20201027 - Bijeenkomst 2020-02

 1. Introductie door Joost van der Schrier

Joost heet de ruim 50 deelnemers welkom. Doel van de bijeenkomst is het onderling delen van ervaringen door gebruikers van de POVM Publicaties en het daarbij ook identificeren van tekortkomingen en kansen.  Het verslag komt beschikbaar op het POVM gebruikersplatform. Daar zijn ook actuele vragen & antwoorden en actuele kennisdocumenten te vinden, die - waar mogelijk - al hulp bieden op onderdelen waar de POVM publicaties vooralsnog tekort schieten.

2. Beoordeling van langsconstructies op het traject Mastenbroek-Zwartewater door Peter Hopman

Het door WDOD beoordeelde normtraject 10-1 tussen Genemuiden en Zwolle betreft een oude Zuiderzeedijk bestaande uit klei die ligt op veen. Op dit traject bevinden zich langsconstructies op 15 locaties. Dat zijn ofwel kades bij havens, ofwel kades langs het kanaal ofwel stabiliteitsverhogende damwanden ter plaatse van bebouwing.

• In fase 1 kon al voor elf locaties worden vastgesteld dat er geen nadere analyse nodig is.
  • Voor twee kadewanden was de veiligheid duidelijk onvoldoende, omdat  de actuele bodemligging veel dieper is dan de ontwerpwaarde.
  • Voor zes wanden kon een noodzakelijke bijdrage aan binnen- of buitenwaartse stabiliteit van de dijk worden uitgesloten op grond van het (uit het archief achterhaalde) oorspronkelijke ontwerpdoel, of op grond van een eenvoudige geometrische toets met aangenomen restprofiel na bezwijken van de kade.
  • Voor drie wanden werden de oorspronkelijke ontwerpuitgangspunten als zeer robuust beoordeeld.

• In fase 2 is voor vier locaties een 'toets op maat' uitgevoerd, op basis van de PPL en PPE. Als voorbeeld behandelt Peter de locatie 'Stadskolk Zwolle'. De grillige grondopbouw met erosiegeul is daar over een lengte van 200 meter in kaart gebracht met sonderingen en (hand)boringen, waaruit een conservatieve schematisering is afgeleid. De grondparameters zijn bepaald door resultaten van een eigen lokale proevenverzameling te vergelijken met een door WSRL op basis van een regionale verzameling opgestelde materiaaltabel. Gebaseerd op labproeven is in de dwarsdoorsnede een verlopend POP veld toegepast. De controles op  constructieve sterkte en geotechnische stabiliteit bleken te voldoen. De berekende vervormingen zijn goedgekeurd met hulp van aanvullende 'op maat' controles op ongewenste gevolgen.
  
  Op de volgende drie onderdelen bleek het niet mogelijk om de in de PPE genoemde randvoorwaarden precies te volgen.
  
  • Om oppervlakkige afschuivingen te voorkomen was het nodig om bovenin de toplaag van het talud een (niet-fysische) cohesie van 10 kPa toe te passen, terwijl de PPE aangeeft dat maximaal 2 kPA toelaatbaar is.
  • Evenzo  bleek het in de opdrijfzone voor een stabiele berekening ook nodig om op het grensvlak tussen zand en deklaag zo'n 10 kPa effectieve spanning te laten resteren, terwijl de PPE een maximum van 2 kPa noemt. 
  • De vereiste vergelijking met een glijvlakberekening voor een situatie zonder damwand leidt wel tot een glijvlak met ongeveer gelijke ligging. Het verschil in de stabiliteitsfactor was minder dan 10 %,  maar meer dan het door de PPE genoemde maximum van 6 %.

Concluderend geeft Peter de volgende aanbevelingen voor de PPL/PPE:

• Voor de initiele beoordeling: (1) een eenduidige methodiek voor het uitfilteren van locaties waar geen berekening nodig is; (2) een aanscherping van de definities voor 'Faalkans Verwaarloosbaar' en 'Veiligheid Voldoende'.
• Voor de eindige-elementenanalyses: (3) een default materiaaltabel voor verschillende grondsoorten; (4) een uitweg wanneer het niet mogelijk blijkt om het verschil met een glijvlakberekening tot maximaal 6 % te beperken.

Discussie:

Naar aanleiding van vragen van Andries van Houwelingen vertelt Peter dat het geschematiseerde restprofiel voor de geometrische toets is bepaald op basis van 'expert judgement' en dat  de robuustheid van de drie direct goegekeurde wanden is bepaald op basis van de in het ontwerp gebruikte waterstand en bodemopbouw. Rens Servais herkent uit eigen ervaring de numerieke problemen bij lage effectieve spanning in de opdrijfzone. In de eerste bijeenkomst suggereerde Rens daarom al om werkbare aanpakken/oplossingen tussen projecten te gaan delen.

In de Chat vraagt Jan Peter de Vries naar de invloed van de toegepaste (niet-fysische) oppervlakkige taludversterking (via cohesie) op de gevonden glijvlakligging. Arny Lengkeek geeft in de Chat aan dat de verschillen in stabiliteitsfactoren tussen PLAXIS en D-Stability naar zijn ervaring groter zijn bij ondiepe glijvlakken, omdat de verschillende definitie van grensspanning (in D-Stability op basis van verticale spanning en in PLAXIS op basis van  de grootste hoofdspanning) dan meer invloed heeft. Arjan Galema vraagt ten slotte om in de PPE meer aandacht te geven aan het voorkomen van oppervlakkige afschuivingen in de eindige-elementenberekening.

3. Omgaan met faalkans buitenwaartse stabiliteit door Dirk Goeman

Dirk behandelt als voorbeeldgeval het definitieve ontwerp van een dubbele damwand (in de binnen- en buitenkruin)  op de locatie 'Hazelaarplein West', binnen de versterking Vianen-Oost (Lekdijk).  Voor de wand in de buitenkruin gaat hij in op de bepaling van de maximaal toelaatbare faalkans voor buitenwaartse instabiliteit. En meer specifiek op de daarbij aan te houden voorwaardelijke kans op overstroming na het optreden van buitenwaartse stabiliteit.   Hoe groter deze voorwaardelijke kans, hoe groter namelijk de partiële factor waarmee de grondsterkte gereduceerd moet worden (de 'schadefactor').  De voorwaardelijke kans wordt mede bepaald door de kans op een tweede hoogwater binnen de hersteltijd.

Volgens het OI2014  kan voor de voorwaardelijke kans standaard 0,1 worden aangehouden, maar mag daarvan onderbouwd worden afgeweken. Dit geldt zowel voor gronddijken als voor constructief versterkte dijken. Voor de gronddijk langs de Lek gebruikt WSRL daarom een waarde 0,001. Voor verankerde stabiliteitswanden is deze waarde echter te gunstig, omdat de hersteltijd in geval van een stabiliteitswand groter zal zijn. Wanneer een stabiliteitswand als vervangende kering moeten fungeren geldt als bovengrens een voorwaardelijke kans gelijk aan 1.

Onder andere vanwege nog ontbrekende handvatten in de PPL/PPE zijn (tijdrovende) variatiestudies nodig voor een zorgvuldig ontwerp. Voor het voorbeeldgeval zijn daarbij onder andere de volgende twee scenario's doorgerekend:

1. Een mogelijke buitenwaartse instabiliteit door een beperkte val van de buitenwaterstand (2m), in combinatie met een voorwaardelijke kans op overstroming na buitenwaartse instabiliteit gelijk aan 1;
2. Een mogelijke buitenwaartse instabiliteit door een grotere val van de buitenwaterstand (4,5m) met een voorwaardelijk kans op overstroming na buitenwaartse instabiliteit gelijk aan 0,1.

Geval 2 (met minder grondsterktereductie, maar met meer belasting door verlaging van buitenwaterstand) blijkt in het voorbeeldgeval maatgevend voor de krachten en momenten.

Concluderend geeft Dirk als aanbeveling om buitenwaartse stabiliteit meer aandacht te geven in de PPL en PPE, in de vorm van aanwijzingen en voorbeelden. Daarbij noemt hij specifiek de volgende aspecten:

• De bepaling van de aan te houden voorwaardelijke faalkans en de daarvoor toepassen van scenario's met betrekking tot het verloop van de buitenwaterstand;
• Het aan te houden verloop van de waterdrukken bij de verschillende  te beschouwen scenario's voor het verloop van de buitenwaterstand;
• Het in rekening te brengen restprofiel na het optreden van buitenwaartse instabiliteit.

Discussie:

• Andries van Houwelingen (in het voorbeeldgeval betrokken bij het voorontwerp) bevestigt dat de keuze voor de geometrie van het restprofiel veel invloed heeft op de keuze voor de locatie van de damwand.
• Helle Larsen vraagt in hoeverre het KPR memo met betrekking tot buitenwaartse stabiliteit toepasbaar is. Dirk geeft aan dat de daarin opgenomen gedachte via de twee beschouwde scenario's pragmatisch is ingevuld.
• Helle Larsen vraagt of de dubbele damwand niet als een samenwerkende kistdam zou moeten worden beschouwd. Dirk antwoordt dat bij het in rekening brengen van samenwerking tussen de wanden doorgaans een stijve kistdamvulling wordt toegepast, wat hier niet het geval is.
• Naar aanleiding van een vraag van Mark Post bevestigt Dirk dat het opnemen van aanwijzingen en voorbeelden ook voor kistdammen zeer wenselijk is.

4. Risicogestuurd beoordelen en ontwerpen van langsconstructies  door Herm-Jan Wolters

Herm-Jan behandelt zijn ervaringen bij zowel het beoordelen (casus Sliedrecht-Kinderdijk) als bij het ontwerpen (casus dijkversterking Stad Tiel).

De casus voor het beoordelen betreft het deeltraject Sliedrecht-Kinderdijk, dat ligt  binnen normtraject 16.2. In dit deeltraject bevinden zich 28 locaties met langsconstructies. Net zoals eerder al gepresenteerd door Peter Hopman is gebruik gemaakt van een getrapte aanpak, om van een eenvoudige en groffe risico-inschatting, via aanscherping voor risicovolle objecten, stapsgewijs te komen tot een  beperkt aantal locaties waarvoor een herberekening op basis van PPL/PPE nodig is. Bij de risico-inschatting is zowel gekeken naar kans als naar gevolg. Uit deze risico-inschatting volgt dat 19 locaties een laag risico hebben, 6 locaties een gemiddeld risico en 3 locaties een hoog risico. Van de 6 locaties met gemiddeld risico konden 3 locaties vervolgens worden doorgeschoven naar de klasse met laag risico, na aanscherping door vergelijking van ontwerprandvoorwaarden. Vier van deze locaties zijn vervolgens doorgerekend en twee locaties zijn beschouwd als daarmee vergelijkbaar. Uiteindelijk zijn zo alle locaties goedgekeurd.  Ter illustratie behandelt Herm-Jan twee gevallen, die beiden niet direct  worden behandeld in de PPL en PPE.

• Een damwandconstructie met schoorpalen in plaats van ankers. De schoorpaal leidt tot trek in de damwand. Vanwege de vervormingsgevoeligheid is deze constructie doorgerekend met een 'Updated Mesh' analyse. De vervormingen zijn beoordeeld met 'op maat' controles op ongewenste gevolgen.
• Een zelfstandig kerende L-wand op palen. Volgens de initiele berekening overschrijden de paalkopmomenten de toelaatbare waarde. Daarom is aanvullend ook de situatie beschouwd waarin de paalkop geen moment meer kan overbrengen, maar nog wel dwarskracht. De vervormingen blijken in dat geval nog steeds acceptabel, waardoor alsnog goedkeuring mogelijk is.

Conclusie voor wat betreft beoordelen is dat de toegepaste stapsgewijze aanpak (eenvoudig waar het kan, gedetailleerd waar het moet) loont. Aanbeveling is daarbij om archiefonderzoek en gebiedskennis in de eerste stappen maximaal te benutten. En om een herberekening volgens PPL/PPE alleen in te zetten als laatste mogelijkheid.

De casus voor het ontwerpen betreft de dijkversterking bij stad Tiel. Herm-Jan licht een aantal onderwerpen uit die in  de PPL/PPE nog onvoldoende aandacht krijgen.

• In de verkenningsfase zijn volledige berekeningen volgens de PPL/PPE nog een veel te grof geschut. Daarvoor is bij Stad Tiel een pragmatisch stappenplan gebruikt. Het is wenselijk om een dergelijk stappenplan ook in de PPL op te nemen.
• Het meenemen van damwandplasticiteit beïnvloedt in dit geval (met groot restprofiel) de geotechnische stabiliteit significant. Dit is (alleen) van belang wanneer de schematiseringsfactor veel groter is dan 1.
• Het voor zand toepassen van 'Hardening Soil Small Strain' in plaats van 'Hardening Soil' levert in dit geval significant gunstigere snedekrachten op.
• De invloed van 3D effecten is beoordeeld voor een locatie met een inundatiekanaal dat zich bevindt aan binnenzijde van een slinger in de dijk. Hiertoe is een vergelijking uitgevoerd van een (in Excel opgebouwde) PLAXIS 3D berekening met twee PLAXIS 2D berekeningen. Nabij het inundatiekanaal blijken de (gunstige) 3D effecten significant.

Aanbevelingen voor wat betreft ontwerpen zijn:

• dat in de PPL ook aandacht nodig is voor de verkenningsfase;
• dat nader onderzoek gewenst is naa de invloed van wandplasticiteit op geotechnische stabiliteit;
• dat nader onderzoek gewenst is naar toepassing van Hardening-Soil Small-Strain als alternatief voor 'Hardening Soil';
• dat nader onderzoek gewenst is naar het inzetten van 3D analyses ter verficatie of vervanging van 2D analyses.

Discussie:

• Mark Post wijst er op dat 3D ontwerpen zou betekenen dat beoordelingen in de toekomst ook 3D zullen moeten plaatsvinden.
•  Andries van Houwelingen vraagt zich af of de dwarskracht bij de palen onder de L-wand wel voldoet. Volgens Herm-Jan is dit wel het geval.
• Andries onderschrijft de ervaring dat de aanname van elasticiteit in de damwand kan leiden tot overschatting van de geotechnische stabiliteit.
• Arny Lengkeek wijst er op dat voor absolute vergelijkingen ook moet worden gekeken naar verschillen tussen 2D en 3D vanwege verschillende elementennetten en elementtypes. Dat kun je doen door een 2D doorsnede ook eens in 3D te modelleren.

In de Chat vraagt Dirk Goeman nog of de paalkoppen initieel ingeklemd waren en bevestigt ook Rens Servais dat het wenselijk zou zijn om nader aandacht te geven aan het elasto-plastische gedrag van damwanden.

5. Opvolging 1e gebruikersbijeenkomst door Marcel Visschedijk en Helle Larsen.

Marcel vat samen wat er in de 1e gebruikersbijeenkomst is langsgekomen en wat daar sindsdien mee is gebeurd. De gegeven vragen zijn opgenomen in de 'Vragen en Antwoorden' en waar mogelijk ook al  van antwoord voorzien. Voor zakkende grond op ankers wordt het opstellen een kennisdocument voorzien. Alle onderwerpen waar nader onderzoek nodig proberen we (met nog te mobiliseren ondersteuning vanuit de waterschappen) onder te brengen op de 'Kennis & Innovatie Agenda' (KIA) van het HWBP  en/of op de onderzoeksagenda van RWW-WVL.  Hier komen we in de 3e bijeenkomst op terug. Daarna gaat Helle nog in op twee vragen waarvoor een antwoord nog niet beschikbaar is (effect van ankeruitval, staffelen van wanden).