Historie en veiligheidsfilosofie faalmechanisme overslag en/of overloop

Historie

De tot 2017 vigerende kennisbasis is vastgelegd in de [Leidraad kunstwerken, 2003]. Deze Leidraad is eerder als groene versie gepubliceerd, namelijk als de [Leidraad waterkerende kunstwerken en bijzondere constructies, 1997] met het bijbehorende [Basisrapport waterkerende kunstwerken en bijzondere constructies, 1997]. In deze documenten wordt voor het eerst aandacht besteed aan het faalmechanisme overslag en/of overloop. De voorloper van de Leidraad waterkerende kunstwerken is de [Leidraad voor ontwerp, beheer en onderhoud van constructies en vreemde objecten in, op en nabij waterkeringen, 1976].

Na publicatie van de Leidraad kunstwerken zijn toetsvoorschriften opgesteld ten behoeve van de wettelijke toetsingen tot en met de derde toetsronde, onder andere [Voorschrift toetsen op veiligheid primaire waterkeringen 2006, 2007]. Hierin is zoveel mogelijk aangesloten op de Leidraad kunstwerken .

Na het verschijnen van de Leidraad kunstwerken en het VTV2006 is voor het faalmechanisme overslag en/of overloop nader onderzoek gedaan naar het optredend overslag- en overloopdebiet bij samengestelde constructies. Het resultaat is vastgelegd in de EurOtop, Manual on wave overtopping of sea defences and related structures [Van der Meer, et al., 2018].

Veiligheidsfilosofie en beoordelingsmethodieken tot 2017

Zoals toegelicht in de [Grondslagen voor waterkeren, 1998] ^[1] vond vanaf 1998 ontwerp en beoordeling van waterkeringen plaats op basis van de overbelastingsbenadering, waarbij de waterkeringen ontworpen en getoetst werden bij een specifiek peil afhankelijk van de norm van de dijkring. Dit peil werd ook wel aangeduid met MHW (maatgevend hoogwater). Voor een verdere invulling van de eisen aan falen van kunstwerken werd in de Grondslagen verwezen naar de Leidraad kunstwerken.

Leidraad Kunstwerken 2003

Het faalmechanisme overslag en/of overloop wordt in de Leidraad kunstwerken gepresenteerd als één van de drie hoofdfaalmechanismen die bij kunstwerken van toepassing zijn. Dit betreffen naast overslag en/of overloop ook de faalmechanismen betrouwbaarheid sluiting en sterkte en stabiliteit. Deze laatste werd opgedeeld in bezwijken constructieonderdelen, instabiliteit constructie en grondlichaam en onder- en achterloopsheid.

In de Leidraad kunstwerken is voor toetsen en ontwerpen het falen van een kunstwerk opgedeeld in een spoor waterbezwaar – hierin worden de faalmechanismen overslag en/of overloop en betrouwbaarheid sluiting beschouwd – en een spoor constructief bezwijken (zie Figuur 1). Uitgangspunt is de overbelastingsbenadering, waarin het optreden van waterbezwaar gelijk wordt gesteld aan falen van het kunstwerk. Eisen aan de kans op overschrijding van een toelaatbaar instromend volume buitenwater via het gesloten of het geopende kunstwerk zijn dan ook gekoppeld aan het optreden van waterbezwaar. Aanvullend hierop is een eis gesteld aan de kans op constructief falen, gegeven dat normomstandigheden^[2] niet worden overschreden. Bij deze laatste tak werd verondersteld dat dit altijd tot een onbeheersbare situatie met substantiële gevolgen leidt. Overschrijding van een toelaatbaar instromend volume geeft weliswaar aanleiding tot (grote) problemen, maar de situatie hoeft niet direct onbeheersbaar te zijn.

Voor het faalmechanisme overslag en/of overloop werd aan de eisen voldaan wanneer de faalkans kleiner was dan de veiligheidsnorm zoals destijds was vastgelegd in de Waterwet (en de voorganger: Wet op de waterkering). Dit was een normfrequentie per dijkring. Daarbij werd in eerste instantie gekeken naar het kombergend vermogen horend bij waterbezwaar^[3]. Wel moest geverifieerd worden of de constructie constructief bestand is tegen het optredend overslag-/overloopdebiet dat hoort bij de toelaatbare hoeveelheid instromend water vanuit het oogpunt van komberging. Feitelijk komt het bij overslag en overloop erop neer dat de kans op falen bestaat uit de kans dat over het kunstwerk een ontoelaatbare hoeveelheid water stroomt die ofwel leidt tot constructief falen van het kunstwerk dan wel direct een ontoelaatbare situatie in het achterland tot gevolg heeft.

^[1] Inmiddels vervangen door de Grondslagen voor hoogwaterbescherming [Kok, et al., 2017].

^[2] Waterstand inclusief bijbehorend golfregime met een overschrijdingsfrequentie per jaar gelijk aan de normfrequentie per jaar van de dijkring waartoe het kunstwerk behoorde.

^[3] Let op: het kombergend vermogend horend bij waterbezwaar (of: horend bij de overbelastingbenadering) is iets anders dan het kombergend vermogen horend bij een overstroming met substantiële schade of slachtoffers (of: horend bij de overstromingskansbenadering). Het begrip 'komberging' (zonder toevoegingen) kan dus gemakkelijk voor spraakverwarring zorgen.