 3,5 – 4 m.

Ligt in een met veelmet droogstand Ligt in gebied een gebied veel droogstand van van de fundering, in veengrond. de fundering, in veengrond. Dus kans op Dus kans op aantasting van het hout. aantasting van het hout.


TOETSEN

3.6.2 UITLEG TEN BEHOEVE VAN HET GEBRUIK VAN DE STROOMSCHEMA’S

3.6.2

Uitleg ten behoeve van het gebruik van de stroomschema’s

De stroomschema’s zijn opgesteld op basis van ervaringen binnen DHV, de samengestelde database, literatuurstudie enopgesteld gesprekken In theorie oneindig veel De stroomschema’s zijn op met basisdeskundigen. van ervaringen binnen zijn DHV, de samengestelde

mogelijkheden uit te werken voor de gegeven constructietypen. van ervaringen en veel database, literatuurstudie en gesprekken metkunstwerken deskundigen.OpInbasis theorie zijn oneindig Stichting Toegepast Onderzoek Waterbeheer/Toetsing (historische) 24 januari 2006, versie 3

mogelijkheden uit te werken voor de gegeven constructietypen. Op basis van ervaringen en de - 31 beschikbare gegevens uit de database zijn meest voorkomende gevallen behandeld.

de beschikbare gegevens uit de database zijn meest voorkomende gevallen behandeld. WGSE20060117

Om bij de stroomschema’s een inschatting en onderbouwing mee te geven bij het maken van

Om bij de stroomschema’s een inschatting en onderbouwing mee te geven bij het maken van

een een keuze zijn zijn bij het van de schema’s percentages genoemd. Dit percentage is het is het keuze bijopstellen het opstellen van de schema’s percentages genoemd. Dit percentage percentage vanvan voorkomen in de percentage voorkomen in database. de database.

de kwelweglengte van schutsluis een schutsluis begint stroomschema volgt: VoorVoor de kwelweglengte van een begint het het stroomschema alsals volgt: Type constructiemateriaal van de wanden Beton

Funderingstype

70%

Metselwerk

30%

Funderingstype

Dit betekent dat in de voor dit onderzoek gebruikte database, van alle schutsluizen 30% 24 gemetselde wanden heeft en 70% betonnen wanden. De gegeven percentages zijn een indicatieve weergave van in de database aangetroffen situaties. Door onderhoud en aanvulling van deze database worden deze percentages in de loop van de tijd nauwkeuriger.


Dit betekent dat in de voor dit onderzoek gebruikte database, van alle schutsluizen 30% gemetselde wanden heeft en 70% betonnen wanden. DHV Ruimte en Mobiliteit BV De gegeven percentages zijn een indicatieve weergave van in de database aangetroffen situaties. Door onderhoud en aanvulling van deze database worden deze percentages in de loop van de tijd nauwkeuriger.

3.7

3.7 VOORBEELD Voorbeeld

Toetsing op piping voor een schutsluis (STPH).

Toetsing op piping voor een schutsluis (STPH). Bekende gegevens:

Bekende gegevens: • Gemetselde sluis met dichte vloer • Gemetselde sluis met • Lengte kolkdichte 100 mvloer • Lengte kolk 100 m • Optredend verval is 6,0 m • Optredend verval is 6,0 m Te doorlopen stappen volgens het Voorschrift Toetsen op Veiligheid:

Te doorlopen stappen volgens het Voorschrift Toetsen op Veiligheid: Stap 1 – Eenvoudige toetsing

Stap 1 – Eenvoudige toetsing Er wordt niet voldaan aan de criteria voor eenvoudige toets. Er wordt niet voldaan aan de criteria voor eenvoudige toets. Stap 2 – vigerende leidraden Stap 2 – vigerende leidraden Hetiskunstwerk is niet ontworpen volgens vigerende of gelijkwaardig. Het kunstwerk niet ontworpen volgens vigerende leidradenleidraden of gelijkwaardig. Stap 3 – Gedetailleerde Stap 3 – Gedetailleerde toetsingtoetsing Gedetailleerde toets volgens Lane Gedetailleerde toets volgens Lane c1h/3< Lv + Lh/3 h * c1 < Lvh+* L h isoverige bekend,gegevens de overigezijn gegevens zijn onbekend. h is bekend, de onbekend.

Op basis vanOphet stroomschema voor de voor kwelweglengte bij een schutsluis kan het basis van het stroomschema de kwelweglengte bij een schutsluis kan hetvolgende volgende geconcludeerd worden: geconcludeerd worden: AFBEELDING 17

WEERGAVE VAN DE ‘BEWANDELDE WEG’ DOOR HET STROOMSCHEMA 7 1 k un stw erk en

O nb eke nden: 1 . K w elsch er m a a nw ezig ? 2 . A an ta l kw elsch er m en ? 3 . S ch er m len g te o nd er d e vloer? 4 . O nd erho ud sstaat?

T yp e con stru ctiem ateriaal van d e w an d en B eto n

M etselw erk

33%

O n b ek end

Fu n d erin gstyp e O n b ek end

4%

O p staal

44%

Staal

4 6%

2 0%

1%

Fu n d erin g styp e

P alen

O p staal

palen

0%

5 2%

O n b ek end

2 2%

78%

M ateriaal p aalfun d erin g B eton

Hout

0%

O n b ek en d

0%

100%

L en gte slu isk o lk in clu sief h o ofd en 0 -2 5 /5 0

2 7%

G een n a d ere in fo r m atie b esch ik b a a r

0 -50 /75

10%

L en gte slu isk olk in clu sief h oo fd en 50 /75 en m eer O n b ek en d

9 0%

M et g rote aan nem elijkhe id vast te stellen

0%

M ateriaal p aalfund erin g B eto n

58%

Hout

3 3%

M et grote aan n em elijkheid vast te stellen

1. K w elsch erm aan w ezig ? Ja, stalen kw elsch erm en . 2 . A a n tal kw elsch er m en ? 2 kw elsch erm en 3 . S ch erm len g te o n de r d e vlo er? L en gte g e m id d eld stalen d w 7 .5 – 1 1 m p er pla nk

1 . K w e lsch er m a a n w ezig ? Ja, stalen k w elsch erm en . 2 . A a nta l kw elsch er m e n ? M in im aal 4 3 . S ch erm len g te o n d e r d e vlo er? L en gte g em id d eld stalen d w 4 – 7 .5 m p e r pla n k

V e rv o lg stap O n d erho ud sstaat stalen k w elsch erm en

V e r v o lg sta p O n d erhoud sstaat stalen kw elscherm en

Staal

O n b ek end

8%

0%

M et gro te aan n em elijk h eid v ast te stellen

M et g ro te aan n em elijkh eid vast te stellen :

75 en m eer

18%

O n b ek en d

1 0%

4 5%

M et g rote aann em elijkh eid va st te stellen :

M et gro te aan n em elijk heid vast te stellen :

1 . K w e lsch er m a a n w ezig ? Ja, salen k w elsch em . 2 . A an ta l kw elsch er m e n ? 4 o f 6 k w elsch e rm e n 3. S cherm len g te on d er d e vloer? L en gte g e m id d eld 5 .5 – 7 .5 m p er p la n k

1. K w elsch erm aan w ezig ? N ee, o f u it later u itgevo erd e ren ov atie. 2 . A a n tal kw elsch er m en ? 1 o f m eer 3 . S ch erm len g te o n d er d e vlo er? L en g te g e m id d e ld 3 .5 – 4 m p er p lan k

1 . K w e lsch er m a a n w ezig ? Ja, ho ute n kw elsch erm on de r k unstw e rk 2 . A a nta l kw elsch er m e n ? 4 o f m eer 3 . S ch erm len g te o n d e r d e vlo er? L en gte ge m idd eld 3.5 – 4 m pe r p lan k

1 . K w elsch erm a an w ezig ? Ja, h o u ten k w elsch e rm 2 . A an ta l kw elsch er m en ? 8 o f m eer 3 . S ch erm len g te on d er d e vloe r? L en g te g em id d eld 3 .5 – 4 m p e r plan k

V e r v o lg sta p O n d erh o u d sstaat stalen k w elsch e rm e n

V e rv olg stap O n d erho ud sstaat h o u ten k w elsch erm en

V e r v o lg sta p O n d erhou d sstaat ho ute n kw elsch erm e n

V e r v o lg sta p O n d erh o u d sstaat h o u ten k w elsch erm e n

M et gro te aan n em elijk h eid v ast te stellen 1 . K w elsch erm a a nw ezig ? Ja, stalen k w elsch erm en . 2 . A an ta l kw elscher m e n ? M in im aal 4 3 . S ch erm len g te on d er d e vloe r? L en g te 5 .5 -7 .0 m p er p la n k V e r v o lg sta p O n d erhoudsstaat stalen k w elsch e rm en

M et g ro te aan n em elijkh eid vast te stellen : 1 . K w elscherm a an w ezig ? Ja, h ou t o n d er v lo er. 2 . A a n tal kw elsch er m e n? 5 , 2 p er h oo fd en 1 in h et m id d en v an d e k o lk 3 . S ch er m le ng te on d er d e v lo er ? L en g te 3 .3 -5 .3 m p er p la n k V erv olg sta p O n d erho u d sstaat h ou ten kw elsch erm en

Afbeelding 17 Weergave van de ‘bewandelde weg’ door het stroomschema


2 5 / 50 -7 5

25

24 januari 2006, versie 3

- 33 -


Wanden zijn van metselwerk dus is het zeer aannemelijk dat er een houten paalfundering onder de constructie aanwezig is. De lengte is meer dan 75 m dus kan er geconcludeerd worden dat er 8 of meer schermen onder de vloer aanwezig zijn met een gemiddelde lengte van 3,5 – 4 m per plank. Conclusie: Lh

= 0, want de constructie is op palen gefundeerd

Lv minimaal

= 8 * 2 * 3,5 = 56 m

Lv maximaal

= 8 * 2 * 4,0 = 64 m

Voor de c-waarde van de grond zal in eerste instantie de meest ongunstige waarde aangehouden worden; 8,5 Situatie 1 – Lv minimaal 6 * 8,5

<

56 + 0/3

51

<

56

Dit voldoet, voor de volledigheid kan er gekeken worden naar de situatie met de Lv; maximaal: Situatie 2 – Lv maximaal 6 * 8,5

< 64 + 0/3

51

< 64

Voor deze sluis geldt dat de meest conservatieve situatie al voldoet en kan dus “GOED” getoetst worden op het toetsspoor STPH.

26


4 HULPMIDDEL “EISEN” 4.1 INLEIDING Dit hulpmiddel bevat een aantal suggesties om bij een geavanceerde toets volgens het Voorschrift Toetsen op Veiligheid een volledig zelfstandig waterkerend kunstwerk (type I), in combinatie met de leidraad Kunstwerken 2003, te toetsen. De eerste stap is altijd het vaststellen van een taakstellende faalkans voor het kunstwerk op basis van de normfrequentie voor de dijkring. De tweede stap is een verdeling van deze taakstellende faalkans over de verschillende mechanismen. De taakstellende faalkans wordt afgeleid van de normfrequentie. De normfrequentie per dijkringgebied is vastgelegd in de Wet op de Waterkering en staat in dit hoofdstuk niet ter discussie. In paragraaf 4.2 wordt ingegaan op de huidige toetsmethodiek. In paragraaf 4.3 wordt een methode aangereikt waarmee binnen de vigerende toetsmethodiek, uitgaande van de dijkvakbenadering en de Leidraad Kunstwerken (LK 2003) een verdiepingsslag kan worden gemaakt. In paragraaf 4.4 wordt een alternatieve beoordelingsmethode aangereikt waarbij uitgegaan wordt van de beginselen van de dijkringbenadering. Benadrukt wordt dat een probabilistische benadering bij het beoordelen van waterkerende kunstwerken, en vooral uitgaande van een dijkringbenadering, nog sterk in ontwikkeling is (status 2005) en regelmatig wordt geactualiseerd. Voordat dit hulpmiddel wordt toegepast dient over de aanpak met het bevoegd gezag overeenstemming te zijn.

4.2 DE HUIDIGE MANIER VAN TOETSEN 4.2.1 DIJKVAKBENADERING Bij de dijkvakbenadering wordt de primaire waterkering, die deel uitmaakt van het stelsel dat het dijkringgebied omsluit, opgedeeld in verschillende secties. Per sectie wordt de vereiste veiligheid beschouwd. Overbelasten (hetgeen nog niet betekend “bezwijken”) treedt op als het overslagdebiet q groter is dan het toelaatbare debiet. Deze benadering wordt ook wel de overbelastingsbenadering per dijkvak genoemd. Veiligheidseisen: 1

De kans op overschrijden van het toelaatbare overslagdebiet mag voor elk dijkvak niet groter zijn dan de norm die in de Wet op de Waterkering voor het betreffende dijkringgebied is vastgesteld. Daarbij wordt meestal uitgegaan van maatgevende waterstand, waarbij een golf hoort, waaruit weer een golfoverslagdebiet volgt.

2

Bij waterstanden gelijk aan of kleiner dan de maatgevende waterstand mag de kans op falen door andere oordzaken dan overloop/overslag, niet meer dan 1% (constructief falen) tot 10% (afsluitmiddel) van de bij punt 1 genoemde norm bedragen.

27


De eerste eis is voor het bepalen van de kerende hoogte in combinatie met andere geometrische kenmerken en de kwaliteit van de constructie. De tweede eis is ter verificatie van alle overige De eerste eis is voor het bepalen van de kerende hoogte in combinatie met andere geometrifaalmechanismen naast overloop/overslag. sche kenmerken en de kwaliteit van de constructie. De tweede eis is ter verificatie van alle

overige faalmechanismen naast overloop/overslag.

Aan de vereiste bescherming tegen overstromen van het dijkringgebied wordt voldaan wanneer alle secties ontworpen zijn op de bij de normfrequentie behorende waterstanden en overige Aan de vereiste bescherming tegen overstromen van het dijkringgebied wordt voldaan wanmaatgevende belastingen en factoren. De charme van deze benadering is de eenvoud. Deze neer alle secties ontworpen zijn op bij de normfrequentie behorende waterstanden en benadering is het ijkpunt voor alledeontwikkelingen in de veiligheidsbenaderingen. overige maatgevende belastingen en factoren. De charme van deze benadering is de eenvoud.

Deze benadering is het ijkpunt voor alle ontwikkelingen in de veiligheidsbenaderingen.

4.2.2

Huidige manier van toetsen

4.2.2 HUIDIGE MANIER VAN TOETSEN

DeWet Wet op waterkering de waterkering een vijfjaarlijkse van de peraandijkringgebied De op de schrijft schrijft een vijfjaarlijkse toetsing van toetsing de per dijkringgebied aanwezige veiligheid voor het volgens het Voorschrift Toetsen (VTV). op Veiligheid (VTV). wezige veiligheid voor volgens Voorschrift Toetsen op Veiligheid Voor het begrip

Voor het begrip is het belangrijk om vast te stellen dat het VTV hierin feitelijk wet is en dat de Leidraad is het belangrijk om vast te stellen dat het VTV hierin feitelijk wet is en dat de Leidraad Kunstwerken, waar in het VTV veelvuldig naar verwezen wordt, een hulpmiddel is dat bij de Kunstwerken, waar in het VTV veelvuldig naar verwezen wordt, een hulpmiddel is dat bij de toetsing gebruikt mag worden. Bij het toetsen wordt uitgegaan van de dijkvakbenadering. toetsing gebruikt mag worden. Bij het toetsen wordt uitgegaan van de dijkvakbenadering. Afzonderlijk van elkaar worden de kerende hoogte (norm), de kans op niet sluiten van de Afzonderlijk van elkaar worden de kerende hoogte (norm), de kans op niet sluiten van de keermiddelen (0,1 x norm) en de sterkte van de constructieonderdelen (0,01 x norm) beoordeeld keermiddelen (0,1 x norm) en de sterkte van de constructieonderdelen (0,01 x norm) beoor(zie Afbeelding 18).

deeld (zie Afbeelding 18). AFBEELDING 18

Afbeelding 18 Schema overbelastingbenadering

SCHEMA OVERBELASTINGBENADERING

FALEN

of

WATERBEZWAAR

CONSTRUCTIEF BEZWIJKEN Pf < 0,01 x norm

of

WS > KERENDE HOOGTE Pf < norm

NIET SLUITEN Pf < 0,1 x norm

Dat wil bijvoorbeeld in het geval van een normfrequentie van 1/4000 jaar zeggen dat de waterstand met dezeinoverschrijdingskans nog volledig van veilig gekeerd moet kunnen Dat wil bijvoorbeeld het geval van een normfrequentie 1/4000 jaar zeggen dat de worden. Het VTV en de Leidraad Kunstwerken bieden voor de hoogtetoets de mogelijkheid om bij een lage waterstand met deze overschrijdingskans nog volledig veilig gekeerd moet kunnen worden. hoogte de komberging te beschouwen. Voor de toets van de betrouwbaarheid van de Het VTV en de Leidraad Kunstwerken bieden voor de hoogtetoets de mogelijkheid om bij afsluitmiddelen zijn in de LK2003 in beperkte mate kentallen en stroomschema’s een lage hoogte de komberging te beschouwen. Voor de toets van de betrouwbaarheid van de aangereikt.Voor een geavanceerde toets zal in aanvulling op de kentallen een systeemanalyse en afsluitmiddelen zijn in de LK2003 in beperkte mate kentallen en stroomschema’s aangereikt. een betrouwbaarheidsanalyse cq. faalkansanalyse moeten worden opgesteld. Voor een geavanceerde toets zal in aanvulling op de kentallen een systeemanalyse en een

betrouwbaarheidsanalyse cq. faalkansanalyse moeten worden opgesteld. 4.2.3 BEOORDELINGSNIVEAUS Stichting Toegepast Onderzoek Waterbeheer/Toetsing (historische) kunstwerken 24 januari 2006, versie 3 Het VTV onderscheidt verschillende niveaus van beoordeling: eenvoudige toetsing, gehanWGSE20060117 - 36 teerde ontwerpmethode, gedetailleerde toetsing, geavanceerde toetsing en controle gedrag. Kenmerkend hiervan is dat bij gebrek aan (actuele) gegevens een niveau dieper wordt gegaan om het kunstwerk te kunnen toetsen. Indien ontwerpberekeningen voorhanden zijn, kan

28


bijvoorbeeld worden volstaan met een controle van de ontwerpberekeningen in een eenvoudige toetsing. Bij een gedetailleerde toetsing vindt een herberekening plaats conform rekenregels en methodes in de vigerende leidraden en normen. Het oordeel volgens de Toetsing is kwalitatief. Er kunnen scores gehaald worden die variëren van goed als er ontwerpkwaliteit bestaat, voldoende als het kunstwerk voldoet aan de toetscriteria tot onvoldoende als niet wordt voldaan aan toetscriteria. Bij historische kunstwerken is de kans groot dat men vanwege gebrek aan de benodigde informatie al snel uitkomt bij een geavanceerde toetsing. Onder een geavanceerde toetsing wordt in het VTV verstaan dat er specialistische inbreng nodig is. Hierbij kan naast herberekeningen ook worden gedacht aan probabilistische berekeningen. In het VTV wordt hiervoor verwezen naar de Leidraad Kunstwerken. In paragraaf 4.3 worden praktische handvatten gegeven voor een geavanceerde toets volgens het VTV.

4.3 HANDVATTEN VOOR EEN GEAVANCEERDE TOETS VOLGENS DIJKVAKBENADERING VTV De huidige toetspraktijk is gebaseerd op een kwalitatief oordeel over de staat van een kunstwerk. De beoordelingscriteria, in de vorm van maximaal toelaatbare overschrijdingsfrequenties van een waterstand, zijn gebaseerd op adviezen van de Deltacommissie voor de beveiliging tegen stormvloeden. De criteria die in de Leidraad Kunstwerken worden gehanteerd zijn (zie Afbeelding 18): •

de kerende hoogte (norm)

•

de betrouwbaarheid van de afsluitmiddelen (0,1*norm)

•

sterkte en stabiliteit (0,01*norm)

Deze criteria zijn overigens geen harde eisen, maar pragmatisch vastgestelde waarden afgeleid van de norm. Enige bandbreedte rondom deze waarden is acceptabel zolang de falkans voor de topgebeurtenis niet wordt overschreden. De norm zoals vastgelegd in de Wet op de Waterkering, is een overschrijdingsfrequentie van een waterstand die een waterkering nog veilig moet kunnen keren. In deze faalkansanalyse wordt de overschrijdingsfrequentie voor de waterstand gebruikt als faalkans van het kunstwerk. Doordat zij dezelfde eenheid hebben worden zij vaak door elkaar gehaald. In feite wordt de “norm” hier alleen maar als vertrekpunt voor de faalkansanalyse gebruikt. Bij gebrek aan gegevens of door de huidige toetsmethodiek is de kans aanwezig dat een historisch kunstwerk onterecht wordt afgekeurd. In onderstaand schema zijn de stappen aangegeven waarmee door middel van een enige nuancering, binnen de randvoorwaarden van het VTV, de kans op onterecht afkeuren van een historisch kunstwerk wordt verkleind. Deze geavanceerde toets is meer een gevoeligheidsanalyse. Per criterium wordt onderzocht in hoeverre deze in het schema van de overbelastingbenadering (Afbeelding 18) bijdraagt in de faalkans. In de volgende paragrafen wordt dit per criterium uitgewerkt.

29

Deze geavanceerde toets is meer een gevoeligheidsanalyse. Per criterium wordt onderzocht in STOWA 2006-03 HISTORISCHE KUNSTWERKEN hoeverre deze in het schema van de overbelastingbenadering (Afbeelding 18) bijdraagt in de faalkans. In de volgende paragrafen wordt dit per criterium uitgewerkt. AFBEELDING 19

STROOMSCHEMA NUANCERINGEN IN HET VTV TOETS

Kerende hoogte

Betrouwbaarheid afsluitmiddel

Sterkte en Stabiliteit

Voldoet afzonderlijk criterium na toetsen conform VTV (eenvoudig, ontwerpmethode, gedetailleerd) nee

ja

Geavanceerd (probabilistisch) Hoogte (4.3.1) Betrouwbaarheid afsluitmiddel (4.3.2) Sterkte en Stabiliteit (4.3.3)

Eindoordeel goed / voldoende / onvoldoende Afbeelding 19 Stroomschema nuanceringen in het VTV toets 4.3.1 KERENDE HOOGTE De hoogte van de constructie en de afsluitmiddelen is fysiek te beoordelen en een gebrek aan

4.3.1

informatie zal dus niet snel leiden tot problemen in de toets.

Kerende Hoogte

Vanhoogte belang van is echter te onderkennen datafsluitmiddelen bij het ontwerp van historische kunstwerken De de constructie en de is fysiek te beoordelen endooreen gebrek aan gaans nog niet dezelfde rol hebbeningespeeld als tijdens het vaststellen van informatie zal dus niet overwegingen snel leiden toteen problemen de toets. de huidige ontwerpwaterstanden. Bij het ontwerp van het kunstwerk is voor de overhoogte vaakbelang een veiligheidsfactor of een vaste waarde gebaseerd ervaring en intuïtie die doorgaans Van is echter te onderkennen dat bijgebruikt het ontwerp van op historische kunstwerken nog niet als dezelfde overwegingen een van rol het hebben gespeeld als tijdens aspecten opwaaiing, overslag, stijging buitenwater etc. moet dekken.het vaststellen van de huidige ontwerpwaterstanden. Bij het ontwerp van het kunstwerk is voor de overhoogte vaak veiligheidsfactorAFSLUITMIDDEL of een vaste waarde gebruikt gebaseerd op ervaring en intuïtie die aspecten 4.3.2 een BETROUWBAARHEID als opwaaiing, overslag, stijging van het van buitenwater etc. moet dekken. worden. Indien aanwezig moet de betrouwbaarheid het afsluitmiddel beschouwd

4.3.2

De foutenboom voor niet sluiten is hieronder weergegeven. Afhankelijk van de kans op over-

Betrouwbaarheid afsluitmiddel schrijding van het open keerpeil (OKP) en beschikbare informatie zal de toets eenvoudig, gedetailleerd of geavanceerd verlopen.

Indien aanwezig moet de betrouwbaarheid van het afsluitmiddel beschouwd worden. De foutenboom voor niet sluiten is hieronder weergegeven. Afhankelijk van de kans op overschrijding van het open keerpeil (OKP) en beschikbare informatie zal de toets eenvoudig, gedetailleerd of geavanceerd verlopen.


30


- 38 -


AFBEELDING 20

FOUTENBOOM GEBEURTENIS NIET-SLUITEN (BRON LK2003)

Water door open kering en

Buitenwater > OKP

Afsluitmiddel niet dicht of

HW alarmering faalt

Mobilisatie faalt

Bedieningsfout

Technisch falen afsluitmiddel

Afbeelding 20 Foutenboom gebeurtenis niet-sluiten (bron LK2003) Technisch falen heeft betrekking op bijvoorbeeld de mechanische, elektrische en andere

fysieke onderdelen de kering. historische dezeen onderdelen vaak Technisch falen heeftvan betrekking op Bij bijvoorbeeld dekunstwerken mechanische, zullen elektrische andere fysieke onderdelen de kering. Bij historische zullen deze vaak een hogerevan faalkans toebedeeld krijgen.kunstwerken De gebeurtenis van hetonderdelen niet sluiten vaneen de hogere afsluitfaalkans toebedeeld gebeurtenis hetmenselijk niet sluiten van de (bediening, afsluitmiddelen wordt middelen wordt ookkrijgen. in hogeDe mate beïnvloedvan door handelen mobilisatie ook in hoge mate beïnvloed door menselijk handelen (bediening, mobilisatie en alarmering). Er en alarmering). Er zijn verschillende mogelijkheden om, ook bij gebrek aan gegevens, toch zijn verschillende mogelijkheden om, ook bij gebrek aan gegevens, toch tot een gefundeerd tot een gefundeerd eindoordeel te komen. eindoordeel te komen.

In eerste eerste instantie instantiezalzalmen men bij toets een de toets de relatief eenvoudige “gedetailleerde” In bij een relatief eenvoudige “gedetailleerde” beoordebeoordelingsmethode van de betrouwbaarheid van de sluiting uitvoeren. Naast het vaststellen lingsmethode van de betrouwbaarheid van de sluiting uitvoeren. Naast het vaststellen van van het open keerpeil (OKP) hoort hierbij onder andere het bepalen van de kans op niet sluiten. het keerpeil hoort hierbij andere het bepalen de kans op sluiten. Het open vaststellen van (OKP) deze kans gebeurt oponder dit niveau door middel vanvan scoretabellen in niet de LK2003 Het deze kans gebeurt op dit niveau doorbediening middel van scoretabellen de voor vaststellen de aspectenvan hoogwateralarmeringssysteem, mobilisatie, en technisch falen.inDe scoretabellen bieden de ruimte aan de toetser om aspecten in kaart te brengen, die mogelijk een LK2003 voor de aspecten hoogwateralarmeringssysteem, mobilisatie, bediening en technisch maatgevende bijdrage leveren aan de faalkans. Extra controles, procedures en oefeningen van falen. De scoretabellen bieden de ruimte aan de toetser om aspecten in kaart te brengen, die procedures dragen significant bij aan de betrouwbaarheid van een kunstwerk. De toetser kan zo mogelijk een maatgevende bijdrage aan de faalkans. Extra controles, procedures en zelf beoordelen waar winst valt te halenleveren voor het specifieke kunstwerk. oefeningen vande procedures dragen significant bij dus aan de betrouwbaarheid van Elementen uit toetsingsmethode worden dan gebruikt om te sturen opeen dekunstwerk. gewenste veiligheid. Voorwaarde hierbij is waar dan wel datvalt er teeen onafhankelijk of objectieve controle De toetser kan zo zelf beoordelen winst halen voor het specifieke kunstwerk. plaatsvindt op deze toets en dat de geëiste veiligheid (0,1 x norm) wordt gehaald. Elementen uit de toetsingsmethode worden dan dus gebruikt om te sturen op de gewenste veiligheid. Voorwaarde hierbijvan is het danoordeel wel dat erde een onafhankelijk controle Mogelijkheid tot aanscherping van gedetailleerde toetsofisobjectieve een geavanceerde plaatsvindt op dezede toets en dat devan geëiste (0,1 x norm) wordt met gehaald. methode waarbij veiligheid de veiligheid kering wordt beoordeeld een volledige betrouwbaarheidsanalyse. Kenmerkend voor deze methode is de uitwerking van een foutenboom met topgebeurtenis “afsluitmiddel gesloten” (figuur B3.16 LK2003). Mogelijkheid totals aanscherping van het oordeel niet vantijdig de gedetailleerde toets is een geavanDe getalwaarden voor de faalkansen worden hierbij onder andere ingevuld aan de hand van ceerde methode waarbij de veiligheid van de kering wordt beoordeeld met een volledige tabellen in de LK2003. Bij een kritische analyse van deze waarden is de kans groot dat er enige betrouwbaarheidsanalyse. Kenmerkend voor deze methode is de uitwerking van een foutenruimte ontstaat om binnen de betrouwbaarheidsanalyse een lagere faalkans voor de (top)gebeurtenissen te bewerkstelligen. Met name ervaringscijfers voor faalkansen van de boom met als topgebeurtenis “afsluitmiddel nietde tijdig gesloten” (figuur B3.16 LK2003). De getalwaarden voor de faalkansen worden hierbij onder andere ingevuld aan de hand van tabellen in deOnderzoek LK2003. Bij een kritische analyse van deze waarden is de kans groot Stichting Toegepast Waterbeheer/Toetsing (historische) kunstwerken 24 januari 2006,dat versie er 3 WGSE20060117 - 39de enige ruimte ontstaat om binnen de betrouwbaarheidsanalyse een lagere faalkans voor

(top)gebeurtenissen te bewerkstelligen. Met name de ervaringscijfers voor faalkansen van de fysieke elementen van een kunstwerk of menselijke fouten kunnen per kunstwerk verschillen. Zo kan bijvoorbeeld het gevaar voor aanvaren genuanceerd worden door de beheerder op basis van eigen ervaringen met het (historische) kunstwerk. Ook menselijke fouten kunnen door de beheerder gebaseerd op de werkelijke situatie tot een minder conservatieve, en dus betere schatting leiden dan de huidige standaardwaarden in de LK2003. Een en ander dient wel grondig geanalyseerd te worden en inschattingen van de beheerder of toetser moeten voldoende beargumenteerd worden.

31


Op deze manier kan uit een gedetailleerde analyse van de basisgebeurtenissen in de foutenboom volgen dat hoge faalkans voor het menselijk handelen gedeeltelijk gecompenseerd kan worden door de technische betrouwbaarheid te verhogen (en omgekeerd). 4.3.3 STERKTE EN STABILITEIT Volgens de overbelastingbenadering (Afbeelding 18) wordt de faalkans voor de sterkte van het waterkerende kunstwerk kleiner dan 0,01*norm aangehouden. Dit verschilt per kunstwerk. Zo wordt er onderscheid gemaakt tussen constructies die volledig zelfstandig water moeten keren en constructies die dat moeten doen in combinatie met een grondlichaam. Een indeling in typen kunstwerken is te vinden in de Leidraad Kunstwerken (B4). De werkwijze in de LK 2003 is “semi-probabilistisch” en sluit aan bij de Technische Grondslagen voor Bouwconstructies (TGB). In de TGB is geïnventariseerd welke faalmechanismen en belastingen een rol spelen. De belastingfactoren en stabiliteitsfactoren zijn gebaseerd op de TGB met uitzondering van de vervalbelasting. Deze is door de Technische Adviescommissie Waterkeringen (TAW) bepaald als 1,25. Eventueel kan deze worden aangescherpt met behulp van appendix B4.2 van de LK2003. Het mechanisme achterloopsheid wordt zonder belastingfactor beschouwd. Dit onderdeel sterkte en stabiliteit levert de meeste problemen op bij de toets van historische kunstwerken. Met name een gebrek aan informatie over de eigenschappen vormt een probleem. Bij historische kunstwerken kan het bijvoorbeeld voorkomen dat niet bekend is of er kwelschermen zijn aangebracht. Dit is een belangrijk gegeven bij de beoordeling op het faalmechanisme onderloopsheid. Gebruik makend van gemeenschappelijke kenmerken van kunstwerken en eventueel met inschakeling van ervaringsdeskundigen (hulpmiddelen “Kenmerken”) kan een inschatting worden gemaakt van de faalkans van constructieonderdelen. VOORBEELD

DHV Ruimte en Mobiliteit BV Als voorbeeld wordt hier een historisch waterkerend kunstwerk genomen waarvan het waarschijnlijk is dat er een kwelscherm aanwezig is maar waarvan men geen verdere specificaties heeft, zie Afbeelding 21 ter illustratie. AFBEELDING 21

L

VOORBEELD PIPING

scherm

L

H

Afbeelding 21 Voorbeeld piping

Op basis van een analyse van gemeenschappelijke kenmerken van vergelijkbare kunstwerken kan eventueel in combinatie met een probabilistische benadering tot een genuanceerder oordeel 32 worden gekomen. Men kan bijvoorbeeld een gemiddelde waarde voor de lengte van het scherm vaststellen met een bepaalde spreiding, op basis van gegevens van (een reeks) vergelijkbare kunstwerken. Dat biedt aanknopingspunten om een betrouwbaarheidsfunctie op te stellen en d.m.v. een probabilistische benadering een som te maken. De betrouwbaarheidsfunctie voor het mechanisme onderloopsheid, uitgaande van Bligh, heeft de vorm van:


Op basis van een analyse van gemeenschappelijke kenmerken van vergelijkbare kunstwerken kan eventueel in combinatie met een probabilistische benadering tot een genuanceerder oordeel worden gekomen. Men kan bijvoorbeeld een gemiddelde waarde voor de lengte van het scherm vaststellen met een bepaalde spreiding, op basis van gegevens van (een reeks) vergelijkbare kunstwerken. Dat biedt aanknopingspunten om een betrouwbaarheidsfunctie op te stellen en d.m.v. een probabilistische benadering een som te maken. De betrouwbaarheidsfunctie voor het mechanisme onderloopsheid, uitgaande van Bligh, heeft de vorm van: Z = R – S = Ltotaal – c1 * h Met:

Ltotaal = totale kwelweglengte

c1

= constante afhankelijk van de grondsoort

h

= verval over de constructie

Hierin kunnen dan de totale kwellengte en het verval, dat afhankelijk is van de waterstanden, tot variabelen gemaakt worden. Een probabilistische som is mogelijk op niveau 2 zoals beschreven in de CUR 190. Deze methode staat of valt met het beschikbaar zijn van (vergelijkbare) gegevens. Als er geen gegevens bestaan van zowel het betreffende kunstwerk als vergelijkbare kunstwerken, dan pas zal men een conservatieve beoordeling volgen. Hierbij wordt de opmerking gemaakt dat het onwaarschijnlijk is dat er totaal geen gegevens beschikbaar zijn. Immers, bovenstaande DHV Ruimte en Mobiliteit BV maakt deel uit van een geavanceerde toets. Voordat men in dit spoor terechtkomt bij toetsen volgens het VTV, zijn er reeds enkele beoordelingsniveaus doorlopen waarvoor informatie omtrent het kunstwerk nodig is.

4.4 HANDVATTEN VOOR EEN GEAVANCEERD TOETSEN VOLGENS DIJKRINGBENADERING

4.4

Handvatten voor een geavanceerd toetsen volgens dijkringbenadering

4.4.1 Dijkringbenadering DIJKRINGBENADERING 4.4.1 Naast de dijkvakbenadering bestaat er ruimte om (waar gewenst en waar mogelijk) voor een

Naast debenadering dijkvakbenadering bestaat ruimte omgehele (waarprimaire gewenst en waar die mogelijk) voor een integrale te kiezen door uit teergaan van de waterkering deel integrale benadering kiezen door uit te gaan vanDedezogenaamde gehele primaire waterkering die deel uit uit maakt van het stelseltedat het dijkringgebied omsluit. dijkringbenadering maakt het stelsel dat het dijkringgebied omsluit. Dedatzogenaamde dijkringbenadering (ook (ook welvan overbelastingsbenadering per dijkring) veronderstelt bij het ontwerp en onderwel overbelastingsbenadering per dijkring) veronderstelt dat bij het ontwerp en onderhoud van houd van de dijkring alle elementen van de waterkering (dijken, duinen, kunstwerken etc) in de dijkring alle elementen van de waterkering (dijken, duinen, kunstwerken etc) in beschouwing beschouwing worden genomen. worden genomen. AFBEELDING 22

SCHEMATISERING VAN EEN DIJKRING

Afbeelding 22 Schematisering van een dijkring

Rekening wordt gehouden met de samenhang tussen belastingen en faalmechanismen op verschillende locaties van de dijkring, alsmede met mogelijke verschillen van 33 beveiliging en gevolgen bij overstroming. De toelaatbare faalkans voor de dijksectie wordt afgeleid uit een veronderstelde verdeling van de toelaatbare faalkans over alle dijken, kunstwerken etc. van de beschouwde dijkring. Veiligheidseisen:


Rekening wordt gehouden met de samenhang tussen belastingen en faalmechanismen op verschillende locaties van de dijkring, alsmede met mogelijke verschillen van beveiliging en gevolgen bij overstroming. De toelaatbare faalkans voor de dijksectie wordt afgeleid uit een veronderstelde verdeling van de toelaatbare faalkans over alle dijken, kunstwerken etc. van de beschouwde dijkring. Veiligheidseisen: 1

De kans op overschrijden van het toelaatbare overslagdebiet mag voor elke dijksectie niet

2

Bij overslagdebieten gelijk aan of lager dan het toelaatbare debiet mag de kans op falen per

groter zijn dan de afgeleide toelaatbare faalkans voor het betreffende dijkvak. dijksectie door andere oorzaken dan overloop/overslag niet meer dan 10% van de bij punt 1 genoemde waarde bedragen. De huidige tendens in de veiligheidsbenadering is een verschuiving van de dijkvakbenadering naar een combinatie van de dijkringbenadering en de overstromingsrisicobenadering (Project Veiligheid Nederland in Kaart). Een overstromingsrisicobenadering is een veiligheidsbeschouwing waarbij een hele dijkring wordt beschouwd en rekening wordt gehouden met de gevolgen van overstroming in termen van slachtoffers en schade (kans maal gevolg). In deze paragraaf worden handvatten aangereikt om te toetsen uitgaande van een dijkringbenadering. Deze meer probabilistische benadering bij toetsen van kunstwerken is nog sterk in ontwikkeling en pretendeert niet meer te zijn dan een voorstel om tot geavanceerde methoden over te gaan. Overigens binnen de ruimte die het VTV daarvoor toelaat. Toepassing van deze methode dient van tevoren goed met het bevoegd gezag te zijn afgestemd. Er wordt onderscheid gemaakt naar verschillende wijzen waarop de waterkering kan falen Tevens is er onderscheid gemaakt tussen daadwerkelijke faalmechanismen en mechanismen die leiden tot overbelasting van de dijkring. In de Afbeelding 23 is een foutenboom voor het falen van de ringdijk weergegeven. In deze paragraaf wordt vooral ingegaan op categorie a waterkeringen. De methodiek is op alle typen waterkering toepasbaar. Omdat het onderzoek zich richt op de (historische) kunstwerken van het type I (volledig zelfstandig waterkerend) wordt hier vooral ingegaan op de uitwerking van de tak “falen dijkring door overige onderdelen”. In paragraaf 4.4.2 wordt kort ingegaan op een methode om de faalkans als gevolg van overloop en overslag te bepalen.

34

In deze paragraaf wordt vooral ingegaan op categorie a waterkeringen. De methodiek is op alle typen waterkering toepasbaar. Omdat het onderzoek zich richt op de (historische) kunstwerken van het type ISTOWA (volledig zelfstandig waterkerend) wordt hier vooral ingegaan op de uitwerking 2006-03 HISTORISCHE KUNSTWERKEN van de tak “falen dijkring door overige onderdelen”. In paragraaf 4.4.2 wordt kort ingegaan op een methode om de faalkans als gevolg van overloop en overslag te bepalen. AFBEELDING 23

FOUTENBOOM DIJKRINGBENADERING

falen ringdijk dijkring overbelastingsbenadering overbelasting dijkring door overloop/overslag

dijkvak

1 2

falen dijkring overige onderdelen

X falen dijken

imponderabilia

falen kunstwerken

falen kunstwerk 1

falen kunstwerk 2

falen sterkte/ stabiliteit

falen kunstwerk x


falen sluiten keermiddelen

en afsluitmiddel niet tijdig gesloten

4.4.2

buitenwaterstand > OKP

Overloop en overslag

4.4.2 OVERLOOP EN OVERSLAG Afbeelding 23 Foutenboom dijkringbenadering Een inschatting faalkans ten gevolge van onvoldoende kerende kerende hoogte (Bron VNK,(Bron Een inschattingvan vande de faalkans ten gevolge van onvoldoende hoogte

beoordeling waterkerende kunstwerken – algemeen) kanvolgt als worden volgt worden beoordeling waterkerende kunstwerken – algemeen) kan als bepaald:bepaald:


N f ,h = norm x 10 Met:

Met: TP WKH KH B

TP

W=KH

= KH B=

=


TP +Wkh − KH B

=

VNK,

- 43 -

Toetspeil (m t.o.v. NAP)

Toetspeil (mveilige t.o.v. waakhoogte NAP) = Vereiste Vereiste veilige waakhoogte = Kerende hoogte van de constructie (m.t.o.v. NAP) Kerende hoogte van devan constructie (m.t.o.v. = decimeringhoogte de waterstand (m) NAP) decimeringhoogte van de waterstand (m)

Een niveau 2 som, waarbij voor de verschillende variabelen gerekend wordt met statistische

Een niveau 2 som, waarbij voor de verschillende variabelen gerekend wordt met statistische waarden in een vereenvoudigde vorm behoort ook tot de mogelijkheden. Voor het mechawaarden in een vereenvoudigde vorm behoort ook tot de mogelijkheden. Voor het mechanisme nisme overloop zou dat er als volgt uit kunnen zien: overloop zou dat er als volgt uit kunnen zien: Z = R – S = hc – h Z = R – S = hc – h Met: hc Met: h

4.4.3

hc = h=

= hoogte de constructie afsluitmiddelen hoogte van van de constructie en en afsluitmiddelen = waterstand ter plaatse constructie bepaalddoor door factoren factoren waterstand ter plaatse vanvan de de constructie bepaald zoals waterstand, opwaaiing, seiches, buistoten etc. zoals waterstand, opwaaiing, seiches, buistoten etc.

Falen dijkring overige mechanismen

35

Uitgegaan wordt van enige correlatie tussen de kunstwerken onderling (via de sterkte of via de belasting). De belasting kan per dijkringgebied verschillen en is als zodanig afhankelijk van de ligging van de dijkring t.o.v. de hydraulische randvoorwaarden (kust, meren, beneden- en bovenrivierengebied). De sterkte kan ook sterk per kunstwerk verschillen als ook de


4.4.3 FALEN DIJKRING OVERIGE MECHANISMEN Uitgegaan wordt van enige correlatie tussen de kunstwerken onderling (via de sterkte of via de belasting). De belasting kan per dijkringgebied verschillen en is als zodanig afhankelijk van de ligging van de dijkring t.o.v. de hydraulische randvoorwaarden (kust, meren, beneden- en bovenrivierengebied). De sterkte kan ook sterk per kunstwerk verschillen als ook de mechanismen die hierbij een rol spelen. In plaats van het werkelijke aantal kunstwerken wordt de taakstellende faalkans voor alle kunstwerken samen verdeeld over een equivalent aantal kunstwerken (Neq). Hierbij geldt voor Neq : 1 ≤ Neq.≤ n, waarbij n het werkelijke aantal kunstwerken in de dijkring is. Hoe kleiner Neq, hoe hoger de taakstellende faalkans per kunstwerk, hoe meer ruimte om via een geavanceerde toets het kunstwerk als voldoende veilig te kunnen beoordelen. Om te komen tot een taakstellende faalkans per (historische) kunstwerk worden de volgende stappen doorlopen: 1


2

Bepalen Neq als representatieve waarde voor het aantal kunstwerken in de dijkring

3

Bepalen taakstellende faalkans voor het (historische) kunstwerk

4

Verdeling taakstellende eis over de mechanismen DHV Ruimte en Mobiliteit BV

Deze stappen worden hieronder nader uitgewerkt. Het stroomschema is weergegeven in Afbeelding 24. AFBEELDING 24

STROOMSCHEMA TOETSEN MET DIJKRINGBENADERING

Verdeel faalkansbudget over onderdelen (falen dijken, imponderabilia of falen kunstwerken),

Bepaal Nrq voor het aantal kunstwerken (1) analytisch (2) zonering (3) na verdeling faalkans budget

Bepaal taakstellende faalkans per kunstwerk

Verdeel taakstellende eis over mechanismen

Taakstellende eis voor sterkte constructieonderdelen

Taakstellende eis voor betrouwbaarheid afsluitmiddel

Nadat de 24 taakstellende kunstwerk is vastgesteld wordt de middels een risicoanaAfbeelding Stroomschema faalkans toetsen metper dijkringbenadering lyse zoals beschreven in de LK2003, getoetst of het kunstwerk hier aan kan voldoen. Nadat de taakstellende faalkans per kunstwerk is vastgesteld wordt de middels een risicoanalyse zoals beschreven in de LK2003, getoetst of het kunstwerk hier aan kan voldoen. In wezen is deze methode een iteratief proces waar men een paar keer doorheen loopt tot In wezen deze methode een iteratief proces men een aan paarkunnen keer doorheen loopt tot men men een is optimale verdeling vindt waar dewaar onderdelen voldoen. een optimale verdeling vindt waar de onderdelen aan kunnen voldoen. 4.4.4


36 Overeenkomstig de huidige toetsmethodiek en filosofie volgens de LK2003 wordt voor de

toelaatbare kans op overbelasting van de dijkring door overloop/overslag uitgegaan van de norm. Voor de toelaatbare kans op falen van de dijkring door de overige mechanismen wordt uitgegaan van 10% van de norm. Indien nodig wordt hiervan een deel gereserveerd voor waterkeringen die indirect buitenwater keren (categorie c). Dat betekent dat de top van de boom uit Afbeelding 23 als volgt kan worden weergegeven:


4.4.4 VERDELEN FAALKANS(BUDGET) OVER ONDERDELEN Overeenkomstig de huidige toetsmethodiek en filosofie volgens de LK2003 wordt voor de toelaatbare kans op overbelasting van de dijkring door overloop/overslag uitgegaan van de norm. Voor de toelaatbare kans op falen van de dijkring door de overige mechanismen wordt uitgegaan van 10% van de norm. Indien nodig wordt hiervan een deel gereserveerd voor waterkeringen die indirect buitenwater keren (categorie c). Dat betekent dat de top van de boom DHV DHV Ruimte Ruimte en en Mobiliteit Mobiliteit BV BV

uit Afbeelding 23 als volgt kan worden weergegeven: A + B = 1 en C + D = 1 AFBEELDING 25

VERDELING FAALKANSBUDGET OVER ONDERDELEN

overbelasting overbelasting of of falen falen dijkring dijkring

overbelasting overbelasting dijkring door overloop/ dijkring door overloop/ overslag overslag norm norm

overbelasting overbelasting keringen cat. a keringen cat. a A * norm A * norm

overbelasting overbelasting keringen cat. c keringen cat. c B * norm B * norm

falen falen dijkring door overige dijkring door overige onderdelen onderdelen norm * 0,1 norm * 0,1

falen falen keringen cat. a keringen cat. a C * norm * 0,1 C * norm * 0,1

falen falen keringen cat. c keringen cat. c D * norm * 0,1 D * norm * 0,1

A A+ +B B= =1 1 en en C C+ +D D= =1 1 Afbeelding Verdeling faalkansbudget over Om tot een25 toelaatbare per kunstwerk te komen, wordt een verdeling gemaakt van Afbeelding 25 Verdeling faalkans faalkansbudget over onderdelen onderdelen de faalkansruimte over de verschillende onderdelen. Van de faalkans van de dijkring door

AFBEELDING 26

Om tot een faalkans per kunstwerk te wordt een gemaakt van Om tot onderdelen een toelaatbare toelaatbare per3/5 kunstwerk te komen, komen, eendeverdeling verdeling van de de overige wordt faalkans bijvoorbeeld (E) toebedeeld aan hetwordt falen van dijken, 1/5gemaakt (F) faalkansruimte over de verschillende onderdelen. Van de faalkans van de dijkring door overige faalkansruimte over de imponderabilia verschillende onderdelen. Vandeel de (G) faalkans de dijkring wordt gereserveerd voor en nog eens 1/5 wordt van gereserveerd voordoor overige onderdelen wordt bijvoorbeeld 3/5 (E) toebedeeld aan het falen van de dijken, 1/5 onderdelen wordt bijvoorbeeld 3/5 (E) toebedeeld aan het falen van de dijken, 1/5 (F) (F) wordt wordt het falen van alle kunstwerken in de ringdijk. Van deze verdeling kan worden afgeweken afgereserveerd voor imponderabilia en nog eens 1/5 deel (G) wordt gereserveerd voor het falen gereserveerd voor imponderabilia en nog eens 1/5 deel (G) wordt gereserveerd voor het falen hankelijk van de locale omstandigheden en een eerste inschatting van de waterstaatkundige van alle kunstwerken in de ringdijk. Van deze verdeling kan worden afgeweken afhankelijk van alle kunstwerken in de ringdijk. Van deze verdeling kan worden afgeweken afhankelijk van van kwaliteit van de kunstwerken. Overwogen moet worden waar menwaterstaatkundige het beste extra faalkansde de locale locale omstandigheden omstandigheden en en een een eerste eerste inschatting inschatting van van de de waterstaatkundige kwaliteit kwaliteit van van de de ruimte moet reserveren voor demoet geavanceerde toets. kunstwerken. kunstwerken. Overwogen Overwogen moet worden worden waar waar men men het het beste beste extra extra faalkansruimte faalkansruimte moet moet reserveren reserveren voor voor de de geavanceerde geavanceerde toets. toets. VERDELING FAALKANSRUIMTE OVERIGE ONDERDELEN E + F + G = 1

falen falen keringen keringen cat. cat. a a C * norm C * norm ** 0,1 0,1 falen falen dijken dijken C C ** norm norm ** 0,1*E 0,1*E

imponderabilia imponderabilia C C ** norm norm ** 0,1*F 0,1*F

falen kunstwerken falen kunstwerken

C C ** norm norm ** 0,1*G 0,1*G

Afbeelding Afbeelding 26 26 Verdeling Verdeling faalkansruimte faalkansruimte overige overige onderdelen onderdelen E E+ +F F+ +G G= = 11

4.4.5 4.4.5

Bepalen Bepalen Neq Neq als als representatieve representatieve waarde waarde voor voor het het aantal aantal kunstwerken kunstwerken in in de de dijkring dijkring In In plaats plaats van van het het werkelijke werkelijke aantal aantal kunstwerken kunstwerken in in de de ringdijk ringdijk wordt wordt uitgegaan uitgegaan van van een een ). Het bepalen van het equivalent aantal kunstwerken in equivalent aantal kunstwerken (N eq een equivalent aantal kunstwerken (Neq). Het bepalen van het equivalent aantal kunstwerken in een dijkring dijkring kan kan op op verschillende verschillende manieren manieren gebeuren. gebeuren. De De mate mate van van correlatie correlatie dient dient dan dan wel wel bekend bekend 37 Er zijn drie te te zijn. zijn. Als Als de de correlatie correlatie niet niet bekend bekend is, is, kan kan men men hier hier een een inschatting inschatting van van maken. maken. Er zijn drie te bepalen: manieren om N eq manieren om Neq te bepalen: 1. 1. Via Via een een analytische analytische methode methode 2. Zonering 2. Zonering 3. 3. Na Na verdeling verdeling van van het het faalkansbudget faalkansbudget


4.4.5 BEPALEN NEQ ALS REPRESENTATIEVE WAARDE VOOR HET AANTAL KUNSTWERKEN IN DE DIJKRING In plaats van het werkelijke aantal kunstwerken in de ringdijk wordt uitgegaan van een equivalent aantal kunstwerken (Neq). Het bepalen van het equivalent aantal kunstwerken in een DHV Ruimte enenMobiliteit DHV Ruimte MobiliteitBV BV dijkring kan op verschillende manieren gebeuren. De mate van correlatie dient dan wel DHV Ruimte en Mobiliteit BVbekend te zijn. Als de correlatie niet bekend is, kan men hier een inschatting van maken. Er zijn drie manieren om Neq te bepalen: 1. Via een analytische methode 2. Zonering 3. Na verdeling van het faalkansbudget

4.4.5.1

4.4.5.1 Analytische methode voor het bepalen van Neq 4.4.5.1 4.4.5.1 Analytische Analytischemethode methodevoor voorhet hetbepalen bepalenvan vanNeq Neq Analytische methode voor hetvan bepalen van Neq tussen de kunstwerken onderling (via de sterkte of via Uitgegaan wordt enige correlatie de belasting). In theorie (zie bijlage 2 ) ligt de faalkans van een systeem van n kunstwerken Uitgegaan wordt van correlatie tussen dedekunstwerken onderling (via Uitgegaan wordt vanenige enige correlatie tussen kunstwerken onderling (viadedesterkte sterkteofofvia viadede Uitgegaan wordt van enige correlatie tussen de kunstwerken onderling (via de sterkte of via de tussen: belasting). belasting).InIntheorie theorie(zie (ziebijlage bijlage22) )ligt ligtdedefaalkans faalkansvan vaneen eensysteem systeemvan vannnkunstwerken kunstwerkentussen: tussen: belasting). In theorie (zie bijlage 2 ) ligt de n nfaalkans van een systeem van n kunstwerken tussen:

max (P( R( R <
Dit Dit zijn zijn dede elementaire elementaire grenzen grenzen waarbinnen waarbinnen dede systeem systeem faalkans faalkans kan kan liggen. liggen. Als Als we we nu nu Dit zijn de elementaire waarbinnen de systeem faalkans kan liggen. liggen. Als we nu Dit zijn de elementaire grenzen grenzen waarbinnen de systeem faalkans kan Als weveronnu veronderstellen heeft(of (ofininieder iedergeval geval veronderstellendat datelk elkelement element(kunstwerk) (kunstwerk)dezelfde dezelfdefaalkans, faalkans,PPe,e,heeft heeft in ieder geval veronderstellenderstellen dat elk dat element (kunstwerk) dezelfde (of (of in ieder geval dezelfde elk element (kunstwerk) dezelfdefaalkans, faalkans, PPe,e,heeft dezelfde dezelfdeorde) orde)dan dangeldt geldtvoor voordedebovengrens bovengrensvan vandedesysteemfaalkans, systeemfaalkans,PP ⋅P s s≤≤nn⋅ P ee orde) dan geldt voor de bovengrens van de systeemfaalkans, dezelfde orde) dan geldt voor de bovengrens van de systeemfaalkans, Ps ≤ n ⋅ Pe Als de faalkans van het systeem en de faalkans van een enkel kunstwerk bekend Als de faalkans van het systeem en de faalkans van een enkel kunstwerk bekend is,dan dankan kan Alsvan de faalkans van het en de faalkans een enkel kunstwerk bekend kan is, Als de faalkans het systeem ensysteem de faalkans van eenvan enkel kunstwerk bekend is, is, dandan kan bepaald worden wat het equivalent aantal kunstwerken is dat bijdraagt aan de faalkans van het bepaald worden wat het equivalent aantal kunstwerken is dat bijdraagt aan de faalkans van het bepaald worden wat hetaantal equivalent aantal kunstwerken is dat bijdraagt aan de faalkans van bepaald worden wat het equivalent kunstwerken is dat bijdraagt aan de faalkans van het systeem. In feite geldt: systeem. In feite geldt: hetgeldt: systeem. In feite geldt: systeem. In feite P(1 P(1van vandedennkunstwerken kunstwerkenininhet hetsysteem systeemfaalt) faalt)==NNeqeq**P(1 P(1kunstwerk kunstwerkfaalt) faalt) P(1 van de n kunstwerken in het systeem faalt) = Neqfaalt) * P(1 faalt) P(1 van de n kunstwerken in het systeem = Nkunstwerk eq * P(1 kunstwerk faalt) of tetewel: wel: wel:PP ==NNeqeq.P.P ofofte ee en dus of te wel: Ps = N eq .Pe s s

enen dus dus en dus

N eq

P = s Pe

PP NNeqeq== s s PP ee

(3)

(3)

(3) (3)

Elementaire bovengrens voor aantal kunstwerken inindededijkring isisdan Elementaire bovengrens voor hetequivalent equivalent aantal kunstwerken dijkring danuiteraard uiteraard Elementaire bovengrens voor het het equivalent aantal kunstwerken in de dijkring dan uiterElementaire bovengrens voor het equivalent aantal kunstwerken in de dijkring is dan isuiteraard het aantal kunstwerken dededijkring: hetwerkelijke werkelijke aantal kunstwerkenininin dijkring:NNeqeq≤≤nn hetkunstwerken werkelijke aantal het werkelijke aard aantal in dekunstwerken dijkring: N eqde≤ dijkring: n Immers, volledige onafhankelijkheid tussen de elementen wordtwordt de systeemfaalkans beImmers, bij volledige onafhankelijkheid tussen dedeelementen dedesysteemfaalkans bepaald Immers,bij bij volledige onafhankelijkheid tussen elementen wordt systeemfaalkans bepaald Immers, bij volledige onafhankelijkheid tussen de elementen wordt de systeemfaalkans bepaald door de som van de faalkans van de kunstwerken. Als ondergrens voor N geldt het geldt het paald door de som van de faalkans van de kunstwerken. Als ondergrens voor N door de som van de faalkans van de kunstwerken. Als ondergrens voor Neqeq geldt hetaantal aantal eq door de som van de faalkans van de kunstwerken. Als ondergrens voor Neq geldt het aantal onafhankelijke hydraulische regimes dat langs dedede ring (het onafhankelijke hydraulische regimes datdat langs ring (het systeem) voorkomt. aantal onafhankelijke hydraulische regimes langs ring (hetsysteem) systeem) voorkomt. voorkomt. onafhankelijke hydraulische regimes dat langs de ring (het systeem) voorkomt. quotiënt van Per definitie wordt waarde van NN bepaald doorhet hetvan quotiënt vandede(feitelijke) (feitelijke) Perdefinitie definitie wordt dewerkelijke werkelijke waarde van eq bepaald Per wordt de de werkelijke waarde van Neq bepaald door het door quotiënt de (feitelijke) dooreqhet quotiënt van de (feitelijke) Per definitie wordt de werkelijke waarde van Neq bepaald impliceert faalkans van de dijkring en de faalkans per element. Het werken met N impliceertdat datdede faalkansvanvan de dijkring de faalkans per element. Hetmet werken met N eqeqdat faalkans de dijkring en deen faalkans per element. Het werken Neq impliceert dat dede faalkans van de dijkring en de faalkans per element. Het werken met N eq impliceert faalkansen voor elk gelijk zijn, ofofininieder faalkansenvoor voor elkelement element gelijk zijn, iedergeval gevalvan vandezelfde dezelfdeorde. orde. faalkansen elk element gelijk zijn, of in ieder van dezelfde faalkansen voor elk element gelijk zijn, of in ieder geval vangeval dezelfde orde. orde. Ter Terillustratie illustratiewordt wordthieronder hierondereen eeneenvoudig eenvoudigvoorbeeld voorbeeldgegeven gegevenvan vaneen een situatie situatievan vaneen een Ter illustratie Ter wordt hieronder eenvoudig voorbeeld gegevengegeven van een situatie vanvan een illustratie wordteen hieronder een eenvoudig voorbeeld van een situatie een seriesysteem van 2 elementen, uit de PAO cursus Risicobenadering voor Waterkeringen [PAO seriesysteem van 2 elementen, uit de PAO cursus Risicobenadering voor Waterkeringen [PAO seriesysteem van 2 elementen, de PAOuitcursus voor Waterkeringen [PAO seriesysteem van 2 uit elementen, PAORisicobenadering cursus Risicobenadering voor Waterkeringen RBW De bestaan inindit dijkvakken. twee RBW2,2,2002]. 2002]. Deelementen elementende bestaan ditgeval gevaluit uittwee twee dijkvakken.De De[PAO tweedijkvakken dijkvakken RBW 2, 2002]. De elementen bestaan in dit geval uit twee dijkvakken. De twee dijkvakken RBW 2, 2002]. De elementen bestaan in dit geval uit methode twee dijkvakken. De twee dijkvakken worden door enkel van wordenvervangen vervangen dooreen een enkeldijkvak. dijkvak.Deze Deze methodevan vancombineren combineren vaneen eensysteem systeemvan van worden vervangen door een enkel dijkvak. Deze methode van combineren van eenvan systeem van worden vervangen door een enkel dijkvak. methode van combineren een systeem elementen wordt toegepast inDeze (VNK). elementen wordtin inprincipe principe toegepast inPC-Ring PC-Ring (VNK). elementen wordt principe wordt toegepast in PC-Ring (VNK). vaninelementen in principe toegepast in PC-Ring (VNK).

38

Stichting StichtingToegepast ToegepastOnderzoek OnderzoekWaterbeheer/Toetsing Waterbeheer/Toetsing(historische) (historische)kunstwerken kunstwerken Stichting Toegepast Onderzoek Waterbeheer/Toetsing (historische) kunstwerken

2424 januari 2006, versie januari 2006, versie3 3 24 januari 2006, versie 3


VOORBEELD: SERIESYSTEEM BESTAANDE UIT TWEE DIJKVAKKEN Voorbeeld: seriesysteem bestaande uit twee dijkvakken DHV Ruimte en Mobiliteit BV DHV Ruimte en Mobiliteit BV

vak 1

vak 2

Stel dat de grenstoestandsfunctie van een dijkvak een functie een functie is van de waterstand h, voor alle dijkvakken hetzelfde is en de een niveau 2 som voordat een dijk als resultaat geeft: stand h, de windsnelheid v enstel hetdat kritieke overslagdebiet q. Stel de enkele betrouwbaarheids{ αfunctie = 0 , 79 , α = 0 , 44 . α = 0 , 44 en dat β = 4 , en dus P Z < 0} enkele = 0,32 *10 −4 , voor alle dijkvakken hetzelfde is en stel dat de een niveau 2 som voor ih iv iq i i een

Voorbeeld: seriesysteem bestaande uit twee dijkvakken Voorbeeld: seriesysteem uitvan twee dijkvakken de v enbestaande het kritieke overslagdebiet Stel dat betrouwbaarheidsfunctie Stelwindsnelheid dat de grenstoestandsfunctie een dijkvak eenq.functie eendefunctie is van de water-

dijk als resultaat Verder zijn degeeft: windsnelheid en de waterstand voor verschillende elementen volledig vak 1 vak 2 vak 1 vak 2 gecorreleerd, terwijl het kritieke overslagdebiet onafhankelijk is -4voor verschillende dijkvakken. αiv = 0,44, αiq = van 0,44een endijkvak dat βi een = 4,functie en duseen P{Zfunctie ih = i < 0} =is0,32*10 Stelαdat de0,79, grenstoestandsfunctie van de waterstand h, Met woorden: ρ (hvan ) =dijkvak 1 , ρq.(Stel vi v functie 1een en functie ρ (qi qisjvan ) =de0 waterstand . voor alleh, Stel datandere de grenstoestandsfunctie een i h jeen j) = de windsnelheid v en het kritieke overslagdebiet dat de betrouwbaarheidsfunctie

deVerder windsnelheid en het kritieke overslagdebiet q. Stel dat de betrouwbaarheidsfunctie voor allegecorzijn dev windsnelheid eneen de niveau waterstand voor elementen volledig dijkvakken hetzelfde is envan stel dat de 2de som voor verschillende een enkele als resultaat geeft: 190 Dan kan, op basis bovenstaande, rekenregels uit dijk Bijlage 2 en CUR (H6), de faalkans dijkvakken hetzelfde is en stel dat de een niveau 2 som voor een enkele dijk als resultaat geeft: − 4 releerd, het kritieke voor α ihbepaald αworden α iq =het = 0,79 , terwijl 0,overslagdebiet 44seriesysteem. en dat β ionafhankelijk = 4Voor , en dushet P{is Z ihier < 0}verschillende =gehanteerde 0,32 *10 −,4 dijkvakken. iv = 0, 44 . van voorbeeld geldt voor: α ih = 0,79 , α iv = 0,44 . α iq = 0,44 en dat β i = 4 , en dus P{Z i < 0} = 0,32 *10 , Met andere woorden: ρ(hihj)en= 1,deρ(vwaterstand vj) = 1 en ρ(q qj) =verschillende 0. Verder zijn de windsnelheid voor elementen volledig i i ρ Z i Zzijnj =de0,windsnelheid 81 . Voor het falen van devoor tweeverschillende dijkvakken kan dan worden gevonden dat: Verder en de waterstand elementen volledig gecorreleerd, hetvan kritieke overslagdebiet is voor verschillende Dan kan,terwijl op basis bovenstaande, de onafhankelijk rekenregels uit Bijlage 2 en CURdijkvakken. 190 (H6), de faalgecorreleerd, terwijl het kritieke overslagdebiet onafhankelijk is voor verschillende dijkvakken. ρ (vZi v2j )<= 01 en=ρ0(q,59 Metkans woorden: hj < ) =01 , ∪ q ) = 0 −. 4 Pandere Z eqbepaald <woorden: 0 =worden Pρρ(hZ ρ (vi v j ) = 1 en ρ (iqi qj *j )10 Met andere (ih1ivan h j ) het = 1 ,seriesysteem. = 0. −4 de twee DanVoor kan, op basis van bovenstaande, de rekenregels uit Bijlage CURVoor (H6), falen de faalkans ρ(Z Z 0,81. van het hier gehanteerde voorbeeld geldt voor:
( {

)

} {(

(( )) { } P{Z < 0} = P{(Z

) (

)}

{

{

}

}

< 0) ∪ (Z 2 < 0)} = 0,59 * 10eq P{Z eq< 0} 0,59 *10 −4−4 = 1,84 Voor N eq betekent dit een waarde van: N eq = P{Z < 0}= 0,59 *10 Voor dit een een van: Om methode vanwaarde het bepalen VoorNde betekent dit waarde van:N eq =van P{Z iN<eq0}te =vereenvoudigen 0,32 *10 − 4 = 1,84 is nader (statistisch) onderzoek eq betekent P{Z i < 0} 0,32 *10 − 4 1

waarbij van meerdere dijkringen en Neqnodig is nauwelijks kleinerde danfaalkansen 2, dus er is maar weinig winst behaald. NeqNis nauwelijks kleiner dan 2, dus er is maar weinig winst behaald. eq is nauwelijks kleiner dan 2, dus er is maar weinig winst behaald.

elementen, dus kunstwerken, dijkvakken etc., worden geïnventariseerd. VNK heeft de kansen op en de gevolgen van Omoverstromingen de methode van het bepalen Neq te vereenvoudigen is nader (statistisch) onderzoek van een van aantal in Nederland in kaart gebracht. Hierbij zijn de Om de methode van het bepalen van Neq dijkringen te vereenvoudigen is nader (statistisch) onderzoek nodig waarbij de van faalkansen van meerdere dijkringen en elementen, dus kunstwerken, Om de methode het bepalen van N te vereenvoudigen is nader (statistisch) eq dedijkringen faalkansen dijkringelement en totale faalkans voor de met hetonderzoek programma PC-Ring nodig waarbij per de faalkansen van meerdere en elementen, dus kunstwerken, dijkvakken etc., worden geïnventariseerd. VNK heeft de kansen op en de gevolgen van nodig waarbij de faalkansen van meerdere dijkringen en elementen, dus kunstwerken, dijkvakken etc., worden Nader geïnventariseerd. VNK heeft de kansen op en de de mechanismen gevolgen van dijkdijkringen bepaald. onderzoek moet plaatsvinden naar en parameters die overstromingen van een aantal dijkringen in Nederland in kaart gebracht. Hierbij zijn de overstromingen van een aantal dijkringen in heeft Nederland in kaart gebracht. Hierbij van zijn overstrode vakken etc., worden geïnventariseerd. VNK de kansen op en de gevolgen de eindresultaten van het VNK project sterk beïnvloeden. faalkansen per dijkringelement en de totale faalkans voor de met het programma PC-Ring

faalkansen per dijkringelement en de totale faalkans voor de met het programma PC-Ring dijkringen bepaald. Nader onderzoek moet plaatsvindeninnaar de mechanismen en parameters die mingen van een aantal dijkringen in Nederland kaart gebracht. Hierbij zijn de faalkansen dijkringen bepaald. Nader onderzoek moet plaatsvinden naar de mechanismen en parameters die deper eindresultaten van het VNK project sterk beïnvloeden. dijkringelement enVNK de totale voor de met het programma PC-Ring dijkringen heeft ten behoeve vanfaalkans dit beïnvloeden. STOWA onderzoek enkele gegevens van kunstwerken en deVNK eindresultaten van het project sterk dijkringen ter beschikking gesteld. Het onderzoek geeft enig inzicht in de over de Pf bepaald. Nader onderzoek moet plaatsvinden naar de mechanismen en parameters die de VNK heeft ten behoeve van dit STOWA onderzoek enkele gegevens van kunstwerken en spreiding VNK heeft ten behoeve van dit STOWA onderzoek enkele gegevens van kunstwerken en van kunstwerken eenproject ring Omdat de aan verandering onderhevig zijn, dijkringen ter beschikking gesteld. Het onderzoek geefteindresultaten enig inzicht in denog spreiding over de Pf eindresultaten van hetinVNK sterk beïnvloeden. dijkringen ter beschikking gesteld. Het onderzoek geeft enig inzicht in de spreiding over de Pf vanlenen kunstwerken in er eenniet ringvoor Omdat de per eindresultaten nog aaneen verandering onderhevig zijn, aantal kunstwerken af te leiden.. Na zij zich om dijkringgebied N eq van kunstwerken in een ring Omdat de eindresultaten nog aan verandering onderhevig zijn, af te leiden.. Nakan N per dijkring lenen zij zich ernader niet voor om per dijkringgebied een Neq aantal kunstwerken eventueel onderzoek op de eindresultaten van het VNK project kunstwerken af te kunstwerken leiden.. Na lenen heeft zij zichten er niet voor om dijkringgebied een N aantal VNK behoeve vanper STOWA onderzoek enkele gegevens eneq eventueel nader onderzoek op dedit eindresultaten van heteq VNK project kan Nvan eq per dijkring eventueel nader onderzoek op de eindresultaten van geeft het VNK project kan N per dijkring. bepaald worden. Dit kan leiden tot een gemiddelde een N eq per dijkring eq dijkringen ter beschikking gesteld. Het onderzoek enig inzicht in de spreiding over de Pf bepaald worden. Dit kan leiden tot een gemiddelde een Neq per dijkring. bepaald worden. Dit kan leiden tot een gemiddelde een Neq per dijkring. van kunstwerken in een ring Omdat de eindresultaten nog aan verandering onderhevig zijn, OmOm dezedeze redenreden zijn nog eennog tweetal methoden bedacht om een equivalent zijn eenpragmatischere tweetal pragmatischere methoden bedachtaantal om een equivalent aantal Om deze nog voor een tweetal pragmatischere methoden een equivalentafaantal aantalomkunstwerken te leiden.. lenen zijreden zich zijn er niet om per dijkringgebied een Nbedacht werkelijk aantal kunstwerken. kunstwerken te kunnen bepalen. bepalen. De bovengrens van Neq is heteqvan is het werkelijk kunstwerken te kunnen De bovengrens N eq aantal kunstwerken.aantal kunstwerken. is het kunstwerken tenader kunnen bepalen. De bovengrens van Neqvan dijkring Na eventueel onderzoek op de eindresultaten hetwerkelijk VNK project kan N groter de taakstellende faalkans per kunstwerk wordt, hoe meer ruimte Hoe lager Neq, doe eq perer doe groter de ring taakstellende kunstwerk wordt, Hoe lager doe de taakstellende faalkans perfaalkans kunstwerkper wordt, hoe meer ruimte erhoe meer ruimte er Hoe lager Neq, N eq, groter ontstaat zodat een kunstwerk binnen de kan voldoen. een N per dijkring. bepaald worden. Dit kan leiden tot een gemiddelde eq ontstaat zodat een kunstwerk binnen debinnen ring kande voldoen. ontstaat zodat een kunstwerk ring kan voldoen.

Om deze reden zijn nog een tweetal pragmatischere methoden bedacht om een equivalent aantal kunstaantal kunstwerken te kunnen bepalen. De bovengrens van Neq is het werkelijk Stichting Toegepast Onderzoek Waterbeheer/Toetsing (historische) kunstwerken 24 januari 2006, versie 3 Stichting Toegepast Onderzoek Waterbeheer/Toetsing (historische) kunstwerken 24 januari 2006, versie 3 , doe groter de taakstellende faalkans per kunstwerk wordt, hoe werken. Hoe lager N WGSE20060117 - 48 - meer eq WGSE20060117 - 48 Stichting Toegepast Onderzoek Waterbeheer/Toetsing (historische) kunstwerken 24 januari 2006, versie 3 ruimte er ontstaat zodat een kunstwerk binnen de ring kan voldoen.

- 48 -

WGSE20060117

39



4.4.5.2 Zonering De benodigde informatie voor het concreet bepalen van de waarde van Neq is op dit mo4.4.5.2 Zonering ment nog niet betrouwbaar genoeg. Als alternatief wordt een meer pragmatische aanpak

is op dit moment De benodigde informatie voor het concreet bepalen vanDat de wil waarde van voorgesteld. De dijk wordt hierbij in zones ingedeeld. zeggen datNde (kunst- nog eq elementen niet betrouwbaar genoeg. Als alternatief wordt een meer pragmatische aanpak voorgesteld. werken) van de dijkring worden ingedeeld in zones waarbij de volgende aspecten in de verde- De dijk wordt in zones ingedeeld. Dat wil zeggen dat de elementen (kunstwerken) van de ling hierbij een rol spelen: dijkring-worden ingedeeld in zones waarbij de volgende aspecten in de verdeling een rol spelen: hydraulisch regime - hydraulisch regime - de ligging van de kunstwerken t.o.v. die regimes - de ligging van de kunstwerken t.o.v. die regimes - beheer (bediening) - beheer (bediening) - aantal kunstwerken - aantal kunstwerken - overige parameters die een rol spelen v.w.b. sterkte en stabiliteit - overige parameters die een rol spelen v.w.b. sterkte en stabiliteit AFBEELDING 27

SCHETS VAN EEN DIJKRING MET KUNSTWERKEN

rivier 1 bediening 2

bediening 1

kunstwerk dijkring rivier 2

Veronderstel een dijkring belast door twee onafhankelijke hydraulische regimes. In de Afbeelding 27 Schets van een dijkring met kunstwerken dijkring bevinden zich zeven kunstwerken, waarvan er vier door op locatie 1 worden bediend en drieeen kunstwerken wordendoor op locatie 2 bediend. Van de vier kunstwerken keren Veronderstel dijkring belast twee onafhankelijke hydraulische regimes. In er dedrie dijkring direct van rivier 1 en een kunstwerk Delocatie drie kunstwerken op locatie bevinden zichbuitenwater zeven kunstwerken, waarvan er vierindirect. door op 1 wordendie bediend en drie 2 worden bediend, allemaal direct buitenwater 2. kunstwerken worden opkeren locatie 2 bediend. Van de van vierrivier kunstwerken keren er drie direct buitenwater van rivier 1 en een kunstwerk indirect. De drie kunstwerken die op locatie 2 worden bediend,Bijkeren allemaal direct kunstwerken buitenwater van 2. sterkte en dezelfde belasting volgt volstrekt identieke met rivier dezelfde Neq = 1. In dit geval wordt de taakstellende faalkans van alle kunstwerken samen niet nog

Bij volstrekt identieke kunstwerken met en dezelfde sterkte en dezelfde belastingDit volgt Neq = 1. In eens verdeeld over de kunstwerken dus niet nog kleiner per kunstwerk. zal helaas dit geval wordt de taakstellende faalkans van alle kunstwerken samen niet nog eens verdeeld zelden voorkomen. Gekeken moet ook worden naar sterkte kant van de betrouwbaarheidsover defunctie, kunstwerken en dus niet nog kleiner per kunstwerk. Dit zal helaas zelden voorkomen. de mechanismen (basisgebeurtenissen die leiden tot falen) en de parameters die hier Gekeken moet ook worden naar sterkte kant van de betrouwbaarheidsfunctie, de mechanismen op van invloed zijn. Als deze zijn gecorreleerd dan kan worden ingeschat in hoeverre de (basisgebeurtenissen die leiden tot falen) en de parameters die hier op van invloed zijn. Als deze kunstwerken als “identiek” kunnen worden beschouwd. Indien dit niet voldoende kan worzijn gecorreleerd dan kan worden ingeschat in hoeverre de kunstwerken als “identiek” kunnen den gemotiveerd, dient voor Neq het aantal kunstwerken aangehouden te worden. worden beschouwd. Indien dit niet voldoende kan worden gemotiveerd, dient voor Neq het aantal kunstwerken aangehouden te worden. In ons voorbeeld gaan wij er van uit dat voor een aantal kunstwerken deze parameters inder-

daad gecorreleerd zijn. onderstaande 12. is weergegeven hoe de zonering voorinderdaad wat voorbeeld gaan wij er In van uit dat voorfiguur een aantal kunstwerken deze parameters

In ons betreftzijn. de kunstwerken er dan uitziet. volgt hoe een Nde 2. eq = gecorreleerd In onderstaande figuur Uit 12.dit is voorbeeld weergegeven zonering voor wat betreft de kunstwerken er dan uitziet. Uit dit voorbeeld volgt een Neq = 2.


40


- 49 -


AFBEELDING 28

VOORBEELD VAN ZONERING

rivier 1 bediening 2

bediening 1

kunstwerk dijkring rivier 2

Daarnaast kan altijd nog afhankelijk van de informatie die men heeft over een specifiek Afbeelding 28 kunstwerk Voorbeeld van zoneringworden binnen een zone de kans te verdelen om het ene kunstwerk overwogen meer faalkansruimte te geven ten opzichte van de kunstwerken in dezelfde zone. Dit heeft

Daarnaast kan nog afhankelijk van om de Ninformatie die men heeft over een specifiek veel altijd weg van de volgende methode eq in te schatten. kunstwerk overwogen worden binnen een zone de kans te verdelen om het ene kunstwerk meer faalkansruimte te geven ten opzichte van de kunstwerken in dezelfde zone. Dit heeft veel weg 4.4.5.3 Bepalen N na verdeling van het faalkansbudget van de volgende methode eqom Neq in te schatten. In verband met de integrale beoordeling vindt, in geval er meerdere beheerders per dijkring

zijn, eerst afstemming plaats. De beheerders dienen onderling overeenstemming te bereiken

4.4.5.3 Bepalen Neq na verdeling van het faalkansbudget

omtrent de sterke en zwakke schakels in de ring (kwalitatief oordeel, ervaring). Dit vormt

een de essentieel onderdeel van deze aanpak. Kunstwerken waar de beheerdersper twijfelen over de In verband met integrale beoordeling vindt, in geval er meerdere beheerders dijkring zijn, conditie krijgen dan een hogere faalkans toebedeeld. De kunstwerken waar men het meeste eerst afstemming plaats. De beheerders dienen onderling overeenstemming te bereiken omtrent in heeft,inkrijgen een lage faalkans toegekend. de sterke en vertrouwen zwakke schakels de ring (kwalitatief oordeel, ervaring). Dit vormt een essentieel onderdeel van deze aanpak. Kunstwerken waar de beheerders twijfelen over de conditie krijgen Het faalkans verdelen van de faalkansen over de kunstwerken is een Mogelijk na dan een hogere toebedeeld. De kunstwerken waar men hetiteratief meesteproces. vertrouwen in zal heeft, krijgen een lage faalkans toegekend. een eerste analyse blijken of een nieuwe herverdeling moet worden gemaakt, om de foutenboom sluitend te kunnen maken. Neq volgt uit de faalkans van de dijkring gedeeld door de

Het verdelengemiddelde van de faalkansen over kunstwerken is eenhijiteratief Mogelijk zalditnageval een faalkans van dede kunstwerken. Doordat achterafproces. wordt bepaald, is in eerste analyse blijken of een nieuwe herverdeling moet worden gemaakt, om de foutenboom Neq minder relevant. sluitend te kunnen maken. Neq volgt uit de faalkans van de dijkring gedeeld door de gemiddelde faalkans vanBEPALEN de kunstwerken. Doordat hij achteraf bepaald, is inKUNSTWERK dit geval Neq minder DHV Ruimte en Mobiliteit BV 4.4.6 TAAKSTELLENDE FAALKANS VOOR wordt HET (HISTORISCHE) relevant. Op basis van bovenstaande kan de taakstellende faalkans per (historisch) kunstwerk worden vastgesteld. De taakstellende kans per kunstwerk wordt dan: C * norm * 0,1*G/Neq

4.4.6

Bepalen taakstellende faalkans voor het (historische) kunstwerk TAAKSTELENDE FAALKANS PER KUNSTWERK

AFBEELDING 29

Op basis van bovenstaande kan de taakstellende faalkans per (historisch) kunstwerk worden falen kunstwerken vastgesteld. De taakstellende kans per kunstwerk wordt dan: C * norm * 0,1*G/Neq C * norm * 0,1*G

falen kunstwerk 1 C * norm * 0,1*G/Neq


falen kunstwerk i C * norm * 0,1*G/Neq

Afbeelding 29 Taakstelende faalkans per kunstwerk Stichting Toegepast Onderzoek Waterbeheer/Toetsing (historische) kunstwerken


De taakstellende faalkans voor het kunstwerk wordt nu verdeeld over de verschillende WGSE20060117 - 50 mechanismen, afhankelijk van het type kunstwerk. Via de hulpmiddel Kenmerken is er (aanvullende) informatie verzamelt over de opbouw en onderhoudstaat van het kunstwerk, wat een extra hulpmiddel is bij het verdelen van de faalkans over de mechanismen. Met name 41 bij het kwantificeren van de sterkte. Voor de betrouwbaarheid van het afsluitmiddel wordt gebruik gemaakt van de kentallen in de Leidraad Kunstwerken. Voor een geavanceerde toets zijn vaak een aanvullende systeemanalyse en faalkansanalyse nodig om beter inzicht in de verschillende mechanismen te krijgen.




falen kunstwerk i C * norm * 0,1*G/Neq

Afbeelding 29 Taakstelende faalkans De taakstellende faalkans voorper hetkunstwerk kunstwerk wordt nu verdeeld over de verschillende mechanismen, afhankelijk van het type kunstwerk. Via de hulpmiddel Kenmerken is er (aanvullende) informatie verzamelt over de opbouw en onderhoudstaat van het kunstwerk,

De wat taakstellende faalkans voor het kunstwerk wordt nu verdeeld over de verschillende een extra hulpmiddel is bij het verdelen van de faalkans over de mechanismen. Met name mechanismen, afhankelijk van het type kunstwerk. Via de hulpmiddel Kenmerken is er bij het kwantificeren van de sterkte. (aanvullende) informatie verzamelt over de opbouw en onderhoudstaat van het kunstwerk, wat een extra hulpmiddel is bij het verdelen van de faalkans over de mechanismen. Met name bij het Voor de betrouwbaarheid van het afsluitmiddel wordt gebruik gemaakt van de kentallen kwantificeren van de sterkte. in de Leidraad Kunstwerken. Voor een geavanceerde toets zijn vaak een aanvullende systeem-

analyse en faalkansanalyse om beter inzicht in de verschillende te Voor de betrouwbaarheid vannodig het afsluitmiddel wordt gebruik gemaaktmechanismen van de kentallen in de krijgen. Leidraad Kunstwerken. Voor een geavanceerde toets zijn vaak een aanvullende systeemanalyse en faalkansanalyse nodig om beter inzicht in de verschillende mechanismen te krijgen. 4.5 VOORBEELD 4.5 Voorbeeld Ter illustratie wordt hier als voorbeeld een fictieve dijkring uitgewerkt. Voor deze dijkring

Ter moeten illustratie wordt hier worden als voorbeeld eenopfictieve dijkring te uitgewerkt. Voor deze dijkring veiligheidseisen afgeleid om kunstwerkniveau komen tot een taakstelmoeten worden afgeleid om op kunstwerkniveau te komen tot een taakstellende lendeveiligheidseisen eis. eis. AFBEELDING 30

VOORBEELD DIJKRING

Het betreft name taakstellende Afbeelding 30met Voorbeeld dijkring eisen voor de sterkte van constructieonderdelen en voor betrouwbaarheid van de sluiting.eisen Een dijkringbenadering is gehanteerd met als basis de Het de betreft met name taakstellende voor de sterkte van constructieonderdelen en voor de foutenboom uit Afbeelding 23. In dit voorbeeld wordt alleen de tak kunstwerken verder uitbetrouwbaarheid van de sluiting. Een dijkringbenadering is gehanteerd met als basis de gewerkt (zie Afbeelding 31). Het hier gegeven voorbeeld is het resultaat van een (vaak) iteratief proces waarin meerdere



malen aannames worden gedaan en faalkansen herverdeeld om te kunnen voldoen aan een WGSE20060117

van tevoren vastgestelde taakstellende faalkans voor de dijkring met haar onderdelen. Uit de eerste iteratiestap volgt al vrij snel welke mechanismen een dominante rol spelen in de totale faalkans. Aanbevolen wordt om dan vooral te focussen op die mechanismen. Het vaststellen van die taakstellende faalkans moet in overleg met het bevoegd gezag gebeuren. De daarna volgende herverdeling en aannames is dienen goed en navolgbaar onderbouwd te worden.

42

- 51 -

Het hier gegeven voorbeeld is het resultaat van een (vaak) iteratief proces waarin meerdere malen aannames worden gedaan en faalkansen herverdeeld om te kunnen voldoen aan een van tevoren vastgestelde taakstellende faalkans voor de dijkring met haar onderdelen. Uit de eerste iteratiestap volgt al vrij snel welke mechanismen een dominante rol spelen in de totale faalkans. STOWA 2006-03 HISTORISCHE KUNSTWERKEN Aanbevolen wordt om dan vooral te focussen op die mechanismen. Het vaststellen van die taakstellende faalkans moet in overleg met het bevoegd gezag gebeuren. De daarna volgende herverdeling en aannames is dienen goed en navolgbaar onderbouwd te worden. AFBEELDING 31 VOORBEELD FOUTENBOOM Falen Ringdijk

falen dijkring door overige mechanismen

falen dijkring door overloop/overslag

I.

norm/10 5 * 10-5/jr

II.

norm * 10%

falen dijken

imponderabilia

falen kunstwerken

E * norm * 0,1 3 * 10-5/jr

F * norm * 0,1 1 * 10-5/jr

G * norm * 0,1 1 * 10-5/jr

III.

falen kunstwerk 1

falen kunstwerk 2

falen kunstwerk n

G * norm * 0,1/Neq 1 * 10-6/jr

G * norm * 0,1/Neq 1 * 10-6/jr

G * norm * 0,1/Neq 1 * 10-6/jr

IV.

1 * 10-7/jr

V.

falen bovenbouw

falen bovenbouw

falen bovenbouw

(incl. keermiddelen)

(incl. keermiddelen)

G * H * K * norm * 0,1/Neq

G *H * L*norm * 0,1/Neq

G * H *M*norm * 0,1/Neq

3,3 * 10-7/jr

H * I * norm * 0,1/Neq

K+L+M =1 K = 1/3 L = 1/3 M = 1/3

(incl. keermiddelen) 3,3 * 10-7/jr

Neq = 10

falen sluiten keermiddelen

falen sterkte/stabiliteit G * H * norm * 0,1/Neq

E+F+G=1 E = 3/5 F = 1/5 G=1/5

9,0 * 10-7/jr

en afsluitmiddel niet tijdig gesloten

H+I =1 H = 1/10 I = 9/10

buitenwaterstand > OKP

3,3 * 10-8/jr

Stap I Afbeelding 31 Voorbeeld foutenboom Vertrekpunt is de norm voor de overschrijdingsfrequentie van de waterstand die nog veilig gekeerd moet kunnen worden. In dit voorbeeld een dijkringfrequentie van 1/2000 per jaar

Stap I -4 Van deze norm wordt 90% gereserveerd voor het falen als gevolg van overloop/overVertrekpunt (5*10 is de ).norm voor de overschrijdingsfrequentie van de waterstand die nog veilig slag en 10% voor het falen van de ringdijk door alle overige mechanismen. Met andere woorgekeerd moet kunnen worden. In dit voorbeeld een dijkringfrequentie van 1/2000 per jaar den als faalkans voor alle dijkvakken tezamen door overige mechanismen wordt 5*10-5 per jaar aangehouden. Stichting Toegepast Onderzoek Waterbeheer/Toetsing (historische) kunstwerken WGSE20060117

Stap II


- 52 Van de faalkans van de dijkring door overige mechanismen wordt in dit voorbeeld 60% gere-

serveerd voor het falen van de dijken, 20% voor imponderabilia (bv. muskusratten, kruiend ijs) en 20% voor het falen van alle kunstwerken. Stap III De in Afbeelding 30 geschetste fictieve dijkring bevat 19 waterkerende kunstwerken, die door hun ligging ten opzichte van de 2 rivieren, beheer en bediening en overeenkomsten onder te verdelen zijn in 6 zones. Dit leidt dit tot een eerste schatting van Neq = 6. Rekening houdend met toekomstige ontwikkelingen en onzekerheid wordt conservatief gerekend met Neq = 10.

43


Stap IV Om te komen tot een taakstellende eis voor de constructieonderdelen zal er een indicatieve schatting gemaakt moeten worden van de faalruimte verdeling. In eerste instantie wordt hier uitgegaan van een faalruimteverdeling van 10% voor sterkte/stabiliteit en 90% voor het falen van de sluiting van de keermiddelen. Dat geeft een maximaal toelaatbare faalkans voor sterkte/stabiliteit van 1,0 * 10-7 per jaar. En voor het sluiten van de keermiddelen 9,0 * 10-7 per jaar. Stap V De laatste stap is weer een herverdeling van de toelaatbare faalkans per mechanisme dat kan leiden tot het falen van de constructie op sterkte of stabiliteit of falen van het afsluitmiddel en vervolgens het controleren of aan deze toelaatbare faalkans voldaan kan worden. Hierbij kan gebruik worden gemaakt van kengetallen en ervaringscijfers zoals bijvoorbeeld opgenomen in de LK2003. Voor de coupures Dalempoort en Waterpoort is Provincie Zuid-Holland zo ver gegaan dat aan de hand van boorkernen uit het metselwerk de daadwerkelijke sterkte van het metselwerk is onderzocht. Hiervan is een betrouwbaarheidsindex ß afgeleid en daarmee de faalkans. Gebleken is dat het metselwerk dermate sterk is dat vrijwel alle faalkansruimte kon worden benut voor het falen van de sluiting.

44


5 HULPMIDDEL ‘MAATREGELEN’ 5.1 INLEIDING Indien gebruik van de hulpmiddelen ‘Kenmerken’ en ‘Eisen’ niet leidt tot een oordeel in de toetsing, is in de meeste gevallen een fysieke ingreep noodzakelijk. Een nader onderzoek om door middel van beproevingen en/of metingen te komen tot een sterkte-schatting is een eerste optie. Dergelijke onderzoeken hebben echter vaak een lange looptijd, zijn relatief kostbaar en leveren in veel gevallen nog slechts globale en minder betrouwbare informatie. Een tweede mogelijkheid is de constructie te versterken of aan te passen zodat door het aanbrengen van de versterkende maatregel de zekerheid en aantoonbaarheid van de waterstaatkundige veiligheid wordt verkregen. Het doel van dit hulpmiddel is een snelle en eenvoudige afwegingsmethode tussen (duur) nader onderzoek en relatief goedkope ingrepen ter versterking van de constructie. Deze afweging is in bijna alle gevallen maatwerk. Het is daarom volgens ons niet mogelijk een pasklaar antwoord te hebben voor elke situatie. Wel is het mogelijk hiervoor bouwstenen aan te reiken. In paragraaf 5.2 is de afwegingsmethode beschreven. In de daaropvolgende paragraven wordt voor de meest voorkomende onbekende kenmerken een onderzoeksvoorstel gedaan en voorstel voor versterking.

5.2 AFWEGINGSMETHODE Analoog aan het hulpmiddel ‘Kenmerken’, wordt hierbij geconcentreerd op de belangrijkste onbekenden voor de toetssporen Stabiliteit van de constructie (STCG) en Piping en heave (STPH). Toetsspoor

Onbekende

Onderzoek

Versterking

STCG

Paaldraagvermogen

1. Proefpaalbelasting

1. Aanbrengen nieuwe paalfundering

STCG

Stabiliteit wandconstructie

1. Materiaalonderzoek

1. Verzwaren wanden

2. Ontlasten constructie 2. Ontlasten constructie STCG

Sterkte gewelfconstructies

1. Materiaalonderzoek

1. Aanbrengen gewapend beton op gewelf

STPH

Kwelweglengte

1. Grondradar

1. Aanbrengen damwandscherm

2. Remote sensing grondwaterstromen

2. Aanbrengen jet-grout injecties

In het stroomschema (Afbeelding 32) wordt de afwegingsmethode voor de maatregelen beschreven. Hierbij start het stroomschema met de afweging welke onbekenden er zijn, of deze met behulp van onderzoek te achterhalen zijn en of tot een voldoende onderbouwd resultaat gekomen kan worden. Daarna moet er gekeken worden of het (destructief) onderzoek risico’s met zich mee brengt ten aanzien van het verslechteren van de toestand van

45



bepaalde onderdelen. Hierbij kan gedacht worden aan het droogzetten van houten paal funderingen (risico houtrot), droogzetten van sluisvloer (risico opbarsten of opgedrukt worden van de constructie) of het volledig blootgraven van constructie (risico verminderde stabiliteit Hierbij kan gedacht worden aan het droogzetten van houten paal funderingen (risico houtrot), van waterkering de constructie zelf. droogzettende van sluisvloeren/of (risico opbarsten of opgedrukt worden van de constructie) of het volledig blootgraven van constructie (risico verminderde stabiliteit van de waterkering en/of de De kosten constructie zelf. van een destructief onderzoek aan (historische) kunstwerken zijn doorgaans hoog. Soms kan er met betrekking tot de kosten de overweging gemaakt worden om geen onderzoekvan uit een te voeren, maar gelijk over teaan gaan naar de uitvoering van eenzijn herstelmaatregel. De kosten destructief onderzoek (historische) kunstwerken doorgaans hoog. Soms kan er met tot de gemaakt kosten demoeten overweging om geen onderzoek Hierbij zal betrekking altijd de afweging wordengemaakt tussen deworden te investeren kosten ten uit te voeren, maar over te gaan naar de uitvoering van een herstelmaatregel. Hierbij zal opzichte van gelijk het resultaat van het onderzoek en de uitvoeringskosten. altijd deDestructief afweging onderzoek gemaakt moeten tussen de te investeren kosten ten opzichte van het kan de worden cultuurhistorische waarde van een kunstwerk aantasten. resultaatDe van hetwaarin onderzoek en de uitvoeringskosten. mate kan doorslaggevend zijn om voor een alternatieve methode te kiezen. Deze Destructief onderzoek kan de cultuurhistorische waarde vanmoeten een kunstwerk alternatieve methoden zullen per specifiek geval bepaald worden. aantasten. De mate waarin kan doorslaggevend zijn om voor een alternatieve methode te kiezen. Deze alternatieve methoden zullen per specifiek geval bepaald moeten worden. AFBEELDING 32 AFWEGINGSMETHODE TEN BEHOEVE VAN DE HERSTELMAATREGELEN Toetsspoor met eindoordeel ‘ONVOLDOENDE’ Te veel onbekenden

Na berekening

Onderzoek naar onbekende ‘X’ mogelijk Ja

Nee

Voldoende betrouwbaar resultaat te verkrijgen zonder dat de constructie (-onderdelen) daar grote schade aan ondervind / kan ondervinden. Ja

Nee

Wat kost het onderzoek in verhouding met het herstelbedrag? <10%

>10%

Doet het onderzoek afbreuk aan de cultuurhistorische waarde van het kunstwerk. Nee

Ja

Onderzoek uitvoeren en toetsresultaat aanpassen.

Heroverwegen onderzoek (Specifieke gevallen)

Herstelmaatregel uitvoeren

Afbeelding 32 Afwegingsmethode ten behoeve van de herstelmaatregelen


46


- 55 -



5.3 TOETSSPOOR STABILITEIT CONSTRUCTIE EN GROND (STCG) ONBEKENDEN MET BETREKKING TOT HET PAALDRAAGVERMOGEN VAN 5.3 5.3.1 Toetsspoor stabiliteit constructie en grond (STCG)

5.3.1

EEN HOUTEN PAALFUNDERING

Onbekenden met betrekking tot het paaldraagvermogen van een houten paalfundering 5.3.1.1 Onderzoeken

5.3.1.1 1. Onderzoeken Proefbelasting op paal toepassen. Gedeeltelijk slopen van de constructie, vrijgraven paal en druk uitoefenen op de paal tot

1.

Proefbelasting op paal toepassen. Gedeeltelijk slopen van de constructie, vrijgraven paal en druk uitoefenen op de paal tot bezwijken.

bezwijken. Nadelen: -

destructieve Nadelen: maatregelen noodzakelijk;

omvangrijke operatie (droogzetten,noodzakelijk; gedeeltelijk slopen en weer herstellen) destructieve maatregelen

-

omvangrijke operatie (droogzetten, gedeeltelijk slopen en weer herstellen)

Voordelen: -

goed beeld van de onderhoudsstaat Voordelen:

- reëel goed beeld van de onderhoudsstaat zo mogelijke gegevens van paaldraagvermogen -

zo reëel mogelijke gegevens van paaldraagvermogen

CONCLUSIE:

CONCLUSIE: Selectief toepassen wanneer er twijfel is bij de onderhoudsstaat (bijvoorbeeld vermoedens

Selectief toepassen wanneer twijfel is bij de onderhoudsstaat (bijvoorbeeld van droogstand van de fundering danerwel scheurvorming/verzakking) of wanneer uit een her-vermoedens

van droogstand van de inschatting fundering van danhet welpaaldraagvermogen scheurvorming/verzakking) of wanneer berekening met conservatieve wordt geconcludeerd

uit een herberekening met conservatieve inschatting van het paaldraagvermogen wordt dat sprake is van een te lage veiligheid. geconcludeerd dat sprake is van een te lage veiligheid.

5.3.1.2 AFBEELDING 33

5.3.1.2 Versterking

Versterking

1. Aanbrengen nieuwe paalfundering en/of verankering.

1.

Aanbrengen nieuwe paalfundering en/of verankering.

VERSTERKING HORIZONTALE STABILITEIT WALMUREN TIEL

Afbeelding 33: Versterking horizontale stabiliteit walmuren Tiel Stichting Toegepast Onderzoek Waterbeheer/Toetsing (historische) kunstwerken


- 56 -

WGSE20060117

47


Nadelen: -

kostbare operatie

Nadelen: - uitvoeringsrisico’s in verband met blijvende onzekerheden in de bestaande situatie kostbare operatie uitvoeringsrisico’s in verband met blijvende onzekerheden in de bestaande situatie Voordelen:

- grote zekerheid van de veiligheid Voordelen: - er kunnen grotere veiligheidsmarges worden verkregen grote zekerheid van de veiligheid er kunnen grotere veiligheidsmarges worden verkregen CONCLUSIE:

CONCLUSIE: Alleen toepassen wanneer er volle overtuiging van het onvoldoende functioneren van de Alleen fundering. toepassen wanneer er volle overtuiging van het onvoldoende functioneren van de fundering. 2. Ontlasten van de constructie door toepassing van lichte ophoogmaterialen

2.

Gebruik van polystyreen blokken, EPS hardschuim of schuimbeton als aanvulmateriaal Ontlasten van de constructie door toepassing van lichte ophoogmaterialen achter op kerendeblokken, constructies de belastingen verlagen, waarmee de veiligheid kan Gebruik van of polystyreen EPSkan hardschuim of schuimbeton als aanvulmateriaal worden vergroot. achter of op kerende constructies kan de belastingen verlagen, waarmee de veiligheid kan worden vergroot.

AFBEELDING 34

ONTLASTING KOLKWANDEN MET LICHTE AANVULMATERIALEN KONINGINNESLUIS

Nadelen: Afbeelding 34: Ontlasting kolkwanden met lichte aanvulmaterialen Koninginnesluis - de onzekerheden met betrekking tot de mechanische eigenschappen van de bestaande,

Nadelen: oude constructie blijven bestaan de onzekerheden met betrekking tot de mechanische eigenschappen van de bestaande, oude constructie blijven bestaan Voordelen: -

relatief eenvoudige, goedkope ingreep

CONCLUSIE:



WGSE20060117Deze methode is vooral toepasbaar bij constructies waarvan is aangetoond dat de houten - 57 fundering in goede staat verkeert en waarvan de verwachting is dat in de toekomst een

minimale aantasting zal optreden en geen wijzigingen optreden in de belastingen. Immers, de paalfundering moet de constructie volledig kunnen blijven dragen.

48


5.3.2 ONBEKENDEN MET BETREKKING TOT DE STABILITEIT VAN WANDCONSTRUCTIES

5.3.2

Onbekenden met betrekking tot de stabiliteit van wandconstructies

5.3.2.1

1. Inventariseren afmetingen en materiaalonderzoek metselwerk Onderzoeken

5.3.2.1 Onderzoeken

Door middel van het nemen van kernen uit het materiaal van de wanden kan worden geïn-

1.

Inventariseren afmetingen en materiaalonderzoek metselwerk ventariseerd welke afmetingen de wand heeft en welke sterkte-eigenschappen aan het metselDoor middel van hetworden nemen van kernen uit het materiaal vaninzicht de wanden worden werk kunnen toegekend. Daarnaast kunnen de kernen geven inkan de kwaliteit geïnventariseerd welke afmetingen de wand heeft en welke sterkte-eigenschappen aanminihet van het metselwerk (samenhang, aanwezigheid scheuren etc.). De kernen moeten een metselwerk Daarnaast kunnen kernen inzicht geven in de malekunnen diameterworden van 100 toegekend. mm hebben. Kernen kunnen in eende laboratorium worden onderzocht kwaliteitopvan het metselwerk (samenhang, aanwezigheid scheuren etc.). De kernen moeten druksterkte, volumieke massa etc. een minimale diameter van 100 mm hebben. Kernen kunnen in een laboratorium worden onderzocht op druksterkte, volumieke massa etc. AFBEELDING 35 BOORKERNEN UIT GEMETSELDE WAND KADEMUUR ZIERIKZEE

Nadelen: -Afbeelding enige mate van destructief onderzoek wand kademuur Zierikzee 35: Boorkernen uit gemetselde Voordelen: Nadelen: - mate met relatief geringe middelen wordt een goed inzicht verkregen in de opbouw en kwalenige van destructief onderzoek iteit van de wand

Voordelen: metCONCLUSIE: relatief geringe middelen wordt een goed inzicht verkregen in de opbouw en kwaliteit vanrelatief de wand Als eerste, goedkope stap in een onderzoekstraject een goede optie. CONCLUSIE: Als eerste, relatief goedkope stap in een onderzoekstraject een goede optie.



- 59 -

49


5.3.2.2 Versterking

5.3.2.21. Versterking Aanbrengen wandverzwaringen AFBEELDING 36

1. Aanbrengen wandverzwaringen VERSTERKING KOLKWAND DOOR MIDDEL VAN JET-GROUT-INJECTIE (ALS TREKELEMENT EN DRUKPAAL) SLUIS NIEUWEGEIN

Nadelen: 36: Versterking kolkwand door middel van jet-grout-injectie (als trekelement en drukpaal) Afbeelding Sluis Nieuwegein - relatief kostbare operatie -

blijvende onzekerheden in de bestaande situatie en mogelijke verschillen in gedrag

Nadelen: tussen oude en nieuwe constructie

relatief kostbare operatie blijvende onzekerheden in de bestaande situatie en mogelijke verschillen in gedrag Voordelen: tussen oude en nieuwe constructie - grotere zekerheid van de veiligheid en van de veiligheidsmarges Voordelen: grotere zekerheid van de veiligheid en van de veiligheidsmarges

CONCLUSIE:

Alleen toepassen wanneer er volle overtuiging van het onvoldoende functioneren van de fundering.

CONCLUSIE: Alleen toepassen wanneer er volle overtuiging van het onvoldoende functioneren van de 2. Ontlasten van de constructie door toepassing van lichte ophoogmaterialen fundering. zie par. 5.3.1.2.

2.

Ontlasten van de constructie door toepassing van lichte ophoogmaterialen zie par. 5.3.1.2.


50


- 60 -


5.3.3 ONBEKENDEN MET BETREKKING TOT DE STERKTE VAN GEWELFCONSTRUCTIES

5.3.3 5.3.3.1

VAN METSELWERK Onbekenden met betrekking tot de sterkte van gewelfconstructies van metselwerk 5.3.3.1 Onderzoeken

Onderzoeken

1. Inventariseren afmetingen en materiaalonderzoek metselwerk

1. zieInventariseren afmetingen en materiaalonderzoek metselwerk par. 5.3.2.1. zie par. 5.3.2.1. 5.3.3.2 Versterking


Versterking

1. Aanbrengen versterking van gewapend beton op het gewelf

1.

Aanbrengen versterking van gewapend beton op het gewelf

VERSTERKING GEWELF DOOR MIDDEL VAN OPBRENGEN VAN GEWAPEND BETON BOVENSLUIS BIJ WILLEMSTAD

Afbeelding 37: Versterking gewelf door middel van opbrengen van gewapend beton Bovensluis bij Willemstad Nadelen: -

relatief kostbare operatie alleen in combinatie met het aanbrengen van een nieuwe paalfundering wordt een constructie verkregen, die volledig onafhankelijk van de bestaande constructie is en daarmee alle onzekerheden van de sterkte van de bestaande constructie wegneemt.

Voordelen: -

oorspronkelijke constructie zo veel mogelijk gehandhaafd.

CONCLUSIE: Stichting Toegepast Onderzoek Waterbeheer/Toetsing (historische) 24 januari 2006, versie 3 Alleen toepassen wanneer er volle overtuiging vankunstwerken het onvoldoende functioneren van de - 61 -

WGSE20060117 fundering.

51


5.4 TOETSSPOOR PIPING EN HEAVE (STPH) 5.4.1 ONBEKENDEN MET BETREKKING TOT DE KWELWEGLENGTE 5.4.1.1 Onderzoeken 1. Grondradar Met behulp van radartechnieken kunnen objecten in de grond worden geïnventariseerd. Nadelen: -

radartechnieken voor het in kaart brengen van in de grond aanwezige objecten zijn sterk in ontwikkeling en de betrouwbaarheid ervan wordt nog ter discussie gesteld, met name bij metingen op grotere diepte.

-

aanwezigheid van palenvelden kunnen sterk verstorend werken of de resultaten

-

geen oordeel over de werking en/of de kwaliteit van een kwelscherm

Voordelen: -

geen destructief onderzoek noodzakelijk

CONCLUSIE: Vanwege geringe betrouwbaarheid altijd toepassen in combinatie met steekproefsgewijze controles. 2. Onderzoek grondwaterstromingen Met behulp van meetsondes in de waterkering kan een beeld worden verkregen van de grondwaterstromingen door het grondlichaam en daarmee het functioneren van kwelschermen. Er wordt onder andere gewerkt met temperatuurmeting, waaruit stromingen kunnen worden herleid. Deze techniek staat in de kinderschoenen en moet nog verder worden geoptimaliseerd. Nadelen: -

vereist lange looptijd het resultaat is beperkt tot een kwalitatief oordeel over de mate waarin stromingen plaatsvinden, gegevens over afmetingen en onderhoudsstaat van onderdelen kan hieruit niet of nauwelijks worden herleid.

-

een oordeel over de weerstand tegen piping/heave onder maatgevende omstandigheden is moeilijk op te stellen; de kennis ontbreekt om te komen tot extrapolatie van de dagelijkse omstandigheden naar de maatgevende.

Voordelen: -

geen destructief onderzoek noodzakelijk

CONCLUSIE: Deze methode is meer geschikt voor het uitvoeren van fundamenteel onderzoek naar piping/ heave bij waterkerende kunstwerken in het algemeen.

52

extrapolatie van de dagelijkse omstandigheden naar de maatgevende. Voordelen: geen destructief onderzoek noodzakelijk STOWA 2006-03 HISTORISCHE KUNSTWERKEN CONCLUSIE: Deze methode is meer geschikt voor het uitvoeren van fundamenteel onderzoek naar piping/heave bij waterkerende kunstwerken in het algemeen.

5.4.1.2 Versterking


1. Aanbrengen extra damwandscherm Versterking

1.

Aanbrengen damwandscherm AANBRENGEN STALEN extra DAMWANDSCHERM BIJ EEN GEMETSELDE KOKER (STADSESLUIS WILLEMSTAD)

Waterdichte aansluiting met betonvloer Stalen damwandscherm

Afbeelding 38: Aanbrengen stalen damwandscherm bij een gemetselde koker (Stadsesluis Willemstad) Nadelen:

-

relatief kostbare operatie

Nadelen: relatief kostbare operatie


Voordelen:

- Voordelen: grote zekerheid van de veiligheid

grotemet zekerheid de veiligheid - - aanleg groterevan veiligheidsmarges mogelijk -

aanleg met grotere veiligheidsmarges mogelijk

CONCLUSIE: CONCLUSIE: Alleen toepassen volle overtuiging van het functioneren van de van de Alleen toepassenwanneer wanneerer er volle overtuiging vanonvoldoende het onvoldoende functioneren fundering. fundering.



WGSE20060117

2. AFBEELDING 39

2. Toepassen jet-grout injectie om de grond onder het kunstwerk weerstand

- 63 -

Toepassen jet-grout injectie de grond onder het kunstwerk weerstand tegen grondwaterstroming te om geven tegen grondwaterstroming te geven AANBRENGEN SCHERM VAN GROUTINJECTIE ONDER COUPUREVLOER (COUPURE WAALSTRAAT TIEL)

Scherm van jet-grout injectie

Afbeelding 39: Aanbrengen scherm van groutinjectie onder coupurevloer (Coupure Waalstraat Tiel)

53

Nadelen: - eindresultaat is relatief moeilijk controleerbaar en kan sterk worden beïnvloed door (verschillen in) de bodemgesteldheid onder het kunstwerk


Nadelen: -

eindresultaat is relatief moeilijk controleerbaar en kan sterk worden beïnvloed door (verschillen in) de bodemgesteldheid onder het kunstwerk

Voordelen: -

relatief eenvoudige, goedkope ingreep

CONCLUSIE: De haalbaarheid van deze methode is afhankelijk van de bodemgesteldheid onder het kunstwerk in relatie tot de aan te brengen lengte van het “scherm”. In zijn algemeenheid kan worden gesteld dat kortere schermen (< 5 m) in homogene grondlagen tot goede, betrouwbare resultaten kunnen leiden.

54


6 AANBEVELINGEN 6.1 DATABASE De hulpmiddelen zijn ontwikkeld op basis van een in het kader van deze opdracht opgestelde database met kenmerken van 607 kunstwerken. De database Kenmerken Historische Kunstwerken (KHK) bevat een enorme hoeveelheid informatie. In dit rapport is een aantal schema’s opgesteld. Er zijn echter aan de hand van de database oneindig veel stroomsschema’s op te stellen, afhankelijk van het vertrekpunt dat men voor een bepaalde zoekvraag neemt. Aanbevolen wordt de database met kenmerken die gebruikt is voor het ontwikkelen van de hulpmiddelen, samen met dit rapport en een handleiding, beschikbaar te stellen voor de toetsers onder een gemeenschappelijke waterkeringen portaal. De verzamelde data moet dan nog gegroepeerd (voor zover dit al niet gedaan is) en een aantal afhankelijkheden worden aangebracht waarmee de gebruiker op een efficiënte manier naar het gezochte resultaat wordt geleid. Dit naar analogie van de schema’s die al in de rapportage staan. Daarnaast kan ook altijd nog de volledig vrije zoekmogelijkheid open worden gehouden (voor de deskundige gebruikers).

6.2 ONTWIKKELINGEN OP HET GEBIED VAN DE VEILIGHEIDSBENADERING De Wet op de waterkering schrijft een vijfjaarlijkse toetsing van de per dijkringgebied aanwezige veiligheid voor volgens het Voorschrift Toetsen op Veiligheid (VTV). Het VTV is dus feitelijk wet. De Leidraad Kunstwerken, waar in het VTV veelvuldig naar verwezen wordt, is een hulpmiddel dat bij de toetsing gebruikt mag worden. Bij het toetsen wordt uitgegaan van de dijkvakbenadering. Op het moment van samenstellen van dit rapport vindt in het project Veiligheid Nederland in Kaart (VNK) een verkenning plaats naar de beoordeling van de veiligheid van een dijkring en de overstromingskansen van de dijkring. De verwachting is dat op korte termijn geen verandering plaats vindt op het gebied van de veiligheidsbenadering, en blijft het vooralsnog bij de dijkvakbenadering. Dit onderzoek doet een voortstel voor een alternatieve toetsing uitgaande van de principes van een dijkringbenadering. Aanbevolen wordt de ontwikkelingen op het gebied van de veiligheidsbenadering te blijven volgen en als de tijd daar rijp voor is, de hier gepresenteerde alternatieve toetsmethode verder uit te werken.

6.3 VERDERE VERFIJNING HULPMIDDELEN De ontwikkelde hulpmiddelen zijn geïllustreerd met voorbeelden. Aanbevolen wordt de ontwikkelde hulpmiddelen uitgebreid en onafhankelijk te laten toetsen, door ze toe te passen op een aantal (historische) kunstwerken. Hieruit volgen dan aanbevelingen voor verdere verfijning en optimalisatie van de hulpmiddelen.

55


6.4 PROJECT TOETSING ONDERBOUW KUNSTWERKEN Gezien het ambitieniveau om de resultaten van het waterkeringonderzoek historische kunstwerken een keer op te nemen in een Technisch Rapport onder de vlag van de ENW (voorheen TAW) verdient het aanbeveling om een verdiepingsslag uit voeren naar het mechanisme piping. Doordat het DWW-project Toetsing Onderbouw Kunstwerken (zie put 4 onder “Ten Geleide) nog niet heeft plaatsgevonden moet vooralsnog worden volstaan met de resultaten van dit STOWA-onderzoek waarin alleen wordt ingegaan op de verwachtingen voor wat betreft constructieve kenmerken en de waterstaatkundige kwaliteiten van deze onderdelen. De extra verdiepingsslag en verificatie van de hulpmiddelen moest vooral komen uit het DWW-onderzoek Toetsing Onderbouw Kunstwerken door middel van theoretisch onderzoek (rekenregels en parameters) en door veldonderzoek (meetprogramma). Aanbevolen wordt het DWW-onderzoek op korte termijn uit te voeren om de resultaten van het STOWA onderzoek te kunnen verifiëren en verfijnen.

56


7 LITERATUURLIJST De volgende bronnen zijn mede gebruikt als input voor het opstellen van het hulpmiddel Kenmerken:

• Achtergrondinformatie VNK. • Voor het invullen van de ontbrekende specifieke gegevens is in de eerste plaats een bureauonderzoek uitgevoerd naar de gegevens, die met de inwinsheets zijn meegeleverd (met name tekeningen). Hieruit is veelal veel informatie te verkrijgen over constructie-opbouw.

• Archiefonderzoek en interviews met beheerders van 11 geselecteerde “pilot”objecten. • Dit omvat een gericht onderzoek naar informatie, die beschikbaar kan komen bij de beoordeling en toetsing van de 11 geselecteerde pilot-objecten.

• Overige informatie binnen de eigen organisatie. • De bij DHV bekende informatie uit eerder uitgevoerde toetsingen en/of controles van kunstwerken.

• Gegevens uit de praktijk van uitgevoerde renovaties en sloopwerkzaamheden aan historische kunstwerken.

• Overige bronnen zoals ervaringen van cultuurhistorici, gemalenstichting, Monumentenzorg, literatuuronderzoek.

57


GEBRUIKTE LITERATUUR 1. Houtonderzoek bij funderingsinspecties, SHR. Cursusdocumentatie uit 2005. 2. Bacteriële aantasting van houten paalfunderingen, Literatuurstudie en inventarisatie van de Nederlandse situatie. Uitgevoerd door SHR, Wareco, TNO. 2000. 3. Leidraad kunstwerken, Technische Adviescommissie voor de waterkeringen (TAW) 4. Leidraad toetsen op veiligheid, TAW, 1999 5. De veiligheid van de primaire waterkeringen in Nederland, Voorschirft toetsen op Veiligheid voor de tweede toetsronde 2001-2006 (VTV). Van Ministerie van Verkeer en Waterstaat 6. Technisch rapport zandmeevoerende wellen, TAW 7. Proeve van eenen Cursus over de waterbouwkunde, Tweede deel incl atlas van 26 platen, door F. Baud. Gedrukt in 1838. 8. Handleiding tot de kennis der Waterbouwkunde voor de kadetten van den waterstaat en der genie, deel II, door D.J.Storm Buysing. Gedrukt in 1845 9. Bouwkundige Leercursus ten gebruike der koninklijke militarie akademie. Atlas van XCVI Platen, behorende bij de handleiding tot de kennis der bowukunde (tweede druk) Gedrukt in 1858. 10. Waterbouwkunde Deel II Sluizen, door L. Zwiers. Geschreven rond 1910. 11. Sluizen, Kanalen en Havens, Deel II, door Ir. J.A. Postema, Ir. M.F.A. Schiphorst en Ir. W. van der Schrier. Gedrukt in 1937. 12. Sluizen en andere waterbouwkundige kunstwerken in en langs kanalen, door Ir. J.P. Josephus Jitta. Gedrukt in 1947 13. Waterbouwkunde I, Bolderman en Dwars, Gedrukt in 1968. 14. Handboek kademuren, CUR en Gemeentewerken Rotterdam. 2003 CUR/Betonvereninging - publicatie 172 “Duurzaamheid en onderhoud van beton-constructies, 1998, Stichting CUR, Gouda.

58


BIJLAGE 1

TOEGEPASTE MATERIALEN IN DE TIJD

59

Toegepaste materialen in de tijd

60

WGSE20060117


BIJLAGE 1

-1-

bijlage 1




BIJLAGE 2

STROOMSCHEMA’S

61

62

4%

Onbekend

Hout

Vervolgstap Onderhoudsstaat stalen kwelschermen


WGSE20060117


1. Kwelscherm aanwezig? Ja, stalen kwelschermen. 2. Aantal kwelschermen? Minimaal 4 3. Schermlengte onder de vloer? Lengte gemiddeld stalen dw 4 – 7.5 m per plank

33%

1. Kwelscherm aanwezig? Ja, stalen kwelschermen. 2. Aantal kwelschermen? 2 kwelschermen 3. Schermlengte onder de vloer? Lengte gemiddeld stalen dw 7.5 – 11 m per plank

58%

0%

Beton

22%

Onbekend

-1-

bijlage 2


1. Kwelscherm aanwezig? Ja, stalen kwelschermen. 2. Aantal kwelschermen? Minimaal 4 3. Schermlengte onder de vloer? Lengte 5.5-7.0 m per plank

Vervolgstap Onderhoudsstaat houten kwelschermen

1. Kwelscherm aanwezig? Ja, hout onder vloer. 2. Aantal kwelschermen? 5, 2 per hoofd en 1 in het midden van de kolk 3. Schermlengte onder de vloer? Lengte 3.3-5.3 m per plank


1. Kwelscherm aanwezig? Ja, houten kwelscherm onder kunstwerk 2. Aantal kwelschermen? 4 of meer 3. Schermlengte onder de vloer? Lengte gemiddeld 3.5 – 4 m per plank

Met grote aannemelijkheid vast te stellen:

18%

27%




Lengte sluiskolk inclusief hoofden 75 en meer

10%

Onbekend


1. Kwelscherm aanwezig? Ja, houten kwelscherm 2. Aantal kwelschermen? 8 of meer 3. Schermlengte onder de vloer? Lengte gemiddeld 3.5 – 4 m per plank


45%

1%

46%

25/ 50-75

0%

Onbekend

Staal

Onbekend

0-25 /50

100%

Hout

Materiaal paalfundering

palen 78%

1. Kwelscherm aanwezig? Nee, of uit later uitgevoerde renovatie. 2. Aantal kwelschermen? 1 of meer 3. Schermlengte onder de vloer? Lengte gemiddeld 3.5 – 4 m per plank

0%

Op staal

1. Kwelscherm aanwezig? Ja, salen kwelschem. 2. Aantal kwelschermen? 4 of 6 kwelschermen 3. Schermlengte onder de vloer? Lengte gemiddeld 5.5 – 7.5 m per plank

0%

Funderingstype


20%

Metselwerk

Type constructiemateriaal van de wanden

71 kunstwerken

Met grote aannemelijkheid vast te stellen


8%

Staal

Onbekend

Geen nadere informatie beschikbaar


52%

Palen


0%

Beton

44%

Op staal

Funderingstype

33%

Beton


90%

Lengte sluiskolk inclusief hoofden 50/75 en meer Onbekend

10%

0-50/75

Onbekenden: 1. Kwelscherm aanwezig? 2. Aantal kwelschermen? 3. Schermlengte onder de vloer? 4. Onderhoudsstaat?



Op staal

63

WGSE20060117


-2-

bijlage 2



17%

Onbekend


50%

Palen

Funderingstype

1. Kwelscherm aanwezig? Ja, stalen kwelschermen. 2. Aantal kwelschermen? 3, (lang / kort / lang) 3. Schermlengte onder de vloer? Lengte kort 1.5-3 m Lengte lang 3.75-6.5 m


33%

19%

Beton




Op staal


0%

59%

19%

33%

Onbekend

Beton

3%

Onbekend



1. Kwelscherm aanwezig? Ja, houten kwelscherm onder kunstwerk 2. Aantal kwelschermen? 4 of meer 3. Schermlengte onder de vloer? Lengte 1.8-4.5 m

100%

Hout



0%

67%

Palen

Funderingstype

Metselwerk

Staal


32 kunstwerken


64

Funderingstype: 50% Op palen 50% op staal

Funderingstype: Op staal

Vervolgstap Onderhoudsstaat houten/stalen kwelschermen

Vervolgstap Onderhoudsstaat houten/ stalen kwelschermen

WGSE20060117


1. Kwelscherm aanwezig? Ja, houten of stalen kwelschermen. 2. Aantal kwelschermen? 1 of 2 3. Schermlengte onder de vloer? Zeer divers


5%

Beton

1. Kwelscherm aanwezig? Ja, houten of stalen kwelschermen. 2. Aantal kwelschermen? 2 tot 4 schermen 3. Schermlengte onder de vloer? Zeer divers


2%

Betonnen bak


5%


117 kunstwerken




-3-

bijlage 2

1. Kwelscherm aanwezig? Ja, staal of combinatie hout/staal 60% is stalen kwelscherm. 2. Aantal kwelschermen? 1 tot 3 3. Schermlengte onder de vloer? Lengte stalen scherm 1.75-4.75 m

1. Kwelscherm aanwezig? Ja, staal, hout of neopreen scherm 2. Aantal kwelschermen? 1 tot 3 3. Schermlengte onder de vloer? Zeer divers


9%

Overig



Buis Staal


Funderingstype: Op houten palen


1. Kwelscherm aanwezig? Ja, houten kwelscherm onder kunstwerk 2. Aantal kwelschermen? 4m 3. Schermlengte onder de vloer? Lengte 4 m


5%

Metselwerk gewelf of wandconstructie

Funderingstype: 40% op palen 60% op staal


1. Kwelscherm aanwezig? Ja, staal (50%) houten (10%) combi (20 %) kwelscherm 2. Aantal kwelschermen? Minimaal 3 3. Schermlengte onder de vloer? Lengte staal 2,3-11 m


18%

Betonnen koker

56%

Onbekend


11%

Onbekend



65

WGSE20060117


1. Kwelscherm aanwezig? Ja, staal (60%) / combi (40%) kwelschermen. 2. Aantal kwelschermen? 2-3 3. Schermlengte onder de vloer? divers


90% betonpalen, 10% houten palen

29%

Palen

Funderingstype

11%

Buis



60%

Op staal


46%

Op staal

100% van Beton

-4-

bijlage 2

Vervolgstap Onderhoudsstaat stalen/houten kwelschermen

1. Kwelscherm aanwezig? Ja, staal (42%), combi (37.5%) hout (21%) 2. Aantal kwelschermen? 2-4 3. Schermlengte onder de vloer? Lengte staal 2,5-6,5 m Lengte hout 2-3,6 m

53%

Palen


53%

Onbekend

Funderingstype

191 kunstwerken


1. Kwelscherm aanwezig? Ja, stalen kwelschermen. 2. Aantal kwelschermen? 3, (lang / kort / lang) 3. Schermlengte onder de vloer? Lengte kort 1.5-3 m Lengte lang 3.75-6.5 m

Funderingstype


30%, waarvan

Koker


Bak

0,5%

Vloer

0,5%


0,5%

Gewelf

50%

Onbekend


66

WGSE20060117



-5-

bijlage 2


1. Kwelscherm aanwezig? Ja, staal (82%) of beton (18%) 2. Aantal kwelschermen? 0 schermen 12% 1 scherm 78% 2 schermen of meer 10% 3. Schermlengte onder de vloer? Lengte stalen scherm 2-6 m Lengte beton scherm 1-2,6 m


42 %

Op staal


Palen


1. Kwelscherm aanwezig? Ja, staal of hout 2. Aantal kwelschermen? 66% Stalen scherm 1 33% Houten scherm 2 of meer 3. Schermlengte onder de vloer? Lengte stalen scherm 3-5 m Lengte houten scherm 1,5-2 m


5%

Funderingstype

127 kunstwerken

53 %

Onbekend


67

WGSE20060117

22 %

Funderingstype: Op staal 64% Op palen 36%

Buis


1. Kwelscherm aanwezig? Ja, staal (38%) of hout (46%) combinatie (15%) 2. Aantal kwelschermen? 1 tot 3 3. Schermlengte onder de vloer? Lengte stalen scherm 4-5.75 m Lengte houten scherm 2-2.5 m




2%

L-wand of wandenconstructie

Onbekenden: 1. Kwelscherm aanwezig? 2. Aantal kwelschermen? 3. Schermlengte onder de vloer? 4. Onderhoudsstaat? 127 kunstwerken

-6-

bijlage 2

Funderingstype: Op houten palen


6%

Metselwerk gewelf of wandconstructie



Funderingstype: 50% op palen 50% op staal


1. Kwelscherm aanwezig? Ja, staal (50%) houten (10%) combi (20 %) kwelscherm 2. Aantal kwelschermen? Staal: 3-4 Hout: 2-4 3. Schermlengte onder de vloer? Lengte staal 3-5,5 m Lengte hout 3-5,8 m


25 %

Betonnen koker

45 %

Onbekend


68

WGSE20060117


Betonnen paalfundering Paaldraagvermogen 40 ton

-7-

bijlage 2

Paalafstand hoh 1.5-3 m in de lengterichting van de constructie Paalafstand hoh 1-2.5 m in de dwarsrichting van de constructie

Betonnen paalfundering

Voor ca. 1850 met kalkmortels gemetseld, druksterkte 5-15 N/mm2 Na ca. 1850 met cementmortels gemetseld, druksterkte 15-25 N/mm2.

Wapening: FeB500

Wapening: FeB400 / FeB500

Wapening: QR400

Wapening: QR220

Treksterkte voor metselwerk is 0 N/mm2

Afmetingen van de wanden (onafhankelijk van de hoogte): Wanddikte boven 0.8-1.2 m Wanddikte onder 1.5-2.5 m

Houten paalfundering: Paaldraagvermogen 10 –15 ton Paalafstand hoh 0.9-1.1 m in de lengterichting van de constructie Paalafstand hoh 0.6-1.0 m in de dwarsrichting van de constructie

99% van de metselwerk constructies is gefundeerd op houten paalfundering

Met enige aannemelijkheid vast te stellen

Betonkwaliteit: B45 en hoger


1990-later

Metselwerk

Betonkwaliteit: B35


1970-1990

Materiaal van een wand-constructie

Betonkwaliteit: B32.5


1950-1970

Leeftijd van de constructie

Beton

Betondruksterkte: B12,5 – B22,5


Voor 1950

Onbekenden: 1. Paaldraagvermogen 2. Betondruksterkte 3. Kwaliteit van de wapening 4. Druksterkte metselwerk 5. Kwaliteit van de voegmortels. 6. Onderhoudsstaat




BIJLAGE 3 DHV Ruimte en Mobiliteit BV

SYSTEEMFAALKANS



BIJLAGE 3 Systeemfaalkans Ruimte en Mobiliteit Hier zal in het algemeen uiteengezet worden hoe men deDHV faalkans voor eenBV systeem kan DHV Ruimte en Mobiliteit BV

bepalen. BIJLAGE 3

Systeemfaalkans DHV Ruimte en Mobiliteit BV Hier zal in het algemeen uiteengezet worden hoe men de faalkans voor een systeem kan bepalen. DHV Ruimte en Mobiliteit BV Veronderstellen we eerstuiteengezet een systeem van hoe twee elementen. falen een kan element is geHier zal in3 het algemeen worden men de faalkansHet voor een van systeem BIJLAGE Systeemfaalkans Veronderstellen we eerst eenE systeem vankans tweeop elementen. Het falen van een element is de gebeurbepalen. of E De het optreden van minstens één van definieerd als gebeurtenis BIJLAGE Systeemfaalkans gedefinieerd3 als gebeurtenis E11 of E2.2. De kans op het optreden van minstens één van de tenissen BIJLAGE Systeemfaalkans gebeurtenissen Hier zal is: in3 hetis:we algemeen uiteengezet hoeelementen. men de faalkans voor Veronderstellen eerst een systeem worden van twee Het falen vaneen eensysteem elementkan is BIJLAGE 3 als gebeurtenis Systeemfaalkans bepalen. gedefinieerd E1 of E2. worden De kanshoeopmen het optreden vanvoor minstens één vankan de Hier zal in het algemeen uiteengezet de faalkans een systeem Pf = P( E13∪ Eis:2 ) Systeemfaalkans = P ( E1 ) + P( E 2 ) − P( E1 ∩ E 2 ) gebeurtenissen BIJLAGE bepalen. (1) (1)elementkan Hier zal in het we algemeen uiteengezet hoeelementen. men de faalkans voor Veronderstellen eerst een systeem worden van twee Het falen vaneen eensysteem is = P ( E ) + P ( E ) − P( E1 ) Puiteengezet ( E 2 | E1 ) worden hoe men de faalkans voor een systeem kan Hier zal 1 in het 2 algemeen bepalen. gedefinieerd gebeurtenis of2 )E−2. Pvan De het optreden van minstens van de Pf = P( E1 ∪als E 2we ) = eerst P ( E1 )een +EP1systeem (E ( E1 kans ∩ E 2 op )elementen. Veronderstellen twee Het falen van een één element is bepalen. (1) gebeurtenissen is:algemeen Hier zalblijkt in het uiteengezet worden hoe men devan faalkans voor een systeem kan Hieruit dat de systeem faalkans een functie is zowel de faalkansen de elemengedefinieerd als gebeurtenis E of E De kans op het optreden van minstens één vanvan de 1 2. = P( E1blijkt ) + P(dat E 2we )de− systeem P ( E1 )een P(faalkans Esysteem Hieruit functie is elementen. van zowel de faalkansen van de element elementen Veronderstellen eerst twee Het falen van een is 2 | E1 )eenvan bepalen. gebeurtenissen is:we Veronderstellen eerst een systeem van twee elementen. Het falen van een element is als van een voorwaardelijke kans. De stochastische afhankelijkheid van het falen van gedefinieerd als gebeurtenis E of E De kans op het optreden van minstens één de ten als van een voorwaardelijke kans. De stochastische afhankelijkheid van het falen van de Pf = P( E1 ∪ E 2 ) = P ( E1 ) + P1( E 2 ) −2. P( E1 ∩ E 2 ) gedefinieerd als gebeurtenis E1 of E2.eenDe kansisop hetzowel optreden van minstens één van de elementen is van belang. (1) gebeurtenissen is: Hieruit blijkt dat de systeem faalkans functie van de faalkansen van de elementen Veronderstellen eerst systeem twee Het falen van een element is elementen is van Pf P= E+1 P ∪(voorwaardelijke Eis:2we P((EE11))een (E (stochastische E1 ∩ E 2 )elementen. = ( EP1 ()een E )) −=belang. P P+( EPkans. | E2 ) )− Pvan gebeurtenissen als van afhankelijkheid van het falen de gedefinieerd als2 gebeurtenis E12 of 1EDe één van van de 2. De kans op het optreden van minstens (1) Als de faalmechanismen stochastisch onafhankelijk zijn dan geldt voor de systeem faalkans: elementen is van belang. P = P ( E ∪ E ) = P ( E ) + P ( E ) − P ( E ∩ E ) = P ( E ) + P ( E ) − P ( E ) P ( E | E ) f 1 2 1 2 1 2 gebeurtenissen is: 1 2 1 2 1 (1)elementen Pf de =P ( E1 ∪dat E 2 de ) =systeem P ( E1 ) stochastisch +faalkans P( E 2 ) −een P(functie Eonafhankelijk Hieruit blijkt de dan faalkansen de 1 ∩ Eis 2 ) van zowel Als faalmechanismen zijn geldt van voor de systeem faalkans: = P ( E ) + P ( E ) − P ( E ) P ( E | E )De stochastische (1) 1 2 1 2 1 )onafhankelijk als van een voorwaardelijke kans. afhankelijkheid van het falen van de P = P ( E ) + P ( E ) − P ( E ) P ( E (2)elementen Als de faalmechanismen stochastisch zijn dan geldt voor de systeem faalkans: f 1 2 1 2 Hieruit van zowel de faalkansen van de = EE22)de PP((EE11))P+(faalkans EP2( E | E2 )1 )−een Pf P=( EP1blijkt ()E+1 P∪(dat ) −=systeem P(functie E1 ∩ Eis 2) elementen is van belang. (1) van de als van een voorwaardelijke kans. De stochastische afhankelijkheid van het falen Hieruit functie is van zowel de faalkansen van de = EP1blijkt )(gebeurtenissen P+ (dat EP ()de P) (−Eniet E PfP=(de E+is E− systeem P1 )(PE(faalkans ) P2 (| EE21 )een (2)elementen (2) Als zijn, dan eende ander verhaal. elementen 1 ) van 1onafhankelijk Hieruit blijkt dat2 belang. de 2systeem faalkans eenstochastische functie iszijn vangeldt zowel faalkansen van Stochastische de elementen als vanfaalmechanismen een voorwaardelijke kans. onafhankelijk De afhankelijkheid van het falen van de Als de stochastisch dan geldt voor de systeem faalkans: afhankelijkheid kan bijvoorbeeld voorkomen uit dezelfde belasting en wellicht uit eenvan relatie als van een voorwaardelijke kans. De stochastische afhankelijkheid van het falen de elementen is van Hieruit blijkt dat belang. dedesysteem faalkans een functie iszijn van zowel faalkansen van de elementen met de betrekking sterkte-eigenschappen van de elementen. dat Stochastische de elementen Als stochastisch onafhankelijk dan geldt voor deverhaal. systeem faalkans: defaalmechanismen gebeurtenissen niet onafhankelijk zijn, dan geldt eendeVeronderstel ander elementen is vantot belang. Als de gebeurtenissen zijn, dan geldt een ander verhaal. Stochastische afP = P ( E ) + Pkan ( E 2bijvoorbeeld ) −worden Pniet ( E1 )onafhankelijk Ponderworpen, (voorkomen E 2 )De stochastische (2) als van een voorwaardelijke kans. afhankelijkheid van het falen van de f dezelfde 1 belasting aan dan is voor elk element de faalkans als volgt te afhankelijkheid uit dezelfde belasting en wellicht uit een relatie Als de faalmechanismen stochastisch onafhankelijk zijn dan geldt voor de systeem faalkans: elementen is) van belang. bepalen: P = P ( E + P ( E ) − P ( E ) P ( E ) (2) hankelijkheid kan bijvoorbeeld voorkomen uit dezelfde belasting en wellicht uit een relatie met betrekking tot de sterkte-eigenschappen van de elementen. Veronderstel dat de elementen Als stochastisch f de faalmechanismen 1 2 1 2 onafhankelijk zijn dan geldt voor de systeem faalkans: Als dezelfde de gebeurtenissen niet onafhankelijk zijn, geldtelkeen ander deverhaal. aan belasting worden onderworpen, dandan is voor element faalkansStochastische als volgt te P = P ( E ) + P ( E ) − P ( E ) P ( E (2) met betrekking tot de sterkte-eigenschappen vandan degeldt elementen. Veronderstel dat de elemenf 1 2 1 2 )onafhankelijk zijn Als de) faalmechanismen stochastisch voorendewellicht systeem faalkans: afhankelijkheid uit dezelfde P
P( E 2 ) De in),Waterbeheer/Toetsing dit dan: Stichting Pffaalkans =Toegepast max(Onderzoek Pisis (E Pgeval ( Egeval 2 ) )dan: (historische) kunstwerken De faalkans in1 dit Pf = max(P( E1 ), P( E 2 ) ) WGSE20060117 Stichting Toegepast Onderzoek Waterbeheer/Toetsing (historische) kunstwerken

P = max(P( E ), P( E ) )

WGSE20060117 f 1 Waterbeheer/Toetsing 2 Stichting Toegepast Onderzoek (historische) kunstwerken

P ( E1 )

(7) (7) (7)

bijlage 3

-1-

bijlage 3

-1-

bijlage 3


bijlage - 1 3-

WGSE20060117 Stichting Toegepast Onderzoek Waterbeheer/Toetsing (historische) kunstwerken

bijlage 3

WGSE20060117

(7)

-1-1-

69

Pf = P( E1 ) + P( E 2 )

(4)

Als het falen van het element 1 tevens het falen van element 2 impliceert, dan geldt:


P ( E1 ) P( E 2 | E1 ) = P( E 2 ) P( E1 | E 2 ) = min (P ( E1 ), P( E 2 ) )

(5)

Er geldt immers:

In de gevallen waarbij de afhankelijkheid van de mechanismen van de elementen onbekend ( E1 ∩ Edan ( E ∩ E1 ) tussen de grenzen gegeven door (4) 2 ) ligt de faalkans van P is,P (zoals ditPgeval, E1 | Ein en P ( E 2 | E1 ) = het 2systeem (6) 2) = P( E 2 ) P ( E1 ) en (7): De faalkans is in dit geval dan:

Pf = max(P( E1 ), P( E 2 ) ) Stichting Toegepast Onderzoek Waterbeheer/Toetsing (historische) kunstwerken WGSE20060117

70

(7)

(8) bijlage 3

-1-


71


72


73


74

HISTORISCHE KUNSTWERKEN

Recommend Documents