Inleiding tot het Stappenplan voor de bepaling van de schematiseringfactor
In bijlage B is de schematiseringtheorie kort beschreven, voor een meer uitgebreide beschrijving wordt verwezen naar het achtergrondrapport bij dit TRGS [24]. Op basis van deze theorie is een eenvoudig algoritme ontwikkeld om de benodigde schematiseringfactor voor een specifieke schematiseringsituatie te bepalen. Dit algoritme is gemakkelijk te implementeren in een spreadsheet programma. In de bijlage B is een voorbeeld gegeven. Met dit algoritme is ook een tabel ontwikkeld, waarin benodigde schematiseringfactoren kunnen worden uitgelezen, afhankelijk van specifieke kenmerken van een schematiseringsituatie. Hierbij hoort een werk- wijze, het stappenplan, die verderop in dit hoofdstuk is beschreven.
Met de schematiseringtheorie en het stappenplan wordt eigenlijk een expliciete beschrijving gegeven van het eerder genoemde impliciete afwegingsproces bij de keuze van een basisschematisering. Principieel verschil is dat de ‘impliciete’ afweging altijd tot één keuze voor de aan te houden schematisering moet leiden, waarbij eventuele ongunstiger scenario’s verder worden genegeerd. Maar, zoals al gezegd is de impliciete afweging weinig transparant en het is al een en andermaal gebleken dat verschillende geotechnische ingenieurs op basis van dezelfde infor- matie tot zeer verschillende keuzenkunnen komen (zie o.a. Koelewijn e.a. [29]).
Het gebruik van de schematiseringtheorie en het stappenplan kan eveneens leiden tot verschillende keuzen van de schematisering voor de grondmechanische bere- keningen. Maar, bij elke keuze hoort tevens een schematiseringfactor. Bij een gekozen sterk conservatieveschematisering hoort een schematiseringfactor die kleiner is dan wanneer een minder conservatieve schematisering wordt gekozen.
De mate van conservatisme bij het kiezen van een schematisering voor de grond- mechanische berekeningen en de grootte van de schematiseringfactor zijn dus, tot op zekere hoogte, uitwisselbaar. In het voorbeeld in paragraaf 3.2 zou bij de keuze van scenario S2als uitgangspunt voor de grondmechanische berekeningen een schematiseringfactor van 1,0 horen. Theoretisch zou de schematiseringfactor zelfs nog kleiner kunnen zijn, maar om praktische redenen is het rekenalgoritme zodanig opgezet dat 1,0 de ondergrens is.
Analoog zou, bij de keuze van een optimistische (dus vermoedelijk onveilige) schematisering,theoretisch een zeer hoge schematiseringfactor nodig kunnen zijn. Het is echter zeer twijfelachtig of zo’n keuze nog het predicaat ‘verantwoord schematiseren’ verdient.
Om praktische redenen wordt daarom het bereik van de schematiseringfactor beperkt tot het interval van 1,0 tot ongeveer 1,30. Vinden we bij een bepaalde basisschematisering voor de grondmechanische berekeningen volgens de sche- matiseringtheorie en het stappenplan een hogere schematiseringfactor dan 1,30, dan is debasisschematisering keuze onvoldoende conservatief. Er moet dan een conservatiever basisschematisering worden gekozen. Vinden we, daarentegen, bij een gekozen basisschematisering een schematiseringfactor gelijk aan 1,0, dan is dat een aanwijzing dat deze basisschematisering te conservatief kan zijn. Het valt dan te proberen om een minder conservatief scenario te kiezen, waar een schema- tiseringfactor bij hoort die groter dan 1,0 is (maar kleiner dan 1,30). Mogelijk vertaalt zich dat in voordeel bij het uitvoeren van de toetsing, c.q. het ontwerpen.
De schematiseringfactor is geïntroduceerd in het Addendum bij het TRWG [4], dat tegelijkertijd en in samenhang met de Leidraad Rivieren [1]. In dit addendum wordt gesteld dat voor deze factor de defaultwaarde 1,30 moet worden aangehouden. In het later uitgebrachte Addendum bij de Leidraad Rivieren [2] is nader gespecificeerd dat deze factor op grond van analyses van de gevoeligheden van de schematisering, gereduceerd mag worden, tot minimaal 1,10.
De schematiseringtheorie en het stappenplan geven handvatten voor deze ‘analyses van de gevoeligheden’. Hierbij de volgende opmerkingen:
-
De ondergrens van 1,10 werd ingegeven door verschillende overwegingen.
De eerste was de gedachte dat trendbreuk met het verleden vermeden moest worden, zie het ‘achtergrondrapport bij de LR’[21].Tegelijkertijd met de introductie van de schematiseringfactor zijn namelijk de partiële veiligheidsfactoren voor schuifsterkte bij controleberekeningen van de macrostabiliteit herzien. Dit resul- teerde in een gemiddelde verlaging van die veiligheidsfactoren van 0,05 tot 0,10. Daarnaast moest de procedure om de nieuw ingevoerde schematiseringfactor te bepalen nog geconcretiseerd en theoretisch onderbouwd worden. Er was dus reden voor enige voorzichtigheid.
Met de inmiddels ontwikkelde onderbouwde procedure om de schematisering- factor te bepalen is er vanuit theoretisch oogpunt geen enkele reden meer om vast te houden aan de ondergrens van 1,10.
Door de werkgroep ENW Techniek is (in de vergadering op 31 augustus 2012) besloten de ondergrens van 1,10 te vervangen door de theoretisch logische ondergrens van 1,0. Dit geldt zowel bij het ontwerpen van nieuwe dijken of dijkversterkingen als voor het toetsen van bestaande dijken i het kader van de periodieke veiligheidstoetsing.
-
In het addendum bij de LR [2] wordt gesteld dat bij toepassen van de bovengrens van de schematiseringfactor van 1,30 er geen gevoeligheidsanalyse of andere technische verantwoording gevraagd om de gekozen basisschematisering te onder- bouwen. Alleen wordt de eis gesteld dat dit een ‘normale veilige schematisering’ is. De gedachte bij het opstellen van dit addendum was dat een schematisering- factor van 1,30 voldoende waarborgen biedt om eventuele onzekerheden (mogelijke ongunstiger scenario’s) te verdisconteren.
In het stappenplan is dit overgenomen (zie stap 2, paragraaf 3.3.3). Echter, een ‘normale veilige schematisering’is een vaag en moeilijk concreet te omschrijven begrip. In feite is de schematiseringanalyse met het stappenplan juist mede bedoeld om hier invulling aan te geven. Een mogelijke uitkomst van de analyse van het stappenplan is immers dat de benodigde schematiseringfactor groter dan 1,30 is. In dat geval moet de keuze van de basisschematisering worden aangepast.
Om die reden is het aan te bevelen altijd het stappenplan te gebruiken om te controleren of de gekozen basisschematisering voldoet, ook wanneer geen reductie van de schematiseringfactor wordt beoogd.
-
Het addendum heeft alleen betrekking op het faalmechanisme macro-instabiliteit van dijktaluds. Het oorspronkelijke stappenplan [5] is daarom ook helemaal
toegespitst op dit faalmechanisme. Echter, bij het opstellen van schematiseringen voor de analyse van andere grondmechanische faalmechanismen speelt schema- tiseringonzekerheid een even belangrijke rol. Hoewel in de uitwerking verschil- lend, is de theorie en het stappenplan ook hiervoor relevant. Vooralsnog is alleen de uitwerking voor het faalmechanisme ‘opbarsten en piping’ beschikbaar. Om die reden worden, in de laatste paragraaf van dit hoofdstuk, aanwijzingen gege- ven voor het toepassen van het stappenplan bij dit faalmechanisme. Aanbevolen wordt om dit in het toetsinstrumentarium over te nemen. Voor andere grond- mechanische faalmechanismen bij dijken, bij dijken met constructie-elementen of bij kunstwerken bestaan nog geen uitwerkingen. Bepleit wordt om dit op te pakken in de SBW onderzoeksprogrammering.
-
Een schematiseringfactor geldt in beginsel voor een sectie van de dijk, waarvoor het dwarsprofiel waarvoor die factor is afgeleid, representatief is. De schematise- ringfactor mag worden toegepast voor meerdere secties binnen een dijkvak, indien de kenmerken van deze secties ‘grosso modo’ passen bij de kenmerken van de sectie waarvoor de schematiseringfactor is afgeleid, dus de gehanteerde basisschematisering van de bodemopbouw, geometrie, waterspanningen en de beschouwde mogelijke afwijkingen. Indien de kenmerken substantieel afwijken, dient de schematiseringanalyse voor de betreffende secties opnieuw te worden uitgevoerd en de schematiseringfactor opnieuw te worden bepaald.
