Zetting - Faalmechanismen

Zetting

• Zetting (of verticale vervormingen), als gevolg van zetting van de ondergrond en klink van het ophoogmateriaal;
• Horizontale vervormingen in, onder en naast de dijk; de vervormingen kunnen leiden tot belasting van constructies in en nabij de waterkering zoals leidingen en funderingen van gebouwen (§ 5.2.4).

Zetting kan als een faalmechanisme van de waterkering worden beschouwd als wordt bedacht dat bij een te grote zetting van de kruin in de loop van de tijd overlopen kan ontstaan of een grotere hoeveelheid overslag kan optreden dan waarop de sterkte van het binnentalud is gedimensioneerd.

Als men verwacht dat de horizontale deformaties beperkt zullen blijven, wordt aanbevolen de zettingen te berekenen met de methode zoals beschreven in § 4.3. De benodigde samendrukkingsconstanten kunnen worden bepaald uit samendrukkingsproeven. Voor wat betreft de keuze van de te hanteren ontwerpwaarden kan het volgende worden opgemerkt.

Kruin

De kruindaling van grondconstructies zal niet als gemiddelde bekend moeten zijn, maar als maximaal bedrag van een aantal punten, omdat geen enkel punt beneden de dijktafelhoogte mag dalen. Daarom zou in principe moeten worden gerekend met de karakteristieke waarden voor de samendrukkingscoëfficiënten en de bijbehorende materiaalfactoren.

Indien de zettingen gedurende de uitvoeringsperiode worden geobserveerd door middel van zakbaken, zodat het mogelijk is de in de ontwerpfase berekende overhoogte gedurende de uitvoeringsfase bij te stellen, mag met de rekenkundige gemiddelde waarde van de samendrukkingsconstante worden gewerkt.

Het profiel van grondconstructies moet gedurende een onderhoudstermijn van 50 jaar in stand blijven. Daar zetting een tijdsafhankelijk proces is, dienen de zettingsberekeningen daarop te worden afgestemd. De totale zetting wordt berekend, dat wil zeggen: de primaire zetting die optreedt gedurende de hydrodynamische periode plus de secundaire zetting over een periode van 50 jaar (zie § 4.3.8). In de berekeningen moet het extra gewicht worden verdisconteerd van de overhoogte die nodig is om de voorspelde zetting te compenseren.

Een deel van de zetting treedt reeds op tijdens de uitvoering. Afhankelijk van de duur van de consolidatie (de hydrodynamische periode) en de fasering van de uitvoering en de eventueel toegepaste grondverbeteringstechniek kan hier in de ontwerpfase een verwachting voor worden uitgesproken.

Glooiing en bermen

Behalve de zetting van de kruin is het ook van belang inzicht te hebben in de te verwachte zetting van andere punten in het dwarsprofiel van het grondlichaam, denk bijvoorbeeld aan zetting van de glooiing en bermen. Bij de aanleg van een nieuwe grondconstructie op een maagdelijke vlakke ondergrond speelt het probleem dat in ieder punt van het dwarsprofiel de belastingtoename op de ondergrond (en die bepaalt mede de zetting) anders is. Bij grondverbetering is het probleem nog complexer, daar het nieuwe profiel naast en gedeeltelijk over het oude profiel wordt gelegd. Voor dat geval is in ieder punt van het dwarsprofiel behalve de belastingtoename ook de initiële spanningstoestand anders. In de berekeningen kan hiermee rekening worden gehouden.

Voor de bepaling van het tweedimensionale gedrag van grond is de eindige elementen methode een nuttig hulpmiddel. De meeste voor de praktijk beschikbare programma’s gebruiken elastoplastische grondmodellen. Het gebruik van een eindig elementen model vereist ervaring en geotechnische kennis voor wat betreft de parameterkeuze, de schematisatie en de interpretatie van de resultaten (zie ook § 4.3).

Restzetting

Naast de totale zetting van de kruin, is met name inzicht in de te verwachte restzetting van belang. Restzetting is de te verwachte zetting met inbegrip van kruip na het gereedkomen van de dijkverzwaring. Zeker bij een snelle uitvoeringstermijn kan deze restzetting groot zijn. Ongelijke restzetting in het dwarsprofiel van de glooiing zal in het algemeen zeer ongewenst zijn (denk bijvoorbeeld aan spleetbreedte en klemkracht tussen de harde elementen van de bekleding).

In voorkomende gevallen kan afhankelijk van de mogelijkheden het toepassen van verticale drainage (versnelling van het zettingproces) of het verlengen van de uitvoeringsperiode worden overwogen. Zelfs kan de tracékeuze door dit aspect worden beïnvloed. Een buitenwaartse versterking met een geheel nieuwe glooiing is in dit verband problematischer dan een binnenwaartse versterking waarbij ter plaatse van de bestaande glooiing geen of nauwelijks zetting plaatsvindt.

De werkelijke zettingen kunnen afwijken van de berekende zettingen. Het is daarom zinvol de zettingen vanaf het aanbrengen van de ophogingen te blijven volgen met behulp van zakbaken. Het is dan gebruikelijk om kort voor het aanbrengen van de laatste ophoging de zetting opnieuw te voorspellen, maar nu aan de hand van de verkregen zakbaakgegevens. Voor het geven van een juiste zettingsprognose zijn naast de zakbaakgegevens ook gegevens nodig over het verloop van de waterspanningen. In hoofdstuk 10 wordt nader ingegaan op deze uitvoeringsbegeleiding.

Klink

De te verwachte klink van vers aangebrachte grond is slechts bij benadering te bepalen. Voor de klink van klei wordt een waarde van 10% van de ophoging aanbevolen. Bij zorgvuldige uitvoering en verdichting kan deze waarde worden teruggebracht tot 5%. Bij toepassing van ongerijpte klei dienen veel hogere percentages te worden aangehouden. Overigens valt het gebruik van niet volledig gerijpte klei sterk te worden ontraden, bijvoorbeeld in verband met ongewenste scheurvorming (zie verder Ref. Technisch Rapport Eisen klei voor dijken). Voor de klink van zandophogingen wordt dikwijls een waarde van 5% gehanteerd, maar bij een goede verdichting is deze klink verwaarloosbaar klein, zeker in vergelijking met de zettingen van de ondergrond.

Indien het zand door middel van spuiten in het werk is gebracht (en niet meer wordt geroerd) kan van een klinkpercentage van enkele procenten worden uitgegaan.

Bodemdaling

Bodemdaling treedt op door oxidatie van organische bestanddelen in bijvoorbeeld veen. Een bijzondere vorm van verticale vervorming kan bodemdaling door wateronttrekking (bijvoorbeeld het aanpassen van het polderpeil) of winning van delfstoffen zijn. Effecten hiervan kunnen dermate grote vormen aannemen dat, als dit is te voorzien, het noodzakelijk is deze mee te nemen bij de vaststelling van de aanleghoogte van het grondlichaam.

Een concreet geval is de bodemdaling in de Provincie Groningen. Hier vindt sinds 1963 aardgaswinning plaats waarvan de invloed (in de vorm van bodemdaling) zich voordoet tot onder de zeedijk. Gebaseerd op de meest recente gasproductieverwachting voor het Groningerveld, wordt voorzien dat omstreeks het jaar 2050 de bodemdaling als gevolg van gaswinning in het centrum van het veld een waarde in de orde van 40 cm zal bereiken. Ter plaatse van de zeewering betekent dit bijvoorbeeld bij Delfzijl een zakking van circa 30 cm.

De prognoses worden per 5 jaar op grond van metingen geactualiseerd en openbaar gemaakt. De prognoses houden géén rekening met andere vormen van maaivelddaling. Indien bijvoorbeeld een polderpeil wordt verlaagd om de gevolgen van bodemdaling voor de drooglegging van landbouwgronden te compenseren, wordt met de extra daling die daarvan het gevolg is, géén rekening gehouden. Hoewel meestal van geringe invloed wordt erop gewezen dat de bodemdaling óók consequenties heeft voor de stabiliteit van het grondlichaam bij maatgevende omstandigheden.