STAP 6: Genereren van initiële situatie - Uitvoeren eindige elementen analyse

Het initialiseren van de beginspanningen gebeurt door een eigen gewichtsberekening. In de eindige elementenberekening wordt het eigengewicht gestuurd met multipliers. In alle stappen van de initiële situatie moet worden uitgegaan van parameterset M1 met niet-associatieve karakteristieke waarden zoals in paragraaf 4.2.3 bepaald.

Tabel 5.1 Overzicht rekenfases initiële situatie (STAP 6)

STAP 6a – Genereren initiële waterspanningen

In deze stap worden de initiële waterspanningen gegenereerd uitgaande van een freatische lijn gelijk aan het horizontale polderpeil (PL0). Hierbij kan met een eventuele opbolling van de freatische lijn in het dijklichaam rekening worden gehouden, maar dient geen rekening te worden gehouden met de potentiaal in de diepe lagen. Ook voor deze lagen wordt uitgegaan van een hydrostatisch waterspanningverloop.

STAP 6b – Genereren effectieve spanningen door eigen gewicht

In deze stap worden de effectieve spanningen als gevolg van het eigen gewicht van de dijk aangebracht. Het gewicht van de dijk, en eventueel van ophogingen, bepalen het spannings- niveau in de ondergrond. Op het eigen gewicht wordt geen belastingfactor gezet, omdat dit zowel in positieve als negatieve zin de berekende stabiliteitsfactor kan beïnvloeden. Bij het

eigen gewicht dient met het verzadigde volumegewicht en het onverzadigde volumegewicht van de ondergrond rekening te worden gehouden. Het eindige elementen programma kiest op basis van de waterspiegel in een materiaalgroep of er met het verzadigde dan wel met het onverzadigde eigen gewicht wordt gerekend.

Horizontale spanning; overconsolidatie ratio

De beginspanningstoestand vormt een belangrijk onderdeel van een niet-lineaire eindige elementenberekening. Van belang bij het aanbrengen van het eigen gewicht is dan ook dat de juiste horizontale spanning wordt opgebouwd. De mate van opspanning van de grond, dat wil zeggen de verhouding tussen de verticale en horizontale effectieve spanning (oftewel ratio K0) wordt mede bepaald door de mate van voorbelasten, ofwel de overconsolidatieratio (OCR). Dit betekent dat de opspanning niet lineair toeneemt bij een toename van de OCR. De waarde voor K0 is dus afhankelijk van de belastinggeschiedenis.

Conform [PLAXIS-v9 2008] wordt voor het toetsen van waterkeringen aanbevolen om de beginspanningen niet met een zogenaamde K0-procedure te bepalen. Bij een dijk zijn vaak de grondlagen niet allen even dik en is er geen horizontaal maaiveld aanwezig; in dat geval leidt de K0-procedure tot onbalans in de analyse. Het initialiseren van de effectieve begin- spanningstoestand dient dan ook door een eigen gewichtsberekening (‘gravity loading’) plaats te vinden. Conform [PLAXIS-v9 2008] worden in de gravity loading-fase de initiële effectieve horizontale spanning, afhankelijk van de geologische ontstaansgeschiedenis van het beschouwde grondlichaam, als volgt in rekening gebracht:

• Bij toepassing van het relatief eenvoudige Mohr-Coulomb model in PLAXIS bepaalt de Poisson ratio () via de K0 de initiële verhouding tussen verticale en horizontale effectieve spanning. De waarde van deze belangrijke grondparameter is moeilijk te meten.

• Het bepalen van de initiële verhouding tussen de verticale en horizontale effectieve spanning met het geavanceerde Hardening Soil model vereist een zogenaamde pre-consolidatiespanning (p). Hiervoor dient een combinatie van Over-Consolidation

  Ratio (OCR) en neutrale gronddrukcoëfficiënt onder normale consolidatie (K0NC, default 1- sin), dan wel een combinatie van deze K0NCen Pre-Overburden Pressure (POP) worden opgegeven. Zie [PLAXIS-v9 2008] voor een nadere toelichting hierop. In dit constitutieve model heeft de op te geven Poisson ratio (ur) alleen invloed op de verandering van deze spanningsverhouding bij ontlasten en herbelasten.

  N.B. De waarde van ratio K0 is met name van groot belang bij ongedraineerde10 analyses, omdat de sterkte bij deze analyses groter wordt bij toenemende waarde van ratio K0. De sterkte bij ongedraineerd11 belasten is in de analyse afhankelijk van de effectieve isotrope spanning bij het begin van ongedraineerd11belasten.

  STAP 6c – Genereren freatische lijn

  In deze stap worden de initiële waterspanningen gegenereerd, uitgaande van een grondwaterstand gelijk aan de daadwerkelijk aanwezige freatische lijn (PL1) in het dijklichaam onder normale omstandigheden. In deze stap kan rekening worden gehouden met een eventuele opbolling van de freatische lijn in het dijklichaam. Ook hier wordt geen rekening gehouden met de potentiaal in de diepe lagen, zodat er sprake is van een hydrostatisch waterspanningverloop.