Het resultaat van de eindige elementenberekening zijn de bezwijkmechanismen met de bijbehorende maatgevende stabiliteitsfactoren. Noodzakelijk is dat de eindige elementenberekening een bezwijkmechanisme oplevert met een stabiliteitsfactor die stabiel is over een reeks van rekenstappen. Dit indiceert dat er één doorgaand bezwijkmechanisme bestaat.
STAP 9a: Toetsing globale veiligheid
De vereiste veiligheid tegen geotechnisch bezwijken bij het optreden van het Toetspeil wordt bereikt door te eisen dat de resulterende maatgevende stabiliteitsfactor (MSFdoorgaand bezwijken) uit de gedraineerde20 sterkte-reductie ten minste gelijk moet zijn aan de waarde van de stabiliteitsnorm waaraan minimaal moet worden voldaan (eem). Oftewel:
MSFdoorgaand bezwijken ≥ eem (6.1)
De minimaal vereiste stabiliteitsnorm, en daarmee de vereiste minimale waarde van de maatgevende stabiliteitsfactor waaraan de waterkering moet voldoen, volgt uit de formule in paragraaf 3.3.1. De uitwerkingen en de bijbehorende waarden van de partiële veiligheidsfactoren staan beschreven in hoofdstuk 3.
STAP 9b: Toetsing constructieve elementen
De maatgevende snedenkrachten in constructieve elementen dienen te worden ontleend aan de berekeningsstap uit de gedraineerde20 sterkte-reductie waarbij de maatgevende stabiliteitsfactor (MSFdoorgaand bezwijken) juist gelijk is aan de vereiste stabiliteitsnorm (eem):
MSFdoorgaand bezwijken = eem (6.2)
Uitgangspunt van de analyse van constructieve elementen moet zijn dat er een vergelijking wordt gemaakt tussen de optredende momenten uit zowel de gedraineerde20 als ongedraineerde20 sterkte-reductie berekening bij een overeenkomstig veiligheidsniveau.
N.B. Hierbij kan echter nog niet worden aangegeven bij welke ongedraineerde stabiliteits- factor het overeenkomstige veiligheidsniveau in de gedraineerde20 sterkte-reductie is bereikt. Op dit moment ontbreekt daarvoor de kennis. Dit betreft met name het gebrek aan inzicht in de nauwkeurigheid van de grootte en verdeling van wateroverspanningen in een ongedraineerde20 sterkte-reductie berekening. Toch wordt geadviseerd (zie subparagraaf 3.2.2) om deze verificatie uit te voeren, om een onderschatting van optredende momenten en krachten in de constructieve elementen te ondervangen.
Maatgevend is de situatie waarbij ongunstigere waarden voor de momentenlijn worden verkregen. Het is mogelijk dat de maatgevende stabiliteitsfactor uit de ongedraineerde20 sterkte-reductie berekening lager is dan de maatgevende gedraineerde20 stabiliteitsfactor. In dat geval dient deze vergelijking plaats vinden bij de hoogste mogelijke ongedraineerde20stabiliteitsfactor.
STAP 9c: Controle resultaten
Primaire en secundaire mechanismen
Van belang is dat het bezwijkmechanisme een relevant ‘primair’ mechanisme geeft. Dit betekent dat de sterkte van de waterkerende constructie voldoende is om zijn kerende functie te kunnen vervullen. Dit sluit een aantal bezwijkvormen uit, zoals oppervlakkige mechanismen. Dit zijn ‘secundaire’ bezwijkmechanismen die de kerende functie intact laten. Als deze bezwijkvormen echter optreden, dan gaat het zicht op de ‘primaire’ bezwijkvorm verloren die het functioneren van de dijk aantast. Als de stabiliteitsfactor voor deze ‘secundaire’ mechanismen zo hoog is dat deze boven de gestelde eis voor de functionaliteit van de dijk uitkomen dan is de kerende functie wel gewaarborgd.
In praktijk zal de stabiliteitsfactor voor de ‘secundaire’ mechanismen veelal lager zijn. In dat geval is het niet mogelijk om de veiligheid van de primaire bezwijkmechanismen te bepalen. De simulatie moet worden aangepast om ervoor te zorgen dat het gevonden mechanisme niet meer optreedt, maar de simulatie mag niet zodanig worden aangepast dat het van invloed is op het ‘primaire’ bezwijkmechanisme met de bijbehorende veiligheidsfactor.
Voorkomen secundaire mechanismes; remedies
Mogelijke remedies kunnen gevonden worden in het aanpassen van de geometrie, materiaalgedrag of een externe versterking.
Het aanpassen van de geometrie is onder andere een optie als er bezwijken plaatsvindt bij het talud van een berm of aan een slootkant. In deze gevallen kan het helpen om een helling minder steil te maken. Als dit wordt toegepast, dan dient er voor gewaakt te worden dat de totale doorsnede niet groter wordt.
Het aanpassen van de materiaalparameters is doorgaans het meest eenvoudig toe te passen. Om oppervlakkige mechanismen te onderdrukken kan de cohesie van deze materialen worden verhoogd. Als deze optie wordt gevolgd, dan dient er wel voor te worden gewaakt dat alleen het materiaal in de oppervlakkige zones wordt aangepast en niet materiaal wat elders zit. Is dat wel het geval, dan wordt de gehele analyse beïnvloed. Mogelijk moet er dan een aantal speciale materiaalgroepen worden gemaakt om dit oppervlakkig bezwijken tegen te gaan. Ook moet worden gekeken of de uiteindelijke ‘primaire’ bezwijkvorm niet door deze materialen gaat dan wel er net buiten ligt. Ook in dat geval is er een beïnvloeding tussen deze mechanismen.
Het aanbrengen van een externe versterking geeft de mogelijkheid om door middel van geotextielen of constructieve elementen om het ‘secundaire’ mechanisme te onderdrukken. Dit is een paardenmiddel, omdat het erg lastig is om uit te sluiten dat de gekozen techniek de oplossing niet sterk beïnvloedt. Het aanbrengen van versterkingen moet daarom worden vermeden.
In de analyse van het bezwijkmechanisme moet worden gekeken of dat in de gehele bezwijkzone, dit is daar waar de deformaties het grootst zijn, plasticiteit optreedt. Bij opdrijven is het mogelijk dat er bezwijken optreedt in de dijk waarbij dit mechanisme gesteund wordt door de slappe veer binnendijks. De resultaten zijn dan afhankelijk van de elastische eigenschappen van het holoceen binnendijks. De betrouwbaarheid van deze analyses binnendijks is beperkt door de lengte van het opdrijven en het uitbreken van de grond daar wordt beïnvloedt door kleine verstoringen (zoals bijvoorbeeld een kleine sloot). In
[CUR178 1995] zijn de mogelijke problemen van een eindige elementenberekening onder opdrijfcondities nader toegelicht.
Van belang bij de interpretatie van de resultaten is dat effectieve spanningen ruimtelijk netjes verdeeld zijn. Uiteraard kunnen er sprongen zijn over de materiaalgrenzen heen, maar binnen een groep mogen de overgangen slechts geleidelijk zijn. Opgemerkt moet worden dat met name bij 15-knoops elementen maar enkele integratiepunten te zien zijn. Dit kan een misleidend beeld geven wat er in de integratiepunten wordt gevonden voor de spanningen,
rekken en wateroverspanningen, doordat een totaalbeeld ontbreekt. Met name de behandeling van de wateroverspanningen in ongedraineerde21 analyses geven aanleiding tot sterke ruimtelijke variatie.Tot slot dient te worden gecontroleerd of de randen van de geometrie niet de berekeningsresultaat beïnvloeden. Dit is met name van belang bij lange,
diepe, glijvlakken die bij opdrijven worden gevonden. Dit is te controleren door een berekening uit te voeren waarbij de randen verder zijn weggelegd en daarna de uitkomsten te vergelijken met de eerder gevonden resultaten.
