Rekenfases in eindige elementenberekening
De berekening van de stabiliteitsfactor van een waterkering met de EEM-methode wordt opgebouwd uit een aantal rekenfases. Het doel van deze rekenfases is een spanningssituatie te creëren die zo goed mogelijk de werkelijk aanwezige situatie benaderd, waarbij onderscheid kan worden gemaakt naar waterspanningen en effectieve (horizontale en verticale) spanningen. Daarna wordt door het uitvoeren van een sterkte-reductie berekening uiteindelijk de maatgevende stabiliteitsfactor (MSFdoorgaand bezwijken) voor deze situatie tegen geotechnisch bezwijken bepaald.
Wat betreft de aan te brengen fasering in de eindige elementenberekening kan er onder- scheid worden gemaakt in drie verschillende rekenfases, gekenmerkt door het type van de berekening. Dat zijn de begintoestand, de belastingen en de sterkte-reductie, als volgt:
Initiële situatie (STAP 6):
-
opbouw van de dijk zonder eigen gewicht met een horizontale freatische lijn gelijk aan het polderpeil;
-
aanbrengen eigen gewicht van de dijk;
-
aanbrengen van de freatische lijn met hydrostatische waterspanningen;
Belastingfase (STAP 7):
-
aanbrengen van het waterspanningsbeeld behorende bij gemiddelde omstandigheden;
-
aanbrengen van de constructieve elementen en bijbehorende freatische lijn.
-
aanbrengen van het waterspanningsbeeld behorende bij het Toetspeil (maatgevende buitenwaterstand met mogelijk opdrijfpotentiaal);
-
aanbrengen van de verkeersbelasting op de dijk.
Toetsfase / sterkte-reductie berekening (STAP 8)
-
wisselen van materiaalparametersets;
-
uitvoeren van de sterkte-reductie berekening.
Deze drie verschillende rekenfases, die ieder afzonderlijk uit enkele subfases kunnen bestaan, worden in meer detail in paragraaf 5.2, paragraaf 5.3 en paragraaf 5.4 beschreven.
Belastinggeschiedenis en spanningsopbouw
De opbouw van de analyse dient zoveel mogelijk de echte geschiedenis van de dijkopbouw te volgen. Dit is vooral van belang voor de optredende vervormingen – het niet-lineaire gedrag van grond maakt dat het gedrag in een analyse gevoelig is voor (veranderingen van) de verhouding tussen horizontale en verticale spanningen – en daarmee van invloed op de constructieve elementen in de dijk.
Het verdient de voorkeur om, zeker als de berekende vervormingen van belang zijn, de beginspanningen en de belastingen stapsgewijs aan te brengen. Een niet-lineaire berekening loopt gemakkelijker als de veranderingen per stap klein zijn. Bovendien geven kleine stappen meer inzicht in de mogelijk kritische aspecten van de berekening. In de rekenfases is aangegeven hoe de spanningsopbouw dient plaats te vinden.
N.B. Doordat in het Hardening Soil model in PLAXIS de grondstijfheid spanningsafhankelijk is, zal bij toepassing hiervan een meer waarheidsgetrouwe opbouw van het te toetsen spanningsbeeld kunnen worden bereikt dan met het Mohr-Coulomb model in PLAXIS.
Er wordt tijdens de belastingopbouw uitgegaan van een hydraulische begintoestand met een freatische lijn gelijk aan het polderpeil. De splitsing in de beginspanningen en belastingen komt voort uit het gegeven dat de beginspanningen altijd gedraineerd zijn. De belastingen daarentegen kunnen zowel gedraineerd als ongedraineerd worden beschouwd.
