Falen door het faalmechanisme sterkte of stabiliteit treedt op wanneer de belastingen dusdanig groot worden dat het kunstwerk (of delen ervan) bezwijkt, of dat het kunstwerk instabiel wordt (kantelen, verzakken, verschuiven) en er vervolgens zoveel water instroomt dat dit leidt tot substantiële schade en/of slachtoffers (overstromingsgevolgen). Afhankelijk van het type constructie, de locatie en de overige functies naast water keren, kan een overstroming optreden ten gevolge van verschillende belastingsituaties. In het algemeen is de hoogwaterbelastingsituatie dominant voor overstromingsgevolgen. Het aantal andere belastingsituaties met dezelfde gevolgen is meestal beperkt, zodat in de komende artikelen (zie gerelateerde artikelen) enkel de fenomenologische beschrijving in de hoogwatersituatie wordt uitgewerkt. In Figuur 1 is het bijbehorende faalproces opgenomen. In een ontwerpverificatie of beoordeling dient echter wel te worden nagegaan of andere belastingsituaties relevant zijn om mee te nemen, zoals aanvaren in dagelijkse situaties.

Falen door aanvaren

In eerdere WBI-schematiseringshandleidingen van sterkte en/of stabiliteit werd falen door een aanvaring uitgebreid behandeld als belastingsituatie. In deze Technische leidraad is dat niet het geval, enerzijds omdat de kans op falen door een aanvaring in de meeste gevallen zeer klein is en anderzijds omdat het bepalen van een realistische faalkans zeer veel moeite kost. Over het algemeen is er te weinig data om de belastingparameters realistisch te kunnen kwantificeren en vraagt realistisch modeleren van de sterkte (EEM-berekeningen) het betrekken van specialistische kennis, wat een grote investering is en waarvan het resultaat ook nog bewerkelijk is. In de praktijk blijkt dat men hier vaak aan voorbijgaat, wat resulteert in zeer conservatieve faalkansen. Het lijkt daarom verstandig om met stakeholders een kwalitatieve inschatting te maken of aanvaren een reëel risico is en vervolgens te bepalen of deze door maatregelen kan worden verkleind óf dat gekozen wordt voor een projectmatige aanpak, waarbij data wordt genereerd en sterktemodellen worden opgezet.

Falen ten gevolge van bezwijken waterkerende constructieonderdelen (STCO)

Deze paragraaf beschrijft het falen als gevolg van het bezwijken van de waterkerende constructieonderdelen in de hoogwaterbelastingsituatie. De onderstaande foutenboom in woorden volgt het faalproces in Figuur 1.

Falen treedt op als:

(1) Zich een hoogwater aandient

EN (2) Er als gevolg hiervan dusdanig grote belastingen optreden dat de sterkte van de waterkerende constructieonderdelen niet meer toereikend is en deze bezwijken. Een groot volume water stroomt nu binnen.

EN (3a) De bodembescherming achter het kunstwerk bezwijkt, waarna ontgrondingskuilen in de (niet meer beschermde) ondergrond ontstaan. Het kunstwerk verliest zijn standzekerheid (bezwijkt) met als gevolg een voortschrijdende bres in de waterkering en substantiële schade en/of slachtoffers (overstroming).^[1]

OF (3b) Het kunstwerk behoudt haar standzekerheid en blijft staan, maar het instromend volume door de constructie ten gevolge van het bezwijken van de waterkerende onderdelen kan niet worden geborgen in het achterliggende (water)systeem zonder dat dit leidt tot substantiële schade en/of slachtoffers (overstroming).

Het komt erop neer dat falen optreedt als de verval- en golfbelasting dusdanig oploopt dat, bij een (deels) gesloten kunstwerk, de keermiddelen bezwijken en er ongewenst water binnenstroomt. Vervolgens leidt dit instromende debiet tot overschrijding van het beschikbare kombergende volume, al dan niet inclusief bezwijken van het kunstwerk en eventuele bresgroei.

Falen ten gevolge van instabiliteit constructie en grondlichaam (STCG)

Deze paragraaf beschrijft het falen als gevolg van instabiliteit van constructie en grondlichaam in de hoogwaterbelastingsituatie. De onderstaande foutenboom in woorden volgt het faalproces in Figuur 1.

Falen treedt op als:

(1) Zich een hoogwater aandient

EN (4) Er als gevolg hiervan dusdanige belastingen op het kunstwerk en het aansluitende grondlichaam optreden dat instabiliteit in de vorm van verticaal of horizontaal verplaatsen dan wel kantelen optreedt. De instabiliteit leidt tot bezwijken van grote delen van de constructie en verlies van standzekerheid, wat weer leidt tot het optreden van een voortschrijdende bres in de waterkering en substantiële schade en/of slachtoffers (overstroming).

Het komt erop neer dat falen optreedt als de vervalbelasting dusdanig oploopt dat, bij een (deels) gesloten kunstwerk, het gehele kunstwerk instabiel wordt en vervolgens bezwijkt en er ongewenst water binnenstroomt. Vervolgens leidt dit instromende debiet tot overschrijding van het beschikbare kombergende volume.

^[1] In sommige gevallen kan het na het ontstaan van ontgrondingskuilen en verlies van standzekerheid gebeuren dat er toch geen voortschrijdende bres ontstaat, omdat het kunstwerk bijvoorbeeld volledig is ingebed in harde kadeconstructies. In dat geval komt de situatie overeen met 3b. Vanuit de primaire functie van het kunstwerk zal een dergelijke benadering bij het ontwerp echter niet gewenst zijn. In geval van een beoordeling/toetsing vanuit waterveiligheid kan het wel worden gebruikt om aan te tonen dat wordt voldaan aan de eisen.