Spaarndammertunnel Amsterdam

Transcriptie

1 Project: Spaarndammertunnel Amsterdam Titel: Beschouwing dijkzones DP-5 t/m DP-8 Korte omschrijving: Beschouwing calamiteit en einde levensduur dijkzones DP-5, DP-6, DP-7 en DP-8 Opsteller Rev Status Datum Omschrijving MVB A Opbarstberekening MVB A Calamiteitenbeschouwing, leidingen en risicoanalyse toegevoegd MVB A DP-6 toegevoegd uit rapport RA14161a1, herzien MVB A e versie Documentnummer Revisie Status Status: RA14161b3 A4 1 1.Voorlopig (interne beoordeling MB) 2.Ter acceptatie door PHH 3. Ter toetsing door PHH 4. Definitief SDT ALG 1 TM RA As- Built Opgesteld door ing. M.J. van Baars Gecontroleerd door ing. J.A. Zwaan Vrijgegeven door Dr.-Ing. H.D. Netzel Paraaf Paraaf Paraaf Datum Datum Datum

2 RAPPORTAGE Max Bögl Nederland B.V. Adres: Postbus NL Amsterdam Tel Fax CRUX Engineering BV Pedro de Medinalaan 3c NL-1086 XK Amsterdam Tel: +31 (0) Fax: +31 (0) Projectnummer Documentnummer RA14161b Versie 3 Opgesteld ing. M.J. van Baars Gecontroleerd ing. J.A. Zwaan Vrijgave Dr.-Ing. H.D. Netzel Datum Rapport [RA14161b3] Spaarndammertunnel: overige dijkzones 2014 CRUX Engineering BV Niets uit dit drukwerk mag worden verveelvoudigd, opgeslagen in een geautomatiseerd gegevensbestand en/of openbaar gemaakt, in enige vorm op enige wijze, hetzij elektronisch, mechanisch, microfilm zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van CRUX Engineering BV, noch mag het zonder een dergelijke toestemming worden gebruikt voor enig ander werk dan waarvoor het is vervaardigd. Documentlocatie: P:\14161 MB Spaarndammertunnel UO\docs\RA14161b4 beschouwing dijkzones.docm

3 Inhoudsopgave 1 INLEIDING Algemeen Doel van dit document Leeswijzer UITGANGSPUNTEN Documenten Richtlijnen, randvoorwaarden Programmatuur + Normalisering Beschouwde dijkprofielen Scenario Uitgangspunten modellering Corrosie en eigenschappen damwand Terreinbelasting Veiligheidsniveau CALAMITEITENBESCHOUWING EN RISICOANALYSE Calamiteitscenario s EEM analyse calamiteitscenario s Uitgangspunten berekeningen Toetsing sterkte damwand Einde levensduur damwand Conclusies Eisen voor leidingen Riolering (vloeistofleiding) Water- en gasleiding Conclusie Risicoanalyse TOETSING DP Grondopbouw Fasering Damwandprofiel Berekeningsresultaten Toetsing sterkte damwand TOETSING DP Grondopbouw Fasering Damwandprofiel Berekeningsresultaten Toetsing sterkte damwand TOETSING DP Grondopbouw Fasering Damwandprofiel Pagina: 1

4 6.4 Berekeningsresultaten Toetsing sterkte damwand TOETSING DP Grondopbouw Fasering Damwandprofiel Berekeningsresultaten Toetsing sterkte damwand OPBARSTBEREKENING PLAXIS Westelijke toerit en gesloten deel Oostelijke toerit Pagina: 2

5 Lijst van Figuren Figuur 1 Projectoverzicht Spaarndammertunnel...5 Figuur 2 Dijkprofielen...9 Figuur 3 Te hanteren corrosiesnelheden conform CUR Figuur 4 Afschuifvlak zonder damwand en tunnel Figuur 5: Globale locaties beschouwde leidingen in dijkzoneprofiel en erosiekraters riool Figuur 6: Dwarsprofiel DP Figuur 7 Bezwijkmechanisme DP Figuur 8 Berekende vervormingen DP-5 (BGT) Figuur 9 Berekend max. moment in damwand DP-5 (BGT en UGT) Figuur 10 Berekend max. dwarskracht in damwand DP-5 (BGT en UGT) Figuur 11 Bezwijkmechanisme DP Figuur 12 Berekende vervormingen DP-6 (BGT) Figuur 13 Berekend max. moment in damwand DP-6 (BGT en UGT) Figuur 14 Berekend max. dwarskracht in damwand DP-6 (BGT en UGT) Figuur 15 Dwarsprofiel DP-7 met integraal ontgravingsniveau Figuur 16 Bezwijkmechanisme DP Figuur 17 Berekende vervormingen DP-7 (SLS) Figuur 18 Berekend max. moment in damwand DP-7 (SLS/ULS) Figuur 19 Berekend max. dwarskracht in damwand DP-7 (BGT en UGT) Figuur 20 Dwarsprofiel DP Figuur 21 Bezwijkmechanisme DP Figuur 22 Berekende vervormingen DP-8 (SLS) Figuur 23 Berekend max. moment in damwand DP-8 (SLS/ULS) Figuur 24 Berekend max. dwarskracht in damwand DP-8 (BGT en UGT) Figuur 25 Opspannen grondmoot tussen damwanden Figuur 26 Resultaat phi/c reductie bij stijghoogte NAP -0,5 m Lijst van Tabellen Tabel 1 Representatieve grondopbouw en waarden grondparameters projectlocatie Tabel 2 Uitgevoerde berekeningen Tabel 3: Berekende momenten in damwand bij behaalde veiligheidsfactor Tabel 4: Indicatief bepaalde gas- en vloeistofleidingen langs tunneltracé aan de zijde van de dijkzone 15 Tabel 5: Omvang erosiekrater riolering Tabel 6 Representatieve grondopbouw en waarden grondparameters projectlocatie Tabel 7 Damwandprofiel t.p.v. DP Tabel 8 Berekeningsresultaten SLS / ULS DP-5 (PLX04) Tabel 9 Representatieve grondopbouw en waarden grondparameters projectlocatie Tabel 10 Damwandprofiel t.p.v. DP Tabel 11 Berekeningsresultaten SLS / ULS DP-6 (PLX04) Tabel 12 Representatieve grondopbouw en waarden grondparameters projectlocatie Tabel 13 Damwandprofiel t.p.v. DP-7; waterkelder en dienstengebouw Tabel 14 Berekeningsresultaten damwand SLS / ULS DP-7 (PLX07) Tabel 15 Representatieve grondopbouw en waarden grondparameters projectlocatie Tabel 16 Damwandprofiel t.p.v. DP Tabel 17 Berekeningsresultaten damwand SLS / ULS DP-8 (PLX08) Pagina: 3

6 Lijst van Bijlagen Bijlage 1: Parameterset Plaxis Bijlage II: Berekeningsresultaten calamiteitenbeschouwing Bijlage III: Risicoanalyse Bijlage IV: Fasering DP-5 en DP-8 Bijlage V: Fasering DP-6 Bijlage VI: Fasering DP-7 Pagina: 4

7 1 Inleiding 1.1 Algemeen Door CRUX Engineering BV is in opdracht van Max Bögl Nederland BV verscheidene werkzaamheden uitgevoerd ten behoeve van de Tender fase van het project Spaarndammertunnel te Amsterdam. De werkzaamheden bestonden uit het ontwerpen/optimaliseren van de damwanden voor de bouwkuip en primaire waterkering, funderingspalen en een kademuur. Tevens zijn bijkomende zaken als opbarstrisico en de omgevingsbeïnvloeding beschouwd. Momenteel wordt het uitvoeringsontwerp nader uitgewerkt. De Spaarndammertunnel komt te liggen langs de Spaarndammerdijk en de Tasmanstraat. De gemeente wil met het ondergronds leiden van de drukke verkeersader het leefklimaat in de wijk verbeteren. Op de tunnel komt een park dat de Houthaven verbindt met de Spaarndammerbuurt. In Figuur 1 zijn het bovenaanzicht en de langsdoorsnede van de Spaarndammertunnel weergegeven. Figuur 1 Projectoverzicht Spaarndammertunnel De zuidelijke damwand is in de waterkerende dijk geïnstalleerd en zal tijdens calamiteiten een waterkerende functie hebben. Aan noordzijde staat tevens een damwand die na gereed komen van de tunnel getrokken zal worden. Tussen de damwanden, in de bouwkuip, zal in de bouwfase droog ontgraven worden in fasen van circa 10 m à 15 m breedte. Direct na ontgraven van een fase zal een constructieve werkvloer gestort worden welke als stempel voor de damwand zal dienen. Hierbij zal de reeds gestorte werkvloer en het grondtalud van de opvolgende fase voor reductie van de vervormingen zorgen. Om het maximale ontgravingniveau te bereiken worden twee stempellagen toegepast, te weten een permanent stempelraam aan de kop van de damwand en een tijdelijk stempelraam halverwege ontgravingniveau tijdens ontgraven en storten werkvloer. Voorafgaand aan ontgraven worden Fundex-palen geïnstalleerd. Pagina: 5

8 Ter plaatse van de waterkelder (DP-7) wordt een andere bouwmethodiek toegepast vanwege de grotere ontgravingsdiepte. Hier zal na het in den natte ontgraven een onderwaterbetonvloer worden gestort. Tevens is één stempelniveau voorzien. De gehanteerde bouwfasering is nader beschreven in paragraaf Doel van dit document Door Waternet zijn voor het vergunningstraject voor de realisatie van de Spaarndammertunnel een aantal eisen en randvoorwaarden gesteld ten aanzien van het aanbrengen van geotechnische constructies in of nabij de verholen waterkering. Hierbij zijn een tweetal berekeningen/ beschouwingen geëist: 1. Het opstellen van een risico-analyse naar aanleiding van enkele calamiteitenscenario s (hoofdstuk 3) 2. Het toetsen van de damwand aan het einde van zijn levensduur conform de geldende normen en richtlijnen (hoofdstuk 4 t/m 7) Beiden zijn gerapporteerd in voorliggend rapport. In rapport RA14161a1 (kenmerk Max Bögl SDT ALG 1 TM RA 3002) is eerder het maatgevend dijkzoneprofiel DP-6 beschouwd. In notities NT14161b2/b3 is een risicoanalyse calamiteitensituatie uitgevoerd op de maatgevende snede DP-6. Deze resultaten zijn overgenomen in voorliggend rapport en vervalt voornoemd rapport en notities hiermee. 1.3 Leeswijzer De volgende onderdelen worden in deze rapportage behandeld: Hoofdstuk 2: Beschrijving uitgangspunten Hoofdstuk 3: Resultaten van de calamiteitenbeschouwing inclusief effecten op leidingen en risicoanalyse (door Max Bögl) Hoofdstuk 4 t/m 7: Uitwerking EEM berekeningen en toetsing resultaten per dijkzoneprofiel Pagina: 6

9 2 Uitgangspunten 2.1 Documenten De volgende documenten zijn gebruikt voor de berekeningen: [1] Gemeente Amsterdam, Stadsdeel West, Projectbureau Houthaven; rapport Sonderingsdossier Spaarndammertunnel contractnummer West 016 van 2011; projectnummer revisie 01; d.d [2] Oranjewoud, rapport Projectplan dijkverbetering Spaarndammertunnel, projectnr , revisie 04, d.d. 4/1/2012. [3] Oranjewoud, rapport Ontwerp Waterkerende damwand Spaarndammertunnel, proj.nr , rev.1, d.d. 7/11/11. [4] AGB Beleidsregels, Hoogheemraadschap Amstel, Gooi en Vecht, d.d. 25/10/11 [5] Vergunningvereisten, Memo van de heer P.P. Bos van Waternet, geen referentie, d.d. 24/2/2014 [6] KLIC gegevens, KLIC-meldingen 12O en 14G , tekening Basisschool houthaven BestV6 DTA 2, per mail, d.d. 24/3/2014 CRUX staat niet in voor de juistheid en/of volledigheid van de door derden verstrekte informatie en gegevens. 2.2 Richtlijnen, randvoorwaarden In het rapport [2] van Oranjewoud zijn de volgende uitgangspunten en randvoorwaarden gesteld: Bij aanleg van de tunnel dient een damwand of gelijkwaardige constructie te worden aangebracht die (deels) de functie van het buitentalud van de waterkering overneemt; De realisatie van de waterkerende damwand (of gelijkwaardige constructie) en de tunnel mag het veiligheidsniveau van de dijkringen 14 en 44 niet verlagen; De planperiode van een dijkversterking waarin zich waterkerende constructies bevinden bedraagt minimaal 100 jaar; De planperiode van de tunnel bedraagt 100 jaar; De planperiode van de waterkerende damwand bedraagt 100 jaar; Bij het ontwerp van een damwand zal rekening moeten worden gehouden met een corrosietoeslag over de planperiode; Een waterkerende damwand (of gelijkwaardige constructie) valt in categorie 3 conform CUR 166 (grote schade bij falen en/of aanzienlijke persoonlijke veiligheidsrisico s); Aangezien de maatgevende waterstand op het IJ wordt geregeld door de sluizen bij Schellingwoude en IJmuiden, dient in het ontwerp te zijn uitgegaan van het huidige maatgevende kanaalpeil, NAP + 1,60 m; De minimaal benodigde waakhoogte bedraagt 0,40 m; De benodigde dijktafelhoogte bedraagt NAP + 2,0 m; de buitenkruinlijn van de waterkering ligt bij dijkzoneprofiel DP-6, op 15 m uit de gevellijn van de bebouwing langs de Spaarndammerdijk; Het talud van het minimaal benodigde waterkeringsprofiel (het kernzoneprofiel) bedraagt 1: 3,5; Het ontwerp dient rekening te houden met een toekomstige ophoging van de Spaarndammerdijk en dient duurzaam en robuust ontworpen te worden. Hiertoe dient in de damwandberekeningen een toekomstige kruinophoging van 0,5 m te worden meegenomen; Pagina: 7

10 Uit nadere bestudering blijkt dat met name het Voorschrift Toetsen op Veiligheid Primaire Waterkeringen handvatten geeft voor toetsing. Het ontwerp dient bij toetsing te voldoen aan dit voorschrift; De waterkerende damwand wordt beschouw als een verloren bekisting gescheiden door een folie. De dijkverbetering dient ontworpen te zijn conform de vigerende normen, leidraden en voorschriften. Deze zijn nader verwoord in een memo opgesteld door de heer P.P. Bos van Waternet [5]. Hierin wordt aangegeven dat het geotechnische ontwerp dient te worden getoetst aan de volgende voorschriften en handreikingen: 1. V&W: Voorschrift Toetsen op Veiligheid Primaire Waterkeringen (2007) In katern 7 wordt nader ingegaan op de toetsing van waterkerende kunstwerken en bijzondere constructies voor zover ze behoren tot een primaire waterkering incl. de aansluiting op het omringende grondlichaam. In het katern worden bepaalde beoordelingssporen beschreven die van toepassing zijn op de hoogte, de sterkte en stabiliteit en betrouwbaarheid van de kerende constructie. 2. TAW Leidraad kunstwerken. Hierin worden eisen gesteld aan het veiligheidsniveau van de damwandconstructie. Tevens wordt verwezen naar handboek damwanden CUR 166. In het ontwerprapport van Oranjewoud [3] is het destijds gehanteerde ontwerp getoetst in overeenstemming met het Voorschrift Toetsen op Veiligheid Primaire Waterkeringen (zie voorschrift 1 hierboven) alsmede het handboek damwandconstructies CUR Programmatuur + Normalisering De berekeningen zijn uitgevoerd met het eindige-elementenprogramma Plaxis 2D Classic (2014). Hierbij is gebruik gemaakt van het materiaalmodel Hardening Soil Small-strain Stiffness. De berekeningen zijn uitgevoerd conform de Eurocode 7 Geotechnical design of structures NEN Geotechnisch ontwerp van constructies 2.4 Beschouwde dijkprofielen Het kernzoneprofiel wordt in de toekomstige situatie als volgt gedefinieerd: buitenkruinlijn kernzone profiel op 15 m uit de gevellijn; kruinhoogte kernzoneprofiel NAP + 2,0 m (toekomstige ophoging tot NAP + 2,5 m); buitentalud kernzoneprofiel 1:3,5 tot snijpunt met damwand; de damwand vormt de noordelijke begrenzing van de kernzone. de kruinbreedte bedraagt overal 3 m. Ter plaatse van maatgevend (theoretisch) dijkprofiel DP-6 ligt de kruin van de dijk op de kortste afstand van de tunnel (2,5m) en is de kerende hoogte het grootst in een einde levensduur beschouwing. De volgende dijkprofielen zijn in overleg met de opdrachtgever (Max Bögl) en toetsende instanties (Waternet) vastgesteld voor nadere uitwerking en toetsing: DP-5: AZ26 en AZ DP-6: maatgevende doorsnede, AZ26-700N DP-7: AZ36-700N, ter plaatse van waterkelder DP-8: vergelijkbaar met DP-5, AZ26-700N Pagina: 8

11 De locatie van dijkprofielen zijn weergegeven in Figuur 2. Figuur 2 Dijkprofielen 2.5 Scenario Als de tunnel niet meer aanwezig is dient de stalen damwand de functie van de waterkering over te nemen. In overleg met Waternet is vastgelegd dat de damwand bij een calamiteit horizontaal wordt gesteund door de werkvloer welke zich bevind onder de tunnelconstructie. De werkvloer is gemodelleerd als een grondlaag met de eigenschappen van ongewapend beton (geen treksterkte). In de EEM berekeningen in PLAXIS zijn de opgegeven dijkzoneprofielen beschouwd waarbij de tunnel niet meer aanwezig is en de stalen damwand de functie van de waterkering dient over te nemen. Hierbij is uitgegaan dat het einde van de levensduur van de tunnel is bereikt (na referentieperiode van 100 jaar). De resultaten hiervan zijn per dijkprofiel beschreven in de hoofdstukken 3 t/m Uitgangspunten modellering Voor de geometrie van het model is het volgende gehanteerd: Het maaiveld is gehanteerd op NAP +2,8 m tijdens de bouwfasen van de tunnel en op NAP +2,5 m tijdens de toetsfase. Damwand met inbeddingsniveau NAP -17 m. Gerekend is met een damwand met M plastisch na referentieperiode van 100 jaar (aangetast door corrosie). Het profieltype en kwaliteit is per dijkprofiel vastgesteld. Grondwaterstand aan zijde van de waterkering bedraagt NAP +1,6 m (hoog water, calamiteit) Grondwaterstand NAP -0,4 m, tunnelzijde. Onder de tunnel is een werkvloer geschematiseerd. Ter plaatse van DP-6 is de aanwezigheid van puin als een bovenbelasting geschematiseerd. Pagina: 9

12 2.7 Corrosie en eigenschappen damwand De te hanteren aantasting van de stalen damwand na een referentieperiode/levensduur van 100 jaar is bepaald conform CUR166, tabel 9.2 (zie Figuur 3) waarbij uit is gegaan van een ongeroerde, schone bodem (afname 2,4 mm na 100 jaar). Figuur 3 Te hanteren corrosiesnelheden conform CUR Terreinbelasting Op de kruin van het dijkprofiel is een terreinbelasting van 13,3 kpa geschematiseerd (onderhoudsvoertuig). 2.9 Veiligheidsniveau De uitgevoerde EEM berekeningen zijn in principe SLS (BGT) berekeningen waarbij representatieve parameters zijn gehanteerd. De berekeningen zijn uitgevoerd met representatieve waarden voor de sterkte parameters van de grond (c en ). Voor de stijfheid van de grond zijn ondergrenswaarden gehanteerd. Voor de kerende hoogte, de waterstanden, de uitwendige belastingen en de constructie zijn de uitgangspunten gehanteerd zoals omschreven in de calamiteitbeschouwing. Voor (constructies in) waterkeringen geldt een referentieperiode van 100 jaar (normaliter 50 jaar). Hierdoor dient een hogere partiële factor te worden gehanteerd. Uitgaande van veiligheidsklasse RC3 (ß = 4,3) dient de ß-waarde voor de betrouwbaarheidsindex te worden verhoogd met 0,2 (ß = 4,5). Om de sterkte van de damwand te toetsen en ter bepaling van de rekenwaarden in de ULS (UGT), kunnen de berekende krachten conform berekening 6.5 (schema B) van CUR 166 worden vermenigvuldigd met een partiële factor van 1,2 (= safety factor, SF). Aan de hand van het Leidraad Kunstwerken (TAWL15, bijlage 4, B4.6.1) kan de verhoogde ß-waarde worden vertaald naar een correctiefactor op de partiële factor (e.e.a. conform CUR166 par ). Hieruit volgt een partiële factor van 1,016 *1,2 = 1,22. Vanwege de hogere referentieperiode en de gehanteerde Pagina: 10

13 ondergrenswaarden voor de grondstijfheid (er is niet gevarieerd), is voor de definitieve toetsing gekozen de constructie te toetsen met een SF van 1,3 (in plaats van 1,22). Pagina: 11

14 3 Calamiteitenbeschouwing en risicoanalyse 3.1 Calamiteitscenario s Als de tunnel niet meer aanwezig is dient de stalen damwand de functie van de waterkering over te nemen. Om te controleren of de stalen damwand in deze situatie nog voldoet is een berekening uitgevoerd. In overleg tussen de opdrachtgever en Waternet is nader vastgesteld dat de volgende calamiteiten scenario s dienen te worden onderzocht: 1. Geen tunnel aanwezig, wel waterkerende damwand 2. Geen tunnel aanwezig, wel waterkerende damwand echter geen water aan tunnelzijde 3. Geen tunnel en geen waterkerende damwand aanwezig (einde levensduur damwand) Deze scenario s zijn nader uitgewerkt met behulp van een EEM berekening in PLAXIS. Hierbij is uitgegaan van maatgevend dijkprofiel DP EEM analyse calamiteitscenario s De berekeningen zijn uitgevoerd met het eindige-elementenprogramma Plaxis 2D Classic (2014). Hierbij is gebruik gemaakt van het materiaalmodel Hardening Soil Small-strain Stiffness Uitgangspunten berekeningen Voor de analyse van de calamiteitscenario s zijn de volgende uitgangspunten gehanteerd: Het maaiveld bedraagt bij maatgevend dijkprofiel NAP +2,8 m. Damwandprofiel AZ26 in staalkwaliteit S320 (M elastisch = 832 knm/m) met plastisch weerstandsmoment van cm 3 /m (M plastisch = 979 knm/m, na 100 jaar bedraagt M plastisch = 822 knm/m) en met inbeddingsniveau NAP -17 m. Gerekend is met een damwand met M plastisch na 100 jaar (aangetast door corrosie). Grondwaterstand aan zijde van de waterkering bedraagt NAP +1,6 m (hoog water, calamiteit) Grondwaterstand NAP -0,4 m, tunnelzijde (indien van toepassing). Onder de tunnel is een werkvloer geschematiseerd en de aanwezigheid van puin. Met de aanwezigheid van de constructieve vloer is gevarieerd. In Tabel 1 is de in de berekeningen gehanteerde grondopbouw weergegeven op basis van sondering DKM9 en de ontwerpparameters uit het project Noord-Zuid-lijn. De in de EEM berekeningen gehanteerde geotechnische parameters zijn gegeven in bijlage 5. Pagina: 12

15 Tabel 1 Representatieve grondopbouw en waarden grondparameters projectlocatie Grondsoort sat c bk. Laag ok. Laag [-] [kn/m3] [kn/m3] [kpa] [ ] [m NAP] [m NAP] 1A Ophooglaag (zand) ,5-1,0 7A Geul humeuse klei ,0-3,25 8 Hollandveen ,25-5,0 9 Oude Zeeklei ,0-7,5 10B Wadzand ,5-12,5 11 Hydrobiaklei ,5-13,5 12 Basisveen ,5-14, e Zandlaag ,0-16,5 14 Alleröd ,5-18, e Zandlaag ,5 modelgrens In de berekeningen is de volgende fasering gehanteerd: 0. Initiële fase 1. Uitvlakken terrein NAP +1m (Noord) 2. Installeren damwanden 3. Ontgraven 1 e stempelraam (NAP +1m) en installeren palen 4. Aanbrengen 1 e stempelraam en ontgraven tot 2 e stempelraam (NAP -2,5m) 5. Aanbrengen 2 e stempelraam en ontgraven tot NAP -6,7 m 6. Storten werkvloer en stempel uit. 7. Berekening calamiteitscenario (1, 2 en 3), zie paragraaf 2.3. De gehanteerde modellering en uitgevoerde berekeningen zijn gegeven in onderstaande tabel. Bij de berekeningen wordt het volgende opgemerkt: Bij berekening 1a is uitgegaan dat de kruin op NAP +2,8 m afloopt onder talud naar de damwand op NAP +1,9 m. Bij berekening 1b is uitgegaan dat de kruin op NAP +2,8 m tegen de damwand aan ligt, de damwand keert tot NAP +2,8 m. Bij berekening 1b en 2b dient de constructievloer van de tunnel te worden geschematiseerd om een stabiele situatie te verkrijgen. Tabel 2 Uitgevoerde berekeningen Calamiteit Tunnel aan Damwand Aan Werkvloer aan Constructievloer aan 1 e paal aan Water tunnelzijde 1a Nee Ja Ja Nee Ja Ja 1b Nee Ja Ja Ja Nee Ja 2a Nee Ja Ja Nee Ja Nee 2b Nee Ja Ja Ja Ja Nee 3 Nee Nee Ja Ja Nee Ja Toetsing sterkte damwand De uitgevoerde EEM berekeningen zijn in principe BGT berekeningen waarbij representatieve parameters zijn gehanteerd. Om de sterkte van de damwand te toetsen kunnen deze waarden, conform berekening 6.5 van CUR 166, worden vermenigvuldigt met een partiële factor 1,2 ter bepaling van de rekenwaarden. In de calamiteitperiode is echter sprake van een referentieperiode van Pagina: 13

16 100 jaar (normaliter 50 jaar) en dient de partiële factor te worden verhoogd. Uitgaande van veiligheidsklasse RC2 (ß = 3,8) dient de ß-waarde te worden verhoogd met 0,2 (ß = 4,0). Aan de hand van het Leidraad Kunstwerken (TAWL15, bijlage 4, B4.6.1) is dit vertaald naar een correctiefactor op de partiële factor (e.e.a. conform CUR166 par ). Hieruit volgt een partiële factor van 1,016 *1,2 = 1,22. Zie onderstaande tabel voor de toetsing. Tabel 3: Berekende momenten in damwand bij behaalde veiligheidsfactor Calamiteit AZ S320 Oordeel AZ S320 Behaalde Msf Mmax;d ULS AZ S355 Behaalde Msf Mmax;d ULS [knm/m] Oordeel AZ S355 [knm/m] 1a 1, Msf < 1,22 1, Ok 1b 1,2 815 Msf < 1,22 1, Ok 2a <1,0 Instabiel Instabiel <1,0 Instabiel Instabiel 2b 1, Msf <1,22 1, Msf <1,22 3 <1,0 Instabiel Instabiel <1,0 Instabiel Instabiel Een grafische weergave van de berekeningsresultaten is gegeven in bijlage V. Zoals in de tabel is te zien wordt safety factor M sf lager dan 1,22 berekend voor de sterkte van de oorspronkelijk beoogde damwand in staalkwaliteit S320. Voor verdere toetsing wordt verwezen naar hoofdstuk 5 Toetsing DP Einde levensduur damwand In dit extreme scenario is de tunnel en de damwand niet meer aanwezig. Een dergelijke situatie zal nooit stabiel zijn en altijd falen. Met de berekening wordt het bezwijkmechanisme en het glijvlak inzichtelijk gemaakt. Een terreinbelasting is niet meegenomen. Het afschuifvlak heeft een helling van 1:1,6 (invloedszone tot 8 m uit de tunnel). Dit geeft onderstaande situatie bij het maatgevend dijkprofiel DP-6. 8 m Figuur 4 Afschuifvlak zonder damwand en tunnel Pagina: 14

17 3.1.5 Conclusies Aan de hand van de uitgevoerde berekeningen en analyses kan het volgende worden geconcludeerd: De stalen damwand voldoet in het scenario (1) dat de tunnel niet meer aanwezig is (door welke reden dan ook) en behoudt hierbij haar waterkerende functie. Als het grondwaterstand aan tunnelzijde wordt verlaagd (2b) voldoet de damwand ook net (indien de constructievloer wordt meegenomen in de berekening) echter wordt het (elastisch) opneembaar moment van de damwand overschreden. Hierdoor zit er nagenoeg geen veiligheid meer in de constructie. Indien de kruin van het dijkprofiel tot aan de damwand grenst (berekening 1b, damwand kerend tot NAP +2,8 m), voldoet deze eveneens. De constructievloer dient hierbij wel geschematiseerd te worden om voldoende veiligheid (M sf > 1,22) te behalen. De invloedszone van een falende constructie (einde levensduur damwand en geen tunnel meer aanwezig) is inzichtelijk gemaakt met de laatste calamiteit (3) berekening. Hieruit volgt een invloedszone tot 8 m uit de damwand. Dijkprofiel DP-6 ligt binnen deze invloedszone (de kruin ligt op ongeveer 2,5 m van de damwand). 3.2 Eisen voor leidingen Indien de damwand bezwijkt (calamiteit 3) zal er een afschuiving plaatsvinden. Hierdoor is het mogelijk dat leidingen die in of nabij het talud zijn gelegen kunnen lekken, breken of exploderen. Hierdoor kan mogelijk een erosiekrater ontstaan. Door de opdrachtgever zijn oude en recente KLIC gegevens aangeleverd [3]. Na bestudering van deze tekeningen worden globaal de in Tabel 4 genoemde gas- en vloeistofleidingen in of langs het tunneltracé aan de zijde van de dijkzone aangetroffen. Alleen leidingen parallel aan het tunneltracé zijn beschouwd. Het is niet bekend welke leidingen zullen worden verlegd. Deze beschouwing dient als indicatief te worden beschouwd. Tabel 4: Indicatief bepaalde gas- en vloeistofleidingen langs tunneltracé aan de zijde van de dijkzone Nr. Leiding druk Afmeting Niveau/b.o.b. [m NAP] Locatie Afstand tot damwand 1 Gasleiding 100 mbar (lage 200 mm (?) Niet bekend Spaarndammerdijk/Tasmanstraat ~17,5 m druk) 2 Gasleiding 1 bar (hoge druk) 200 mm (?) Niet bekend Spaarndammerdijk/Tasmanstraat ~10 m 3 Waterleiding Circa 2 bar (?) 300/150 mm Niet bekend Spaarndammerdijk/Tasmanstraat 0 m 4 Waterleiding Circa 2 bar (?) 150/125 mm Niet bekend Spaarndammerdijk/Tasmanstraat ~22,5 m 5 Riool Vrij verval 300/400 mm +0,2 à +0,6 Tasmanstraat ~15 m 6 Riool Vrij verval 300/400 mm +0,7 à +1,2 Tasmanstraat ~3 m 7 Riool Vrij verval 300 mm +1,4 à +1,7 Spaarndammerdijk ~10 m In NEN 3651:2012, bijlage A zijn eisen omschreven hoe de afmetingen van de erosie- of explosiekrater kan worden vastgesteld voor gas- en vloeistofleidingen. Uitgaande van een invloedsgebied van 8 m bij een eventueel falen van de waterkering (zie berekeningsresultaten Calamiteit 3, bijlage 3) is voor de relevante leidingen de erosiekrater beoordeeld. De kruinbreedte bedraagt 3 m en het buitentalud onder helling 1: 3,5. Leidingnummers (zie Tabel 4) 2, 3, 6 en 7 zijn beschouwd, zie Figuur 5. Pagina: 15

18 Figuur 5: Globale locaties beschouwde leidingen in dijkzoneprofiel en erosiekraters riool Riolering (vloeistofleiding) Voor vloeistofleidingen is de omvang van de (halve) erosiekrater R B vrij eenvoudig te benaderen met de volgende formule: R B = 8 * (H 3 * D i 5) 1/8 Waarin: H = maximale drukhoogte (onderkant leiding + gronddekking) [m] D i = indwendige middellijn van de leiding [m] Dit resulteert in de volgende afmetingen van de (halve) erosiekraters. Tabel 5: Omvang erosiekrater riolering Leiding nr. b.o.b. [m NAP] H [m] Di [m] R B [m] volledige afschuiving Lengte erosiekrater R L [m] klein gat, groot gat, niet volledig niet volledig 7 1,00 1,80 0,3 4,7 9,4 2,3 4,7 7 1,00 1,80 0,4 5,6 11,2 2,8 5,6 8 1,50 1,30 0,4 5,0 10,0 2,5 5,0 De erosiekraters (R B) zijn globaal ingetekend in de doorsnede in Figuur Water- en gasleiding Voor de waterleiding (lage druk) en gasleiding zijn specifieke gegevens benodigd om de erosiezones (i.g.v. gas ook een explosiekrater) te kunnen bepalen. Ten tijde van het opstellen van voorliggend document waren deze gegevens niet voorhanden. Mogelijk kan de leidingbeheerder deze gegevens aanleveren. Voor meer informatie wordt verwezen naar bijlage A van NEN 3651:2012. Pagina: 16

19 3.2.3 Conclusie Bij een calamiteit is de kans aanwezig dat leidingen gaan lekken, breken of exploderen. Deze leidingen liggen in of langs het dijkzoneprofiel. In principe heeft het ontstaan van kraters een gunstig effect hebben op de stabiliteit van de kering. Van rioolleidingen zijn globaal de erosiekraters beschouwd. De afmetingen van de erosie- en explosiekraters van de gasleiding dient nader te worden onderzocht. 3.3 Risicoanalyse Voorliggende resultaten hebben als input gediend voor een door Max Bögl uitgevoerde risicoanalyse. De resultaten hiervan zijn in tabelvorm toegevoegd aan dit rapport in bijlage VI. Pagina: 17

20 4 Toetsing DP-5 Dwarsprofiel DP-5 is gelegen bij de aansluiting van de toerit west op de tunnel. Tussen DP-4 en DP-5 is een stalen damwandprofiel AZ voorzien. Ter plaatse van DP-5 tot DP-10 een AZ 26. Bij dwarsprofiel DP-8 ligt de kruin van het dijkzoneprofiel op ongeveer gelijke afstand tot de tunnel en wordt eveneens een AZ26 toegepast. Aangezien deze bij DP-8 op een iets hoger niveau aangrijpt is een AZ 26 alleen bij DP-8 getoetst. Figuur 6: Dwarsprofiel DP Grondopbouw In Tabel 6 is een globale beschrijving van de grondopbouw weergegeven op basis van sondering DKM72 en DKM73 en de ontwerpparameters uit het project Noord-Zuid-lijn. De in de EEM berekeningen gehanteerde geotechnische parameters zijn gegeven in bijlage I. De gehanteerde waarden betreffen ondergrenswaarden. Tabel 6 Representatieve grondopbouw en waarden grondparameters projectlocatie Grondsoort sat c bk. Laag [-] [kn/m3] [kn/m3] [kpa] [ ] [m NAP] 1A Ophooglaag (zand) ,5 7A Geul humeuse klei ,0 8 Hollandveen ,25 9 Oude Zeeklei ,0 10B Wadzand ,5 11 Hydrobiaklei ,5 12 Basisveen , e Zandlaag ,0 14 Alleröd , e Zandlaag ,5 Pagina: 18

21 Als freatische grondwaterstand is uitgegaan van NAP -0,4m wat overeenkomt met het peil in het aangrenzende t IJ. De stijghoogte in de eerste zandlaag is aangenomen op NAP -2,0m en eveneens hydrostatisch doorgetrokken tot in de tweede zandlaag. 4.2 Fasering In de berekeningen is de volgende fasering gehanteerd: 1. Initiële fase 8. Uitvlakken terrein NAP +1m (Noord) 9. Installeren damwanden 10. Ontgraven 1 e stempelraam (NAP +1m) en installeren palen 11. Aanbrengen 1 e stempelraam en ontgraven tot 2 e stempelraam (NAP -2,5m) 12. Aanbrengen 2 e stempelraam en ontgraven tot NAP -6,7m 13. Storten werkvloer en stempel 2 verwijderen. 14. Berekening einde levensduur tunnel incl. phi/c reductie In bijlage II is de modellering van de verschillende fasen weergegeven. Omwille van de berekeningswijze wordt de berekening gestart met een vlak terrein (figuur niet weergegeven). 4.3 Damwandprofiel In Tabel 7 zijn de toegepaste stijfheidsparameters voor de damwand gegeven waarbij onderscheid is gemaakt in de initiële eigenschappen van de damwand en de gereduceerde eigenschappen na een referentieperiode van 100 jaar. Tabel 7 Damwandprofiel t.p.v. DP-5 Eigenschap AZ AZ (na 100 jr.) Staalkwaliteit S240 S240 EA kn/m EI kn m 2 /m M plastisch kn m/m n.v.t Berekeningsresultaten Aan het einde van de te toetsen fase is een -c reductie uitgevoerd. Uit deze berekening is een SF van >1,3 bepaald. Aan de hand van de -c reductie kan de sterkte van de damwand worden getoetst bij een SF van 1,22 (conform CUR166; schema B en hogere referentieperiode) en bij een SF van 1,3 (extra veiligheid, zie voorgaande paragraaf). De berekeningsresultaten zijn weergegeven in onderstaande tabel. Tevens is in Figuur 8 t/m Figuur 10 een grafische weergave gegeven van de berekende vervormingen en krachten in de damwand bij een SF van 1,3. Opgemerkt wordt dat het faalmechanisme het afschuiven van het theoretisch dijkprofiel betreft, de veiligheid van de damwand ligt hoger. Derhalve liggen de berekende krachten en vervormingen van de damwand in SLS en ULS dicht bij elkaar, zie Tabel 8. Pagina: 19

22 Figuur 7 Bezwijkmechanisme DP-5 Tabel 8 Berekeningsresultaten SLS / ULS DP-5 (PLX04) Fase U x [mm] M [knm] Safety Factor ULS [-] rekenstap Ontgraven tot NAP -6,7m DP-5 einde levensduur tunnel (SLS) DP-5 einde levensduur tunnel (ULS) >1,3 282 Figuur 8 Berekende vervormingen DP-5 (BGT) Pagina: 20

23 Figuur 9 Berekend max. moment in damwand DP-5 (BGT en UGT) Figuur 10 Berekend max. dwarskracht in damwand DP-5 (BGT en UGT) 4.5 Toetsing sterkte damwand Conform 9.7.1(l, m en n) van NEN dienen momenten en krachten in de constructie te worden getoetst aan de materiaal gebonden normen NEN-EN 1993 (staalconstructies). Het maximaal opneembaar (plastisch) moment M r;d bedraagt 402 knm/m (zie par. 4.3). Volgend uit de phi/c-reductie berekening bedraagt het maximaal optredend moment M s;d in de damwand 103 knm/m bij een SF van 1,3. Hiermee wordt ruim voldaan aan de sterkte-eis voor een calamiteitscenario waarbij de tunnel niet meer aanwezig is, hoog water aan de dijkzijde optreedt en het einde van de levensduur van de damwand na 100 jaar is bereikt. Pagina: 21

24 5 Toetsing DP-6 Als de tunnel niet meer aanwezig is dient de stalen damwand de functie van de waterkering over te nemen. In overleg met Waternet is vastgelegd dat de damwand bij een calamiteit horizontaal wordt gesteund door de werkvloer welke zich bevind onder de tunnelconstructie. De werkvloer is gemodelleerd als een grondlaag met de eigenschappen van ongewapend beton (geen treksterkte). Het ontwerp van de damwand is uitgevoerd met behulp van een EEM berekening in PLAXIS. De resultaten hiervan zijn beschreven in het volgende hoofdstuk. 5.1 Grondopbouw In onderstaande tabel is de in de berekeningen gehanteerde grondopbouw weergegeven op basis van sondering DKM9 en de ontwerpparameters uit het project Noord-Zuid-lijn. De in de EEM berekeningen gehanteerde geotechnische parameters zijn gegeven in bijlage 5. De gehanteerde waarden betreffen ondergrenswaarden. Tabel 9 Representatieve grondopbouw en waarden grondparameters projectlocatie Grondsoort sat c bk. Laag ok. Laag [-] [kn/m3] [kn/m3] [kpa] [ ] [m NAP] [m NAP] 1A Ophooglaag (zand) ,5-1,0 7A Geul humeuse klei ,0-3,25 8 Hollandveen ,25-5,0 9 Oude Zeeklei ,0-7,5 10B Wadzand ,5-12,5 11 Hydrobiaklei ,5-13,5 12 Basisveen ,5-14, e Zandlaag ,0-16,5 14 Alleröd ,5-18, e Zandlaag ,5 modelgrens Als freatische grondwaterstand is uitgegaan van NAP -0,4m wat overeenkomt met het peil in het aangrenzende t IJ. De stijghoogte in de eerste zandlaag is conservatief aangenomen op NAP -2,0m en eveneens hydrostatisch doorgetrokken tot in de tweede zandlaag. 5.2 Fasering In de berekeningen is de volgende fasering gehanteerd: 1. Initiële fase 2. Uitvlakken terrein NAP +1m (Noord) 3. Installeren damwanden 4. Ontgraven 1 e stempelraam (NAP +1m) en installeren palen 5. Aanbrengen 1 e stempelraam en ontgraven tot 2 e stempelraam (NAP -2,5m) Pagina: 22

25 6. Aanbrengen 2 e stempelraam en ontgraven tot NAP -6,7m 7. Storten werkvloer en stempel uit. 8. Berekening einde levensduur tunnel incl. phi/c reductie In bijlage III is de modellering van de verschillende fasen weergegeven. Omwille van de berekeningswijze wordt de berekening gestart met een vlak terrein (figuur niet weergegeven). 5.3 Damwandprofiel In onderstaande tabel zijn de toegepaste stijfheidsparameters voor het beoogde damwandprofiel gegeven waarbij onderscheid is gemaakt in de initiële eigenschappen van de damwand en de gereduceerde eigenschappen na een referentieperiode van 100 jaar. Tabel 10 Damwandprofiel t.p.v. DP-6 Eigenschap AZ N AZ N (na 100 jr.) Staalkwaliteit S355 S355 EA kn/m EI kn m 2 /m M plastisch kn m/m n.v.t Berekeningsresultaten Aan het einde van de te toetsen fase is een -c reductie uitgevoerd. Uit deze berekening is een SF van 1,38 bepaald. Aan de hand van de -c reductie kan de sterkte van de damwand worden getoetst bij een SF van 1,22 (conform CUR166; schema B en hogere referentieperiode) en bij een SF van 1,3 (extra veiligheid, zie paragraaf 2.9). Figuur 11 Bezwijkmechanisme DP-6 Pagina: 23

26 De berekeningsresultaten zijn weergegeven in onderstaande tabel. Tevens is in Figuur 12 t/m Figuur 14 een grafische weergave gegeven van de berekende vervormingen en krachten in de damwand bij een SF van 1,3. Tabel 11 Berekeningsresultaten SLS / ULS DP-6 (PLX04) Fase U x [mm] M [knm] Safety Factor ULS [-] rekenstap Ontgraving bij 1 stempel + werkvloer (NAP -6,7m) DP-6 einde levensduur tunnel S355 (SLS) DP-6 einde levensduur tunnel S355 (ULS) , DP-6 einde levensduur tunnel S355 (ULS) , Figuur 12 Berekende vervormingen DP-6 (BGT) Figuur 13 Berekend max. moment in damwand DP-6 (BGT en UGT) Pagina: 24

27 Figuur 14 Berekend max. dwarskracht in damwand DP-6 (BGT en UGT) 5.5 Toetsing sterkte damwand Conform 9.7.1(l, m en n) van NEN dienen momenten en krachten in de constructie te worden getoetst aan de materiaal gebonden normen NEN-EN 1993 (staalconstructies). Het maximaal opneembaar (plastisch) moment M r;d bedraagt 907 knm/m. Volgend uit de phi/creductie berekening bedraagt het maximaal optredend moment M s;d in de damwand 824 knm/m bij een SF van 1,22 en 844 knm/m bij een SF van 1,3. In beide gevallen wordt voldaan aan de sterkte-eis voor een calamiteitscenario waarbij de tunnel niet meer aanwezig is, hoog water aan de dijkzijde optreedt en het einde van de levensduur van de damwand na 100 jaar is bereikt. Pagina: 25

28 6 Toetsing DP-7 Dwarsprofiel DP-7 is gelegen ter plaatse van de te realiseren waterkelder en dienstengebouw. Deze constructie wordt vanwege het diepere ontgravingsniveau met behulp van een onderwaterbetonvloer in een eigen bouwkuip gerealiseerd. Conform opgave van de constructeur is uitgegaan van een integraal ontgravingsniveau van NAP -10,25m (aanname 1m OWB en 0,25m grind). De dikte van de OWB vloer zal naar verwachting nog wijzigen in verband met de mogelijke toepassing van staalvezels. Het aanlegniveau van constructieve vloer is op NAP -9m aangehouden. Figuur 15 Dwarsprofiel DP-7 met integraal ontgravingsniveau 6.1 Grondopbouw In onderstaande tabel is een globale beschrijving van de grondopbouw weergegeven op basis van sondering DKM46 en DKM47 en de ontwerpparameters uit het project Noord-Zuid-lijn. De in de EEM berekeningen gehanteerde geotechnische parameters zijn gegeven in bijlage I. De gehanteerde waarden betreffen ondergrenswaarden. Tabel 12 Representatieve grondopbouw en waarden grondparameters projectlocatie Grondsoort sat c bk. Laag [-] [kn/m3] [kn/m3] [kpa] [ ] [m NAP] 1A Ophooglaag (zand) ,5 7A Geul humeuse klei ,0 8 Hollandveen ,25 9 Oude Zeeklei ,0 10B Wadzand ,0 11 Hydrobiaklei ,5 12 Basisveen , e Zandlaag ,5 14 Alleröd , e Zandlaag ,5 Pagina: 26

29 Als freatische grondwaterstand is uitgegaan van NAP -0,4m wat overeenkomt met het peil in het aangrenzende t IJ. De stijghoogte in de eerste zandlaag is conservatief aangenomen op NAP -2,0m en eveneens hydrostatisch doorgetrokken tot in de tweede zandlaag. 6.2 Fasering In de berekeningen is de volgende fasering gehanteerd: 1. Initiële fase 2. Uitvlakken terrein NAP +1m (Noord) 3. Installeren damwanden 4. Ontgraven 1 e stempelraam (NAP +1m) en installeren palen 5. Aanbrengen 1 e stempelraam en ontgraven in den natte tot NAP -10,25m 6. Storten grindlaag 7. Storten onderwaterbeton 8. Leegmalen kuip 9. Aanbrengen werkvloer 10. Berekening einde levensduur tunnel incl. phi/c reductie In bijlage IV is de modellering van de verschillende fasen weergegeven. Omwille van de berekeningswijze wordt de berekening gestart met een vlak terrein (figuur niet weergegeven). 6.3 Damwandprofiel Conform opgave is gerekend met een stalen damwandprofiel AZ N in staalkwaliteit S240 met onderstaande eigenschappen. Tabel 13 Damwandprofiel t.p.v. DP-7; waterkelder en dienstengebouw Eigenschap AZ36 700N AZ36 700N (na 100 jr.) Staalkwaliteit S240 S240 EA kn/m EI kn m 2 /m M plastisch kn m/m n.v.t Berekeningsresultaten Aan het einde van de te toetsen fase is een -c reductie uitgevoerd. Uit deze berekening is een SF van >1,3 bepaald. Aan de hand van de -c reductie kan de sterkte van de damwand worden getoetst bij een SF van 1,22 (conform CUR166; schema B en hogere referentieperiode) en bij een SF van 1,3 (extra veiligheid, zie paragraaf 2.9). De berekeningsresultaten zijn weergegeven in onderstaande tabel. Tevens is in Figuur 17 t/m Figuur 19 een grafische weergave gegeven van de berekende vervormingen en krachten in de damwand bij een SF van 1,3. Opgemerkt wordt dat het faalmechanisme van het afschuiven van het theoretisch dijkprofiel betreft, de veiligheid van de damwand ligt hoger. Derhalve liggen de berekende krachten en vervormingen van de damwand in SLS en ULS dicht bij elkaar, zie Tabel 14. Pagina: 27

30 Figuur 16 Bezwijkmechanisme DP-7 Tabel 14 Berekeningsresultaten damwand SLS / ULS DP-7 (PLX07) Fase U x [mm] M [knm] Safety Factor ULS [-] rekenstap Leegmalen kuip > aanbrengen werkvloer DP-7 einde levensduur tunnel (SLS) DP-7 einde levensduur tunnel (ULS) >1,3 121 Figuur 17 Berekende vervormingen DP-7 (SLS) Pagina: 28

31 Figuur 18 Berekend max. moment in damwand DP-7 (SLS/ULS) Figuur 19 Berekend max. dwarskracht in damwand DP-7 (BGT en UGT) 6.5 Toetsing sterkte damwand Conform 9.7.1(l, m en n) van NEN dienen momenten en krachten in de constructie te worden getoetst aan de materiaal gebonden normen NEN-EN 1993 (staalconstructies). Het maximaal opneembaar (plastisch) moment M r;d bedraagt 865 knm/m. Volgend uit de phi/creductie berekening bedraagt het maximaal optredend moment M s;d in de damwand 528 knm/m bij een Msf van 1,3. Hiermee wordt voldaan aan de sterkte-eis voor een calamiteitscenario waarbij de tunnel niet meer aanwezig is, hoog water aan de dijkzijde optreedt en het einde van de levensduur van de damwand na 100 jaar is bereikt. Pagina: 29

32 7 Toetsing DP-8 Het dijkprofiel ter plaatse van DP-8 ligt op een ongeveer gelijke afstand tot de tunnel als bij DP-5 echter grijpt hoger aan op de tunnel en is het beoogde damwandprofiel een AZ26-700N. I Figuur 20 Dwarsprofiel DP Grondopbouw In onderstaande tabel is een globale beschrijving van de grondopbouw weergegeven op basis van sondering DKM35 en de ontwerpparameters uit het project Noord-Zuid-lijn. De in de EEM berekeningen gehanteerde geotechnische parameters zijn gegeven in bijlage I. De gehanteerde waarden betreffen ondergrenswaarden. Tabel 15 Representatieve grondopbouw en waarden grondparameters projectlocatie Grondsoort sat c bk. Laag [-] [kn/m3] [kn/m3] [kpa] [ ] [m NAP] 1A Ophooglaag (zand) ,5 8 Hollandveen ,0 9 Oude Zeeklei ,5 10B Wadzand ,5 11 Hydrobiaklei ,5 12 Basisveen , e Zandlaag ,0 14 Alleröd , e Zandlaag ,2 Als freatische grondwaterstand is uitgegaan van NAP -0,4m wat overeenkomt met het peil in het aangrenzende t IJ. De stijghoogte in de eerste zandlaag is conservatief aangenomen op NAP -2,0m en eveneens hydrostatisch doorgetrokken tot in de tweede zandlaag. 7.2 Fasering In de berekeningen is dezelfde fasering gehanteerd als bij dwarsprofiel DP-5. Zie bijlage II. Pagina: 30

33 7.3 Damwandprofiel In onderstaande tabel zijn de toegepaste stijfheidsparameters voor het beoogde damwandprofiel gegeven waarbij onderscheid is gemaakt in de initiële eigenschappen van de damwand en de gereduceerde eigenschappen na een referentieperiode van 100 jaar. Tabel 16 Damwandprofiel t.p.v. DP-5 Eigenschap AZ N AZ N (na 100 jr.) Staalkwaliteit S240 S240 EA kn/m EI kn m 2 /m M plastisch kn m/m n.v.t Berekeningsresultaten Aan het einde van de te toetsen fase is een -c reductie uitgevoerd. Uit deze berekening is een SF van >1,3 bepaald. Aan de hand van de -c reductie kan de sterkte van de damwand worden getoetst bij een SF van 1,22 (conform CUR166; schema B en hogere referentieperiode) en bij een SF van 1,3 (extra veiligheid, zie paragraaf 2.9). De berekeningsresultaten zijn weergegeven in onderstaande tabel. Tevens is in Figuur 22 t/m Figuur 24 een grafische weergave gegeven van de berekende vervormingen en krachten in de damwand bij een SF van 1,3. Opgemerkt wordt dat het faalmechanisme van het afschuiven van het theoretisch dijkprofiel betreft. Derhalve liggen de berekende krachten en vervormingen van de damwand in SLS en ULS dicht bij elkaar, zie Tabel 17. Figuur 21 Bezwijkmechanisme DP-8 Pagina: 31

34 Tabel 17 Berekeningsresultaten damwand SLS / ULS DP-8 (PLX08) Fase U x [mm] M [knm] Safety Factor ULS [-] Leegmalen kuip > aanbrengen werkvloer DP-8 einde levensduur tunnel (SLS) rekenstap DP-8 einde levensduur tunnel (ULS) >1,3 246 Figuur 22 Berekende vervormingen DP-8 (SLS) Figuur 23 Berekend max. moment in damwand DP-8 (SLS/ULS) Pagina: 32

35 Figuur 24 Berekend max. dwarskracht in damwand DP-8 (BGT en UGT) 7.5 Toetsing sterkte damwand Conform 9.7.1(l, m en n) van NEN dienen momenten en krachten in de constructie te worden getoetst aan de materiaal gebonden normen NEN-EN 1993 (staalconstructies). Het maximaal opneembaar (plastisch) moment M r;d bedraagt 611 knm/m. Volgend uit de phi/creductie berekening bedraagt het maximaal optredend moment M s;d in de damwand 569 knm/m bij een SF van 1,3. Hiermee wordt voldaan aan de sterkte-eis voor een calamiteitscenario waarbij de tunnel niet meer aanwezig is, hoog water aan de dijkzijde optreedt en het einde van de levensduur van de damwand na 100 jaar is bereikt. Pagina: 33

36 8 Opbarstberekening PLAXIS 8.1 Westelijke toerit en gesloten deel De opbarstveiligheid is beschouwd voor de 1 e zandlaag bij het maximale ontgravingniveau van NAP- 6,7m. In eerste instantie is de opbarstveiligheid bepaald bij een stijghoogte van NAP-2,0m waarna de stijghoogte is opgevoerd tot NAP -0,5m. Uit de resultaten van de Plaxis berekeningen blijkt dat er geen opbarsten zal optreden bij een stijghoogte van NAP-2,0m in het eerste watervoerende pakket, te weten de eerste zandlaag. Vervolgens is de stijghoogte opgevoerd naar NAP-0,5m waaruit blijkt dat er bij deze verhoogde stijghoogte tevens geen opbarsten zal optreden. De veiligheid tegen opbarsten wordt ontleend aan de wrijvingsweerstand van de grond met de damwand (kleef) en de opspanning van de grondmoot, welke zou moeten opbarsten, tussen de beide damwanden. In Figuur 25 is het opspannen van de grond tussen de damwanden grafisch weergegeven. Figuur 25 Opspannen grondmoot tussen damwanden Pagina: 34

37 Middels een phi-c reductie is de veiligheid op opbarsten bij een stijghoogte van NAP -0,5m bepaald, deze bedraagt rekenkundig 1,1 (SF = 1,1), zie Figuur 26. Ten opzichte van neerwaartste belasting bedraagt een extra opwaartste waterdruk van 1,5 m (NAP -0,5 in plaats van NAP -2 m) een veiligheidsfactor van 1,18 (neerwaarts circa 110 kpa, opwaarts circa 130) tegen opbarsten van de bouwkuipbodem.. Figuur 26 Resultaat phi/c reductie bij stijghoogte NAP -0,5 m 8.2 Oostelijke toerit In de oostelijke toerit is de pleistocene zandlaag hoger gelegen op een niveau van circa NAP -12,0 m. In PLAXIS is een 2D analyse gemaakt in de dwarsrichting van de tunnel. Hieruit blijkt dat de grond bij verhogen van de stijghoogte in de pleistocene zandlaag (bk. 1 e zandlaag NAP-12m) tot NAP -1,0m zal opbarsten bij een ontgraving tot NAP -6,7 m, ondanks kleef aan de damwanden en de opspanning van de grond tussen de 2 damwanden. Een stijghoogte van NAP -2 m voldoet wel. Wanneer de werkvloer (0,3 m zand) en de stempelvloer (0,3 m beton) is gestort kan de stijghoogte in PLAXIS worden verhoogd tot NAP -0,5 m. Als beheersmaatregel wordt hier een spanningsbemaling in de eerste zandlaag toegepast. Uit bovenstaande beschouwing blijkt dat in principe het verticaal evenwicht bij een stijghoogte van NAP - 2 m voldoet. Om een veiligheid van 1,1 te verkrijgen is een verlaging van de stijghoogte van 1 m benodigd. Pagina: 35

38 Bijlage 1 Parameterset PLAXIS Grondlagen HSsmall (Grond)lagen MC Anchors Plates Bijlagen bij RA14161b3 1

39 Bijlage II Berekeningsresultaten calamiteitbeschouwing 1a 1b 2a 2b 3 INSTABIEL M max = 859 knm/m u x = 633 mm M max = 908 knm/m u x = 986 mm M max = 843 knm/m u x = 1204 mm INSTABIEL INSTABIEL INSTABIEL M sf = 1,24 M sf = 1,34 M sf = 1,12 Bijlagen bij RA14161b3 1

40 Bijlage III Risicoanalyse Max Bögl (PRI _A02) Bijlagen bij RA14161b3 2

41 Bijlage 1V Globale fasering DP-5 en DP-8 Fase 0: initieel Fase 1: Uitvlakken terrein NAP +1m (Noord) Fase 2: Installeren damwanden Fase 3: Ontgraven 1e stempelraam (NAP +1m) en installeren palen Fase 4: Aanbrengen 1e stempelraam en ontgraven tot 2e stempelraam (NAP -2,5m) Fase 5: Aanbrengen 2e stempelraam en ontgraven tot NAP -6,7m Fase 6: Storten werkvloer en stempel uit. Fase 7: Einde levensduur tunnel incl. phi/c reductie Bijlagen bij RA14161b3 3

42 Bijlage V Fasering DP-6 Fase 0: initieel Fase 1: Uitvlakken terrein NAP +1m (Noord) Fase 2: Installeren damwanden Fase 3: Ontgraven 1e stempelraam (NAP +1m) en installeren palen Fase 4: Aanbrengen 1e stempelraam en ontgraven tot 2e stempelraam (NAP -2,5m) Fase 5: Aanbrengen 2e stempelraam en ontgraven tot NAP -6,7m Fase 6: Storten werkvloer en stempel uit. Fase 7: Einde levensduur tunnel incl. phi/c reductie Bijlagen bij RA14161b3 1

43 Bijlage VI Fasering DP-7 Fase 0: initieel Fase 1: Uitvlakken terrein NAP +1m (Noord) Fase 2: Installeren damwanden Fase 3: Ontgraven 1e stempelraam (NAP +1m) en installeren palen Fase 4: Aanbrengen 1e stempelraam en ontgraven nat tot NAP - 6,7m Fase 5 en 6: Aanbrengen grindlaag en onderwaterbeton Fase 7 en 8: Kuip leegmalen en aanbrengen werkvloer Fase 9: Einde levensduur tunnel incl. phi/c reductie Bijlagen bij RA14161b3 2