RICHTLIJN WATERKERINGS- EN BESCHIKBAARHEIDSEISEN

Transcriptie

1 RICHTLIJN WATERKERINGS- EN BESCHIKBAARHEIDSEISEN CONSEQUENTIES VAN EISEN AAN WATERKERING, SPUIEN EN VERKEER TE LAND EN TE WATER VOOR HET ONTWERP VAN KUNSTWERKEN IN DE NATTE INFRASTRUCTUUR Opgesteld in opdracht van BOUWDIENST RIJKSWATERSTAAT BOUWDIENST RIJKSWATERSTAAT ir. R.C.A. Beem ir. H.J. van der Graaf FUGRO INGENIEURSBUREAU B.V. ir. M.T. van der Meer ir. M.Th.J.H. Smits ir. L. de Quelerij ir. J.D. Stoop GRONDMECHANICA DELFT dr. ir. S.E.J. Spierenburg ir. E.O.F. Calle datum: september 1998

2 INHOUDSOPGAVE blz INLEIDING 1 Waterkerings- en beschikbaarheidseisen als uitgangspunt voor het ontwerp... 1 Achtergrond van de ontwikkeling van de Richtlijn... 1 Doelstelling en doelgroep van deze Richtlijn... 2 Tot standkoming van de Richtlijn... 3 Gebruik en verdere ontwikkeling van de Richtlijn... 3 Afbakening... 4 Leeswijzer... 5 Computerprogramma... 5 Toelichtende tekst in de Richtlijn... 5 RICHTLIJN 6 1. HET OPSTELLEN VAN BETROUWBAARHEIDSEISEN IN HET P.V.E Verzamelen algemene gegevens Bepalen te vervullen hoofdfuncties Bepalen planperiode/levensduur Bepalen randvoorwaarden Vaststellen eisen opdrachtgever/beheerder Opstellen en uitwerken betrouwbaarheidseisen Keren van water Schutten Spuien Oeververbinding VERWERKEN VAN BETROUWBAARHEIDSEISEN IN HET (VOOR)ONTWERP Opstellen (deel)varianten Vaststellen geometrie Betrouwbaarheid ten aanzien van keren Betrouwbaarheid ten aanzien van schutten Ontwerp ten aanzien van de hoofdfunctie keren Ontwerp Civiele en Stalen deel Ontwerp Werktuigbouwkundige en Elektrotechnische Installatiedeel Ontwerp ten aanzien van de hoofdfunctie schutten Niet-planbare niet-beschikbaarheid nb(y) Planbare niet-beschikbaarheid nb(z) Controle van de ontwerpvariant Variantenafweging Vaststellen levensduurkosten Vaststellen prijs/prestatie verhouding Variantkeuze BEGRIPPENLIJST... 55

3 LIJST MET GEBRUIKTE AFKORTINGEN LIJST MET GEBRUIKTE SYMBOLEN LITERATUUR BASISRAPPORTEN VAN DE RICHTLIJN Bijlage: Bijlage: PvE en Voorontwerp van de sluis in de Gekanaliseerde Dieze bij Engelen, Gebruikmakend van de Richtlijn Waterkerings- en Beschikbaarheidseisen Programma s Veilkunwat en Corwat, inclusief toelichting

4 INLEIDING Waterkerings- en beschikbaarheidseisen als uitgangspunt voor het ontwerp De primaire uitgangspunten voor een te ontwerpen waterbouwkundig kunstwerk zijn de beoogde hoofdfuncties en de per hoofdfunctie te leveren prestatie. Een kunstwerk in de natte infrastructuur kan één of meerdere hoofdfuncties hebben. In de natte infrastructuur worden de volgende hoofdfuncties van kunstwerken onderscheiden: 1. keren van water; 2. afwikkeling van de scheepvaart; 3. peilbeheer door middel van stuwen en/of spuien van water; 4. oeververbinding voor landverkeer. De per hoofdfunctie te leveren prestatie heeft betrekking op betrouwbaarheid en capaciteit van het kunstwerk. Met betrouwbaarheid wordt de kans bedoeld dat het kunstwerk op een gewenst moment zijn beoogde functie(s) vervult. Onderhavige Richtlijn Waterkerings- en Beschikbaarheidseisen geeft aanbevelingen voor de manier waarop de betrouwbaarheidseisen vastgesteld kunnen worden, en hoe deze vertaald kunnen worden naar een (voor)ontwerp. Zie Figuur 1. PRESTATIE EISEN HOOFDFUNCTIES Waterkeringseisen t.b.v. 1. Keren van water Prestatie kunstwerk Betrouwbaarheid Beschikbaarheidseisen 2. Schutten t.b.v. 3. Peilbeheer 4. Oeververbinding Capaciteit (in deze richtlijn buiten beschouwing gelaten) Figuur 1: Overzicht prestatie, eisen en hoofdfuncties van een kunstwerk Merk op dat de "waterkeringseisen" betrekking hebben op de betrouwbaarheid van de hoofdfunctie "keren van water" en dat de "beschikbaarheidseisen betrekking hebben op de betrouwbaarheid van de overige hoofdfuncties. De beschikbaarheid is een parameter waarmee de kans wordt aangeduid dat de beschouwde functie kan worden vervuld (zie de begrippenlijst). Achtergrond van de ontwikkeling van de Richtlijn september

5 De traditionele aanpak van het ontwerpen van kunstwerken in de natte infrastructuur is in belangrijke mate gericht op het tegen zo laag mogelijke stichtingskosten voldoen aan formele eisen ten aanzien van de constructieve veiligheid en de formele eisen ten aanzien van de waterkerende veiligheid. Deze formele eisen zijn vastgelegd in respectievelijk de diverse technische normen en de verschillende TAW-leidraden. Naast een eventuele waterkerende hoofdfunctie kunnen kunstwerken in de natte infrastructuur ook de hoofdfuncties schutten, peilbeheer en oeververbinding dienen te vervullen. Voor deze hoofdfuncties ontbreekt het aan een compleet stelsel van formele betrouwbaarheidseisen. Daarnaast ontbreekt het ook aan de hulpmiddelen om deze vast te stellen en op integrale wijze mee te nemen in het ontwerpproces. Als gevolg hiervan is het ontwerp op deze hoofdfuncties voor een belangrijk deel is gebaseerd op ervaring. Deze op ervaring gebaseerde wijze van ontwerpen leidt in het algemeen tot kunstwerken met een acceptabele betrouwbaarheid. Het is echter de vraag of deze in alle gevallen optimaal is. Door de Bouwdienst is om deze reden een proces in gang gezet om een meer integrale ontwerpgang te bevorderen. Daarmee wordt ondermeer beoogd de vereiste betrouwbaarheid van de vervulling van de verschillende functies van het ontwerp te objectiveren, rekening houdend met de totale levensduurkosten van het ontwerp. Deze totale levensduurkosten bestaan naast de stichtingskosten ook uit de kosten van beheer en onderhoud, en de indirecte kosten van onbetrouwbaarheid, in geval van een schutsluis bijvoorbeeld de kosten van scheep-vaartstremmingen. In het kader hiervan is het project Veilkunwat gestart waar deze Richtlijn Waterkerings- en Beschikbaarheidseisen het resultaat van is. De ontwikkeling van deze Richtlijn Waterkerings- en Beschikbaarheidseisen kan niet los worden gezien van andere projecten die aan dit proces moeten bijdragen, zoals onder andere Duurzaam Bouwen, de ontwikkeling van de Leidraad Energiezuinig Ontwerpen en de ontwikkeling van het Hand-boek Onderhoud Kunstwerken NI. Doelstelling en doelgroep van deze Richtlijn Met de toepassing van deze Richtlijn Waterkerings- en Beschikbaarheidseisen worden de volgende hoofddoelen beoogd: 1. er wordt een gestandaardiseerde en gestructureerde werkwijze gevolgd bij het vaststellen van betrouwbaarheidseisen en de verwerking daarvan in het (voor)ontwerp. Zo wordt voorkomen dat ontwerpers bij ieder project zelf de methodiek moeten bedenken en wordt de kans dat relevante onderdelen over het hoofd worden gezien beperkt; 2. het werken volgens de Richtlijn bevordert objectivering van de vast te stellen betrouwbaarheidseisen en de verwerking daarvan in het (voor)ontwerp. Uitgangspunt daarbij is de economische optimalisatie van het ontwerp, waarbij zowel stichtingskosten, kosten van beheer en onderhoud als de kosten van onbetrouwbaarheid (bijvoorbeeld scheepvaartstremmingen) kunnen worden betrokken; 3. het werken volgens de Richtlijn bevordert een gestructureerde gegevensuitwisseling tussen opdrachtgever en opdrachtnemer en tussen deelopdrachtnemers per ontwerpdiscipline; 4. het werken volgens de Richtlijn versterkt de koppeling tussen het ontwerp en het latere beheer en onderhoud van het kunstwerk en vormt een extra stimulans voor de door de Bouwdienst gewenste ontwikkeling van beheer- en onderhoudsgegevens. september

6 Ten aanzien van het ontwerp op de waterkerende functie van kunstwerken kan deze Richtlijn worden gezien als een aanvulling op de TAW-Leidraad Waterkerende Kunstwerken en Bijzondere Constructies [1], echter zonder de status van deze laatste. De primaire doelgroep van de Richtlijn zijn de ontwerpers van kunstwerken in de natte infrastructuur bij de Bouwdienst Rijkswaterstaat. Daarnaast kan de richtlijn, vooral voor wat betreft het opstellen en uitwerken van betrouwbaarheidseisen (hoofdstuk 1), van belang zijn voor beheerders en gebruikers van kunstwerken in de natte infrastructuur. Totstandkoming van de Richtlijn Bij de ontwikkeling van de Richtlijn is rekening gehouden met de traditionele werkwijze bij het ontwerpen van kunstwerken in de natte infrastructuur. Tevens is gebruik gemaakt van praktijkdata van bestaande kunstwerken. Bij de ontwikkeling is voorts uitgegaan van schutsluizen omdat een schutsluis alle vier de genoemde hoofdfuncties van kunstwerken in de natte infrstructuur in zich kan verenigen. De belangrijkste onderdelen van de ontwikkeling van deze Richtlijn zijn: 1. het huidige traditionele ontwerpproces is geïnventariseerd aan de hand van een bestaand ontwerp (Sluis Helmond). Uit evaluatie van het ontwerp is de relatie tussen hoofdonderdelen (Beton, Staal, Werktuigbouw en Installaties) en de betrouwbaarheidseisen ten aanzien van van de hoofdfuncties (keren, schutten, peilbeheer en oeververbinding) vastgesteld; 2. de mogelijke stremmingsoorzaken zijn ingedeeld in drie categorieën: X: natuurlijke (hydraulische) randvoorwaarden; Y: niet geplande stremmingen door storingen; Z: geplande stremmingen als gevolg van inspectie en onderhoud; 3. In de praktijk optredende stremmingen en de frequenties daarvan zijn geëvalueerd aan de hand van logboeken van een aantal sluiscomplexen (Gouda en sluiscomplex IJmuiden). Uit de resultaten daarvan is een algemene karakteristiek van stremmingen afgeleid tezamen met de mogelijke oorzaken daarvan. De karakteristiek geeft een verdeling van de frequentie van optreden van stremmingen voor verschillende stremmingsduurklassen; 4. een eerste aanzet van de Richtlijn is getoetst aan de hand van twee uitgevoerde casestudies: Zuidersluis IJmuiden en Tweede Sluis Lith; 5. er is een studie verricht naar de aansluiting van de eis ten aanzien van sterkte en stabiliteit van waterkerende constructies uit de Leidraad Waterkerende Kunstwerken en Bijzondere Constructies op de constructieve eis aan (hoofd)onderdelen van constructies uit de NEN In het kader van deze studie zijn een aantal probabilistische berekeningen gemaakt voor verschillende constructieve onderdelen en bezwijkmechanismen. De resultaten daarvan zijn verwerkt tot een semi-probabilistisch recept welke is geïmplementeerd in een computerprogramma; 6. de concept-richtlijn is getoetst door middel van toepassing in een uitgebreide casestudy: Sluis Engelen. Gebruik en verdere ontwikkeling van de Richtlijn september

7 De voorliggende Richtlijn Waterkerings- en Beschikbaarheidseisen betreft de eerste versie. De bruikbaarheid hiervan is een eerste maal getoetst door middel van praktische toepassing bij een case-study (Sluis Engelen) die als bijlage is opgenomen bij de Richtlijn. De opstellers van de Richtlijn realiseren zich dat toepassing van de Richtlijn niet alleen voordelen heeft maar met name in het begin meer inspanning zal vergen en meer kennis van de gebruikers vereist, vooral op het gebied van probabilistiek en risico-analyse. Dit zal voor het ontwerpproces aanvankelijk wat vertragend en kostenverhogend werken. Bovendien zullen gaandeweg het gebruik ongetwijfeld nog onduidelijkheden of hiaten worden geconstateerd. Voor de verdere ontwikkeling van de Richtlijn is het van belang dat deze tekortkomingen worden teruggekoppeld zodat daar wat mee gedaan kan worden. Eerste contactpersoon in deze is: ir. Ron C.A. Beem Bouwdienst Rijkswaterstaat, Hoofdafdeling Natte Infrastructuur, Afdeling Ontwikkeling Technieken telefoon: Afbakening Onderwerp van deze Richtlijn is de betrouwbaarheid van kunstwerken in de natte infrastructuur, zowel met betrekking tot de eisen die daaraan (kunnen) worden gesteld, als met betrekking tot de receptuur om in de (voor)ontwerpfase aan deze eisen te voldoen. Onder de kunstwerken waarop deze Richtlijn betrekking heeft, worden bij de Bouwdienst Rijkswaterstaat de volgende kunstwerken verstaan: - sluizen: schut-, keer- en stroomsluizen - stuwen - hoogwaterkeringen - geleidewerken - aanleginrichtingen - beweegbare bruggen - gemalen - duikers - hevels - (offshore constructies) De Richtlijn concentreert zich hoofdzakelijk op het ontwerp van een (schut)sluis, omdat dit type kunstwerk veelal de vier eerder genoemde hoofdfuncties - keren, schutten, spuien en oeververbinding - in zich verenigt. De methodiek is echter ook op andere typen kunstwerken toepasbaar. De Richtlijn behandelt niet de eisen te stellen aan de capaciteit en daarmee evenmin aspecten die de capaciteit van het kunstwerk bepalen zoals bijvoorbeeld de afmetingen van de kolk van een schutsluis of de lay-out van voorhavens van een schutsluis. september

8 Leeswijzer De kern van de Richtlijn Waterkerings- en Beschikbaarheidseisen wordt gevormd door de hoofdstukken 1 en 2. De inhoud van deze hoofdstukken is samengevat in het stappenschema voorin de Richtlijn. Het stappenschema kan dienen als leeswijzer. In hoofdstuk 1 van de Richtlijn wordt ingegaan op het opstellen en uitwerken van betrouwbaarheidseisen (zijnde de waterkerings- en beschikbaarheidseisen), opgesplitst naar hoofdfuncties van het kunstwerk en naar hoofdgroepen van faaloorzaken. In hoofdstuk 2 wordt de vertaling van deze eisen in het (voor)ontwerp behandeld. Handreikingen voor variantkeuze op basis van een vergelijking van levensduurkosten worden aan het eind van dit hoofdstuk gegeven. Achterin de Richtlijn zijn een begrippenlijst, een lijst met de gebruikte afkortingen en een lijst met symbolen opgenomen. Computerprogramma Bij deze Richtlijn is software ontwikkeld ter ondersteuning van de methodiek van de Richtlijn. Dit betreft de windows-applicatie Veilkunwat, en het Lotus spreadsheet Corwat. Diskettes met Veilkunwat en Corwat zijn inclusief een korte toelichting als bijlage opgenomen bij de Richtlijn. De plaats waar deze programatuur in het ontwerpproces kan worden gebruikt is daar waar relevant aangegeven. Toelichtende tekst in de Richtlijn In de Richtlijn wordt onderscheid gemaakt tussen de werkelijke richtlijntekst en cursief, kleiner gedrukte toelichtingen. In de richtlijntekst worden genummerde verwijzingen naar deze toelichtingen aangegeven. De toelichtingen betreffen achtergrondinformatie, voorbeelden, en waarschuwingen voor de mogelijke consequenties van bepaalde keuzen. september

9 RICHTLIJN 1. HET OPSTELLEN VAN BETROUWBAARHEIDSEISEN IN HET P.V.E 1.1 Verzamelen algemene gegevens Bepalen te vervullen hoofdfuncties Bepaal welke van de vier hoofdfuncties keren, schutten van scheepvaart, peilbeheer en oeververbinding het kunstwerk moet kunnen vervullen 1). De functie "peilbeheer" moet breed worden opgevat. Niet alleen wordt bedoeld het doorlaten van water onder vrij verval, maar ook afmalen (gemaal), inlaten (inlaatsluis) of het vervullen van verbindende functie tussen watergangen (duiker) Bepalen planperiode/levensduur Bepaal de ontwerplevensduur van het nieuw te bouwen of te renoveren kunstwerk Bepalen randvoorwaarden Bepaal voor de te vervullen functies de relevante randvoorwaarden waarbinnen het kunstwerk die functies moet vervullen (1). Er worden drie type randvoorwaarden onderscheiden, zie Tabel 1. Tabel 1: Randvoorwaarden Bepalen Randvw en keren schutten spuien oeververbinding Wetten, normen, richtlijnen, bijv. Natuurlijke randvoorwaarden, bijv. Omgevings-randvoorwaarden, bijv. - Wetten: Wet op de Waterkering (WoW), 1996 Bouwbesluit, december Normen: TGB 1990 Algemene basiseisen (NEN 6700), april 1991 TAW-Leidraad waterkerende kunstwerken en bijzondere constructies - Richtlijnen: Richtlijnen Vaarwegen, Commissie VaarwegBeheerders (CVB), juni 1996 Richtlijn Waterkerings- en Beschikbaarheidseisen, 1998 Binnenvaart Politieregelement (BPR 84), Rijnvaart Politieregelement (RPR 83) ARBO-richtlijnen - overschr. freq. lijn van waterstanden - berg vermogen achterl. watergangen - waterstandscorrelaties - rel. zeespiegelrijzing - seiches/windgolven (1) Randvoorwaarden - onder- en overschr. duurlijn van waterst. - rel. zeespiegelrijzing - seiches/windgolven - wind - scheepvaartintensiteit - spreiding van intensiteit in de tijd - samenst. vloot - bergend vermogen in de polder - berg. vermogen achterl. watergangen - ontwerpafvoer - al geïnstalleerde capaciteit - wind - verkeersklasse - overschr. freq. lijn van waterstanden - rel. zeespiegelrijzing - seiches/windgolven - verkeersaanbod (samenstelling en intensiteit) - spreiding van intensiteit in de tijd 1) De richtlijn is opgesteld voor schutsluizen. De beschreven methodiek is echter ook toepasbaar op andere kunstwerken in de natte infrastruktuur. september

10 De randvoorwaarden betreffen de niet of moeilijk vanuit het project te beïnvloeden factoren. Deze kunnen worden onderverdeeld in wetten, normen en regelingen, natuurlijke randvoorwaarden en omgevingsrandvoorwaarden. Voorbeelden van te vast te stellen randvoorwaarden zijn: - de grootte van het toelaatbaar overloop-/overslagdebiet over het te ontwerpen kunstwerk wordt ondermeer bepaald door het bergend vermogen van de achterliggende watergangen; - de maximale waterstand waarop een kunstwerk moet worden ontworpen wordt ondermeer bepaald door de eventuele wettelijk vastgestelde normfrequentie en overschrijdingsfrequentielijn van waterstanden Vaststellen eisen opdrachtgever/beheerder Inventariseer de wensen en eisen van de opdrachtgever/beheerder (2). (2) Wensen en eisen opdrachtgever Voorbeelden van wensen en/of eisen van de opdrachtgever/beheerder zijn: - bediende tijd van een schutsluis; - minimum en/of maximum schutpeil; - voorkeur voor bepaalde onderdelen of systemen, bijvoorbeeld type keermiddelen, type bedienings- en/of aandrijvingssysteem etc. Het kennen van de wensen van de beheerder ten aanzien van de toepassing van bepaalde onderdelen of systemen kan een positieve invloed hebben op de betrouwbaarheid omdat deze veelal voortvloeien uit mogelijkheden en ervaringen met betrekking tot gebruik en onderhoud. 1.2 Opstellen en uitwerken betrouwbaarheidseisen In Tabel 2 zijn per hoofdfunctie de formele betrouwbaarheidseisen verzameld, die op kunstwerken in de natte infrastructuur van toepassing zijn. Daarbij zijn de oorzaken van nietfunctioneren onderverdeeld in drie categorieën: X: niet-functioneren t.g.v. natuurlijke randvoorwaarden zoals hoge en lage waterstanden, ijs, wind, mist etc. Vaak zullen de bijdragen van waterstanden dominant zijn; Y: niet-planbaar niet-functioneren als gevolg van falende onderdelen van het kunstwerk of externe oorzaken (bijvoorbeeld obstakels); Z: planbaar niet-functioneren als gevolg van inspecties en onderhoud. Uit Tabel 2 blijkt dat voor sommige faaloorzaken van de hoofdfuncties formele eisen gesteld zijn, en voor andere niet. Alleen voor de waterkerende hoofdfunctie van kunstwerken in een primaire waterkering zijn alle mogelijke faaloorzaken door formele eisen zijn afgedekt. Voor de overige hoofdfuncties is er een zekere vrijheid in te stellen betrouwbaarheidseisen, zodat deze optimaliseerbaar zijn, met uitzondering van de volgende deelaspecten: - het constructief ontwerp valt onder het Bouwbesluit en de daaronder vallende normen en voorschriften, in het bijzonder de NEN 6700 serie. Deze normen zijn gestoeld op een zekere vereiste betrouwbaarheid. Voor waterstaatswerken dient uit te worden gegaan van de zwaarste veiligheidscategorie (β N 3,6); september

11 - op het gebied van niet-beschikbaarheid voor schutten is op het deelaspect van waterstanden een min of meer formele eis gesteld door de CVB. Tabel 2: Overzicht van toepassing zijnde formele betrouwbaarheidseisen voor kunstwerken in de natte infrastructuur Oorzaak-categorie niet-functioneren X: natuurlijke rvw en - waterstanden - overig Hoofdfunctie van het kunstwerk 1) keren scheepvaart peilbeheer oeververbinding WoW-eisen - CVB-richtlijn 2) geen formele - geen formele eis eisen gesteld VOSB+ VOBB, NEN 6786 art TGB-normen & TGB-normen 3) TGB-normen 3) TGB-normen 3) WoW-eisen 4) WoW-eisen geen formele geen formele geen formele eis gesteld eis gesteld eis gesteld geen formele geen formele eis gesteld eis gesteld eis gesteld Y: intern (constructief) Y: intern (bediening/ aandrijving) Y: extern WoW-eisen geen formele 1) 2) 3) 4) 5) Z: geplande inspecties/ onderhoud WoW-eisen 5) geen formele eis gesteld geen formele eis gesteld geen formele eis gesteld Genoemde WoW-eisen zijn alleen van toepassing mits het kunstwerk deel uit maakt van een primaire waterkering. Indien dit niet het geval is worden er geen formele eisen gesteld, maar wordt aanbevolen minimaal te voldoen aan de eisen bij de 1/1.250 jaar -1 norm. De CVB-richtlijn wordt algemeen geaccepteerd en toegepast, maar is niet bindend. De beschikbaarheidseisen zijn te vertalen naar constructieve betrouwbaarheidseisen. In het algemeen zullen de betrouwbaarheidseisen uit de TGB strenger zijn dan de uit de beschikbaarheidseisen afgeleide eisen. De TGB-normen zullen dus in het algemeen maatgevend zijn. De strengste eis is ontwerpbepalend. De TAW geeft aan dat geplande inspecties en gepland onderhoud buiten het winterseizoen moeten worden uitgevoerd, indien het waterkerend vermogen erdoor vermindert. In deze paragraaf wordt per hoofdfunctie ingegaan op het opstellen en uitwerken van de formeel gestelde eisen, en mogelijke aanvullend te stellen eisen. september

12 1.2.1 Keren van water Nagegaan dient te worden of het kunstwerk een waterkerende functie heeft in een primaire waterkering. Als dit het geval is worden betrouwbaarheidseisen aan de waterkerende functie van het ontwerp opgelegd vanuit de Wet op de Waterkering (WoW) (3). In geval het kunstwerk geen deel uitmaakt van een primaire waterkering, wordt aanbevolen minimaal uit te gaan van eisen behorend bij een norm(frequentie) voor primaire waterkeringen van 1/1.250 per jaar. Daarnaast worden in de TGB 1990 (4) eisen opgelegd aan het ontwerp van constructieve (hoofd)onderdelen. In Tabel 3 zijn de eisen voortvloeiend uit de WoW, en de eisen uit de TGB 1990 verzameld. Tabel 3: Betrouwbaarheidseisen m.b.t. de functie keren. hoogte niet sluiten sterkte/stab. WoW p(q>q toelaatbaar ) < norm n j p ns + p st/st < 0,1 norm TGB β N = 3,6 p(q>q toelaatbaar) = kans per jaar op overschrijding van een toelaatbaar overslagdebiet q toel. [1/jaar] q = overslag- of overloopdebiet per eenheid van breedte [m 3 /s/m] q toelaatbaar = toelaatbaar overslag- of overloopdebiet per eenheid van breedte [m 3 /s/m] n j = vereist aantal sluitingen van het kunstwerk per jaar [1/jaar] p ns = kans op falen van een sluiting [-] p st/st = kans op constructief bezwijken van het kunstwerk [1/jaar] β N = betrouwbaarheidsindex voor de ontwerplevensduur N (= maat voor de kans op falen) [-] norm = voor de waterkering vastgestelde ontwerpfrequentie [1/jaar] De eisen in Tabel 3 kunnen worden beschouwd als een minimale eis waaraan in ieder geval moet worden voldaan. Aanvullend hierop dient te worden nagegaan of er vanuit de betrokken partijen (bijvoorbeeld waterschap of provincie) strengere eisen worden gesteld. (3) Wet op de Waterkering Eisen voortvloeiend uit de Wet op de Waterkering hebben betrekking op: - overlopen/overslag (kerende hoogte gesloten kunstwerk); - niet-sluiten (betrouwbaarheid beweegbare keermiddelen); - sterkte/stabiliteit (constructieve onderdelen). Deze eisen zijn nader geconcretiseerd in de Leidraad Waterkerende Kunstwerken en Bijzondere Constructies [1]. Daarnaast worden mogelijk aanvullende eisen en/of aanbevelingen geformuleerd vanuit de lopende TAW-studie IJkpunt en trendbreuk. In het kader van deze studie zijn diverse case studies verricht, waaronder bijvoorbeeld Case Study Hoeksche Waard [2]. Onderstaand wordt de essentie van de huidige stand van zaken weergegeven: september

13 ad 1. Overlopen/overslag (kerende hoogte) De kerende hoogte van het (gesloten) kunstwerk dient zodanig te worden vastgesteld, dat de kans per jaar op overschrijding van het voor het kunstwerk vastgestelde toelaatbaar overslag-/overloopdebiet, kleiner is dan de normfrequentie. De normfrequentie voor primaire waterkeringen is vastgelegd in de Wet op de Waterkering. De kerende hoogte dient minimaal gelijk te zijn aan MHW. Het toelaatbaar overslag-/overloopdebiet is een maat voor de karakteristieke sterkte van het kunstwerk en het achterliggende systeem, en wordt bepaald door de maatgevende van de volgende twee aspecten: - het bergend vermogen van het achter het kunstwerk gelegen open watersysteem; - de karakteristieke sterkte/stabiliteit van het gesloten kunstwerk en het aansluitende door overslaand of overlopend water belaste deel van de waterkering. Een versimpelde manier om deze eis ten aanzien van de kerende hoogte uit te werken, is de hoogte te bepalen uit het toelaatbaar overslag-/overloopdebiet bij maatgevend hoogwater (MHW) en een bijbehorende significante golfhoogte H s en golfrichting. Voor een voorbeelduitwerking hiervan wordt verwezen naar de Case Study Hoeksche Waard [2]. Nadere aanwijzingen voor de vertaling van de eis in het voorontwerp (vaststellen toelaatbaar overslag-/overloopdebiet en het op basis daarvan vaststellen van de kerende hoogte) worden gegeven in par ad 2. en 3. Niet sluiten en sterkte/stabiliteit De totale gemiddelde kans per jaar op overschrijding van het inundatiedebiet als gevolg van niet sluiten (n j p ns ) en onvoldoende sterkte/stabiliteit van het kunstwerk (p st/st ) dient kleiner te zijn dan 0,1 norm. Deze eis kan in de toekomst nog veranderen als gevolg van de ijkpunt studie die in TAW-kader wordt uitgevoerd. Ter verduidelijking wordt opgemerkt dat onvoldoende sterkte/stabiliteit van het kunstwerk hier betrekking heeft op situaties waarin geen sprake is van overbelasten. Overbelasten is overschrijding van het vastgestelde toelaatbaar overslag-/overloopdebiet. De optimale verdeling van de faalkansruimte over de beide faaloorzaken volgt uit een economische optimalisatie. Vaak zal echter direct duidelijk zijn dat één van twee volgende uitersten economisch optimaal is: - als het kunstwerk in beginsel altijd hoogwaterkerend is (b.v. schutsluis met hoogwaterkerende keermiddelen in twee hoofden), dan is de kans op falen door niet sluiten in de meeste gevallen te verwaarlozen. De faalkansruimte (0,1 norm) is dan vrijwel geheel beschikbaar voor sterkte/stabiliteit. Voorwaarden voor dit uitgangspunt zijn met name dat de kans op het kapotvaren van het gesloten deurstel tijdens schutten voldoende klein is en dat de sluis niet wordt gebruikt voor spuien met geopende keermiddelen; - als het kunstwerk in beginsel niet hoogwaterkerend is (b.v. schutsluis zonder dubbel set hoogwaterkerende keermiddelen), dan zal het doorgaans economisch optimaal zijn de faalkans voor sterkte/stabiliteit klein te maken (bijv. 0,01 norm) t.o.v. de faalkans voor niet sluiten. Merk op dat voor sterkte/stabiliteit van het kunstwerk de dimensionering zowel op het toelaatbaar overslag-/overloopdebiet van gesloten kering als op het inundatiedebiet door de geopende kering betrekking moet hebben (bijvoorbeeld bij hoogwaterkering die alleen gesloten wordt bij extreem hoogwater). september

14 De kans op falen van de kerende functie door inspectie of onderhoud moet verwaarloosbaar klein zijn ten opzichte van de overige bijdragen. Een voorwaarde om hieraan te kunnen voldoen zonder omvangrijke veiligheidsmaatregelen, is dat onderhoud waarbij het waterkerend vermogen vermindert uitsluitend wordt uitgevoerd in de zomerperiode van mei tot en met oktober. Achtergronden bij de hierboven beschreven eisen, worden gegeven in de Leidraad Waterkerende Kunstwerken en Bijzondere Constructies [1]. Op de bepaling van de vereiste sluitfrequentie n j en faalkans van sluiten p ns wordt nader ingegaan in respectievelijk par en par Aanwijzingen voor de vertaling van de eis m.b.t. p st/st voor het kunstwerk naar ontwerpregels (partiële factoren) voor de te ontwerpen constructies of constructiedelen worden gegeven in par (4) TGB Alle constructies of constructiedelen dienen in ieder geval te voldoen aan de betrouwbaarheidseisen welke aan de TGB 1990 ten gronddslag liggen en waaraan bij ontwerpen volgens de TGB 1990 wordt voldaan. Constructies of constructiedelen welke een waterkerende functie vervullen vallen altijd in veiligheidsklasse 3. Dit betekent dat de betrouwbaarheidsindex voor de levensduur moet voldoen aan β N = 3,6. Op het gebied van sterkte/stabiliteit is er daarmee een overlap tussen eisen vanuit de WoW en de TGB. Dit betekent dat voor het ontwerp van constructies of constructiedelen de maatgevende van de gestelde eisen moet worden bepaald. Aanwijzingen hiervoor worden gegeven in par Voor constructiedelen die niet onder de TGB vallen, zoals de bodemverdediging en onder- of achterloopsheidschermen, wordt verwezen naar de Leidraad Waterkerende Kunst-werken en Bijzondere Constructies [1] Schutten De betrouwbaarheidseisen ten aanzien van de hoofdfunctie "schutten" worden gedefinieerd als de geaccepteerde niet-beschikbaarheid. De niet-beschikbaarheid wordt uitgedrukt in uur per jaar of in percentage van de totale bediende tijd. Het formuleren van niet-beschikbaarheidseisen kan worden gesplitst over drie categorieën: nb(x): niet-beschikbaarheid als gevolg van natuurlijke randvoorwaarden =.. % nb(y): niet-beschikbaarheid als gevolg van niet-planbare oorzaken =..% nb(z): niet-beschikbaarheid als gevolg van planbare oorzaken =.. % Naast eisen aan de niet-beschikbaarheid kunnen ook nog aanvullende eisen worden gesteld aan de verdeling van stremmingsduren en/of aan de maximum niet-beschikbaarheid in een piekjaar. Eisen aan de niet-beschikbaarheid worden gesteld door of in samenspraak met de opdrachtgever/beheerder. Daarbij kan gebruik worden gemaakt van respectievelijk de TGBeisen (5), de CVB-richtlijnen (6) en handreikingen die in het kader van onderhavige Richtlijn Waterkerings- en Beschikbaarheidseisen (7) zijn ontwikkeld. Eén en ander is samengevat in Tabel 4. september

15 Tabel 4: Hulpmiddelen voor het vaststellen van niet-beschikbaarheidseisen. Oorzaak-categorie niet-functioneren: Eisen: X: natuurlijke rvw en Y: niet-planbaar Z: planbaar TGB nb(y) C+S uit β N = 3,6 CVB nb(h>h max ) 1% nb(h<h min ) 1% Richtlijn nb(y) opt = f(i, C, k, etc.) nb(z) = f(nb(y) opt ) W- en B-eisen nb(y+z) max < 10 nb(y+z) gem nb(y) C+S = niet-beschikbaarheid door constructief falen van constructiedelen (Civiel en Staal) [uur/jaar] / [%] nb(h>h max) = niet-beschikbaarheid door overschrijding van maximum schutpeil [uur/jaar] / [%] nb(h<h min) = niet-beschikbaarheid door onderschrijding van minimum schutpeil [uur/jaar] / [%] nb(y) opt = economisch optimale niet-planbare niet-beschikbaarheid [uur/jaar] / [%] f(i, C, k, etc.) = functie van ondermeer scheepvaartintensiteit I, sluisapaciteit C en wachtkosten k nb(z) = planbare niet-beschikbaarheid [uur/jaar] / [%] f(nb(y) opt) = functie van de economisch optimale niet-planbare niet-beschikbaarheid nb(y+z) max = maximum niet-beschikbaarheid van Y+Z in een bepaalde periode (bijv. in een jaar) [uur/jaar] / [%] nb(y+z) gem = gemiddelde niet-beschikbaarheid van Y+Z in een bepaalde periode (bijv. in een jaar) [uur/jaar] / [%] (5) TGB Indien minimaal op TGB betrouwbaarheid wordt ontworpen zal de niet-beschikbaarheid door constructief falen verwaarloosbaar klein zijn. De downtime na falen kan weliswaar groot zijn, maar de faalkans is bij de geeiste β N = 3,6 erg klein (1, in de levensduur). (6) CVB-richtlijnen In de Richtlijnen van de CVB [3] wordt onderscheid gemaakt tussen: 1. Maatgevende waterstanden m.b.t. toegankelijkheid voor de scheepvaart van de sluis en de achterliggende vaarweg. Bij deze waterstanden kan de sluis met een ongereduceerde kielspeling en/of schrikhoogte nog juist gepasseerd worden. 2. Maatgevende waterstanden m.b.t. de vlotheid en veiligheid van de verkeersafwikkeling. Deze waterstanden hebben betrekking op de aanleghoogte van remmingwerken, geleidewerken, bolders, haalkommen etc. 3. Maximum en minimum schutpeilen, zijnde de waterstanden waarbij een schip onder stringente voorwaarden (zoals bijvoorbeeld snelheid-, diepgang- en hoogtebeperkingen) de sluis nog kan passeren. De beheerder dient zich strikt aan deze peilen te houden omdat de sluis hierop is gedimensioneerd. Onder- en overschrijdingsduurpercentages zijn de percentages van de totale tijd dat een zeker peil wordt onder- respectievelijk overschreden. In Tabel 5 zijn de in de CVB-richtlijnen gegeven over- en onderschrijdingsduurpercentages van de maatgevende waterstanden en van maximum en minimum schutpeil weergegeven. september

16 Tabel 5: Over- en onderschrijdingsduurpercentages voor maatgevende waterstanden en maximum en minimum schutpeilen volgens CVB richtlijnen Sluizen in: kanalen, meren rivieren getijdegebieden (1) Maximum schutpeil 1% 1% 1% Toegankelijkheid: - hoge maatgevende waterstand - lage maatgevende waterstand Vlotheid/veiligheid verkeersafwikkeling: - hoge maatgevende waterstand - lage maatgevende waterstand 1% 1% 1% 1% 1% 1% 10% 10% Minimum schutpeil 1% 1% 1% 1) overschrijdingsduurpercentages 2) onderschrijdingsduurpercentages Onder- en overschrijdingsduurlijnen moeten niet worden verward met onder- en overschrijdingsfrequentielijnen. Deze laatsten geven informatie betreffende de kans per jaar op respectievelijk onder- en overschrijding van waterstanden, maar niet over de duur daarvan. Algemeen kan worden gesteld dat duurlijnen betrekking hebben op dimensionering m.b.t. beschikbaarheid, en frequentielijnen op dimensionering m.b.t. veiligheid/sterkte. Hetzelfde onderscheid is er daarmee ook voor maatgevende waterstanden. Uit de de onderen overschrijdingsfrequentielijnen volgen de maatgevende waterstanden m.b.t. veiligheid/ sterkte, terwijl uit de onder- en overschrijdingsduurlijnen de maatgevende waterstanden volgen m.b.t. beschikbaarheid. Hoewel de CVB-richtlijnen algemeen worden geaccepteerd kunnen er altijd redenen zijn om er van af te wijken. De belangrijkste redenen zijn: - de CVB-eisen zijn niet streng genoeg of juist te streng gezien de belangen die gemoeid zijn met een goede toegankelijkheid van de sluis; - de betreffende sluis maakt deel uit van een serie sluizen in een vaarweg, waarmee het voor de hand ligt de toegankelijkheid daarop af te stemmen om zodoende geen nieuwe bottle-neck te introduceren of overbodig te investeren in weinig zinvolle extra toegankelijkheid. Indien aan de in Tabel 5 gegeven eis m.b.t. toegankelijkheid wordt voldaan zal automatisch altijd aan de eisen m.b.t. het minimum en maximum schutpeil worden voldaan. (7) Richtlijn Waterkerings- en Beschikbaarheidseisen De gemiddeld benodigde tijd voor schepen om een sluis te passeren wordt bepaald door twee aspecten: 1. de gemiddelde benodigde tijd om de goed functionerende sluis te passeren: de gemiddelde passagetijd; 2. de gemiddeld extra benodigde tijd als gevolg van niet-beschikbaarheid van de sluis. De niet-beschikbaarheid is ingedeeld conform de faaloorzaak-categorieën X,Y en Z: 2.1 categorie nb(x): Niet-beschikbaarheid als gevolg van natuurlijke randvoorwaarden; 2.2 categorie nb(y): Niet-beschikbaarheid als gevolg van niet-planbare oorzaken; 2.3 categorie nb(z): Niet-beschikbaarheid als gevolg van planbare oorzaken. ad 1. Gemiddelde passagetijd 1% 1% 1% 1% (1) (2) (1) (2) (2) september

17 Kenmerken van de sluis, zoals sluiskolkafmetingen, lay-out van de voorhavens, duur van openen en sluiten van keermiddelen en van het omzetten, bepalen tesamen met de vlootsamenstelling de capaciteit van de sluis (in schepen of tonnage per uur). In samenhang met ook de spreiding van het scheepvaartaanbod in de tijd bepalen genoemde kenmerken de gemiddelde passagetijd van de beschikbare sluis. Het vaststellen van genoemde kenmerken van de sluis is daarmee optimaliseerbaar, maar maakt geen deel uit van deze richtlijn. ad 2. Niet-beschikbaarheid Niet-beschikbaarheidseisen voor de oorzaakcategorieën Y en Z volgen in beginsel uit de wensen of eisen van de beheerder en een eventuele aanvullende vaarweganalyse. In zijn algemeenheid zullen bij toenemend economisch belang van de sluis de nietbeschikbaarheidseisen strenger zijn. Het economisch belang wordt ondermeer bepaald door het scheepvaartaanbod, de aanwezigheid van één of meer parallel gelegen sluizen en de omvaarmogelijkheden. Naast eisen aan totale niet-beschikbaarheid kunnen eventueel aanvullende eisen worden geformuleerd met betrekking tot de verdeling van stremmingsduren en/of de maximale nietbeschikbaarheid in een piekjaar. Indien een sluis deel uitmaakt van een complex, dan zullen de niet-beschikbaarheidseisen aan de beschouwde sluis een afgeleide zijn van de nietbeschikbaarheidseisen aan het complex. ad. 2.1 nb(x): Niet-beschikbaaheid als gevolg van natuurlijke randvoorwaarden De belangrijkste bijdragen van natuurlijke randvoorwaarden aan de niet-beschikbaarheid betreffen in het algemeen ijsvorming en lage en hoge waterstanden. ad 2.2 nb(y): Niet-beschikbaarheid als gevolg van niet-planbare oorzaken Niet-beschikbaarheidseisen worden in beginsel vastgesteld door de opdrachtgever. Met behulp van onderstaande formule kan echter ter indicatie of aanvulling een richtinggevende waarde voor de eis aan de niet-planbare niet-beschikbaarheid van het kunstwerk in oorzaakcategorie Y worden berekend. De formule is gebaseerd op de berekening van de niet-planbare niet-beschikbaarheid nb(y) opt bij het minimum van de som van investeringskosten en contante waarde van de totale wachtkosten van de scheepvaart gedurende de ontwerplevensduur van de sluis of een beschouwd deelsysteem daarvan. De berekende nb(y) opt kan daarmee worden beschouwd als het economisch optimum. De economisch optimale niet-planbare niet-beschikbaarheid is in onderstaande formule een functie van ondermeer de intensiteit/capaciteit-verhouding en de wachtkosten van het gemiddelde schip dat de sluis passeert. nb(y) = 1,9 (1 - I C ) b K i,0 pf,0 opt (1) N kw met: 1,9 = factor die samenhangt met beschouwde kunstwerkdeel; de bewegingswerken I = scheepvaartintensiteit [schepen/uur] C = scheepvaartcapaciteit [schepen/uur] b = factor voor verhouding meer-investering t.o.v. de faalkans [-] K i,0 = basisinvestering [gulden] p f,0 = basisfaalkans [1/vraag] N = ontwerplevensduur van het kunstwerk of te optimaliseren deelsysteem [jaar] k w = gemiddelde wachtkosten per uur van een schip [gulden/schip/uur] De formule is alleen toepasbaar voor enkele sluizen (dus niet voor sluizencomplexen met twee of meer parallel gelegen sluizen). De formule is daarnaast alleen geldig voor waarden van I/C kleiner dan ca. 0,4 à 0,5. september

18 De uitdrukking is gebaseerd op een theoretisch model voor de bepaling van de economisch optimale niet-beschikbaarheid. De optimale ontwerpvariant heeft de laagste investeringskosten bij de vastgestelde betrouwbaarheidseisen. Met bovenstaande formule kan een betrouwbaarheidseis worden vastgesteld waarin het economisch belang van de schutsluis is meegenomen. Het economisch belang wordt in rekening gebracht door het analyseren van de maatschappelijke schade bij stremming van de sluis; de wachtkosten van de scheepvaart. Eventuele gevolgschade als gevolg van de stremming, bijvoorbeeld door het niet op tijd arriveren van schip en lading op de bestemming, is niet meegenomen in het model. De gekozen modellering is ontleend aan bestaande modellen uit de verkeerstechniek en gebaseerd op in de praktijk waargenomen verdelingen van stremmingsduren. Het model is geschikt als beleidsondersteunend instrument voor die situaties waar het wenselijk is het economisch belang te kwantificeren en tot uitdrukking te brengen in de betrouwbaarheidseis ten aanzien van niet-planbare niet-beschikbaarheid. In het algemeen speelt dit bij sluizen waarvan het economisch belang groot is. Het model kan worden gebruikt door beheerders en ontwerpers bij het opstellen en evalueren van betrouwbaarheidseisen. Maatschappelijke schade De maatschappelijke schade t.g.v. een stremming wordt bij gegeven duur van de stremming berekend op basis van de gemiddelde wachtkosten per schip per uur (k w ). Het aantal schepen dat betrokken is bij de stremming met een zekere duur wordt berekend met het zogenaamde filemodel. Dit model is ontleend aan de verkeerstechniek. Uit praktijkgegevens van opgetreden stremmingen bij sluizen is een karakteristieke indeling afgeleid naar de duur van stremmingen, zie Tabel 6. Tabel 6: Verdeling van in de praktijk waargenomen stremmingsduren klasse duur [uur] relatieve bijdrage aan het aantal stremmingen [%] relatieve bijdrage aan de totale stremmingsduur [%] Rekening houdend met de invloeden van het filemodel en de klasse-indeling naar stremmingsduren, is de uitdrukking van de maatschappelijke schade als volgt: I Kw = 15, 8 N nvr pf I C k w (2) ( 1 ) met: K w = totale maatschappelijke schade gedurende de ontwerplevensduur door wachten van schepen [gulden] n vr = aantal schutvragen per jaar [-] p f = kans op het optreden van een stremming [1/vraag] Voor het berekenen van het aantal vragen per jaar n vr van het deelsysteem is een benaderende formule gebruikt. Uitgaande van een analyse van de bewegingswerken wordt het aantal vragen per jaar bij 4 bewegingswerken (uitgaande van één vraag aan ieder bewegingswerk per schutvraag) berekend volgens: september

19 nvr met T c Tc = 4 2 I T 3 1 exp (3) c 2 2 = tijd benodigd voor een schutcyclus [uur] Investeringen De investeringen worden in het model berekend volgens: K a b p f,0 i = K i,0 ( + ) pf met K i = investering [gulden] a = vaste deel van de investering, onafhankelijk van de faalkans [-] (4) In de uitdrukking voor de investeringskosten K i is p f de kans van optreden van een stremming. De investeringen van een basisvariant met de daaraan gekoppelde kans van optreden van een stremming worden genoteerd met K i,0 en p f,0. Het deel van de investeringen dat van invloed is op de kans van optreden van een stremming wordt aangeduid met b en het vaste deel van de investeringen met a. De investeringen zijn volgens het gekozen model lineair afhankelijk van de variabele p f,0 / p f en daarmee omgekeerd evenredig met de kans van optreden van een stremming. Eén en ander is grafisch weergegeven Figuur 2. Ki / Ki,0 a arctan b p f,0 / p f Figuur 2: Verband tussen faalkans en investeringskosten Optimale niet-beschikbaarheid De optimale kans op optreden van een stremming wordt berekend door het minimaliseren van de som van investeringen K i en maatschappelijke schade K w. Het optimale nietbeschikbaarheids-percentage wordt berekend met de optimale kans van optreden en de in de praktijk waargenomen verdeling van stremmingsduren. Aanvullende achtergrondinformatie met betrekking tot de ontwikkeling van het hiervoor beschreven model is gegeven in de basisrapporten [13, 18 en 20]. september

20 Gebruik van de formule Bij het interpreteren van de formule voor de optimale niet-beschikbaarheid dient bedacht te worden dat de parameters in het model niet vrij zijn te kiezen om zo door variatie van één parameter het effect op de optimale niet-beschikbaarheid te beoordelen. Belangrijke uitgangspunten zijn: - het model gaat uit van optimale (minimale) investeringen bij een zeker betrouwbaarheidsniveau. De invloed van extra (luxe) investeringen die geen effect hebben op de faalkans, kan niet worden meegenomen; - de parameters K i,0 en p f,0 zijn gekoppeld. Het beschouwen van een andere basisvariant met hogere investeringen is gekoppeld aan lagere kans van optreden p f,0 ; - de factor b volgt uit een vergelijking van varianten met verschillende investeringskosten en daaraan gekoppelde faalkans. Het eenvoudigst volgt de grootte van b door de investeringen uit te zetten als functie van de variabele p f,0 / p f. In deze variabele is p f,0 de de kans van optreden van een stremming voor een basisvariant, en p f de kans van optreden van een stremming voor een alternatieve variant. Het in zo n figuur gevonden functionele verband wordt in de gekozen lineaire benadering vastgelegd door de factoren a en b. Met Figuur 3 en Tabel 8 kan de op de gegeven uitdrukking gebaseerde economisch optimale jaarlijks gemiddelde niet-beschikbaarheid in oorzaakcategorie Y worden afgelezen voor de bewegingswerken van een schutsluis. De lijn voor nb(y) opt in Figuur 3 is een functie van de intensiteit/capaciteit-verhouding en de maatgevende scheepvaartklasse waarop de sluis is ontworpen. Daarbij is uitgegaan van defaults voor bewegingswerken als weergegeven in Tabel 7. Tabel 7: Defaults voor de berekening van de economisch optimale niet-beschikbaarheid (1) Default-waarden b 1 p f, [1/vraag] K i, gulden N 30 jaar Voor de wachtkosten van de scheepvaart zijn globale inschattingen gemaakt, afhankelijk van de CEMT-klasse van de vaarweg: CEMT-klasse III: k w =75 gulden/uur/schip CEMT-klasse IV: k w =125 gulden/uur/schip CEMT-klasse V: k w =250 gulden/uur/schip CEMT-klasse VI: k w =500 gulden/uur/schip (1) De waarden van nb(y) opt bij I/C=0, berekend bij de hierboven gegeven default-waarden, kunnen worden afgelezen in Tabel 8. In deze Tabel is ook een bandbreedte aangegeven rondom de economisch optimale niet-planbare niet-beschikbaarheid: m0(+) en m0(-). Voor deze bandbreedte is bepaald met welk percentage de som van investeringskosten en wachtkosten toeneemt bij een afwijking van nb(y) opt van respectievelijk 25% en 50%. september

21 m0(+) nb(y) opt m0(-) intensiteit/capaciteit (I/C) Figuur 3: Richtinggevende waarden voor de nb(y) opt als functie van de I /C-verhouding Uit de gegevens in onderstaande Tabel 8 is af te leiden dat de gevoeligheid voor afwijkingen van de nb(y) opt tot 25% nog zeer beperkt is. Tabel 8: Waarden voor nb(y) opt, m0(+), m0(-) en [K w +K i ] als functie van het sluistype Sluistype nb(y) opt m0(±) = nb(y) opt ± 0,25nb(Y) opt m0(±) = nb(y) opt ± 0,50nb(Y) opt (CEMT-kl.) (I/C=0) m0(+) [K w+k i] m0(-) [K w+k i] m0(+) [K w+k i] m0(-) [K w+k i] III 2,40% 3,00% +2,5% 1,80% +4,0% 3,60% +8,0% 1,20% +25% IV 1,90% 2,40% +2,5% 1,40% +4,0% 2,85% +8,0% 0,95% +25% V 1,35% 1,70% +2,5% 1,00% +4,0% 2,00% +8,0% 0,70% +25% VI/zeevrt. 0,95% 1,20% +2,5% 0,70% +4,0% 1,40% +8,0% 0,50% +25% nb(y) op = econ. optimale niet-beschikbaarheidspercentage (som van wachtkosten en investeringskosten is minimaal) m0(+) = maat voor de verhoging van het niet-beschikbaarheidspercentage t.o.v. nb(y) opt m0(-) = maat voor de verlaging van het niet-beschikbaarheidspercentage t.o.v. nb(y) opt [K w+k i] = verandering van som van investerings- en wachtkosten t.o.v. het minimum bij nb(y) opt In de case study in de bijlage bij deze Richtlijn, wordt de formule voor de bepaling van de economisch optimale niet-planbare niet-beschikbaarheid toegepast. Ad 2.3 nb(z): Niet-beschikbaarheid als gevolg van planbare oorzaken De planbare niet-beschikbaarheid kan worden gesplitst in kortdurende en langdurende stremmingen: nb(z) = nb(z;kort) + nb(z;lang) met: nb(z;kort) = niet-beschikbaarheid ten gevolge van kortdurende geplande stremmingen (korter dan 4 uur) nb(z;lang) = niet-beschikbaarheid ten gevolge van langdurende geplande stremmingen. september

22 De kortdurende stremmingen kunnen in het geval van niet bediende tijd mogelijk grotendeels buiten de bedieningsuren om worden gerealiseerd, zodat deze niet behoeven te worden meegeteld in de niet-beschikbaarheid. Voor langdurende stremmingen bestaat deze mogelijkheid niet. Ter indicatie is onderstaand een voorzet gegeven voor een eventuele eis aan de toelaatbare niet-beschikbaarheid nb(z) voor CEMT-klasse IV sluizen. Deze voorzet is gebaseerd op een beperkt aantal cases en derhalve niet algemeen toepasbaar. Met name de toelaatbaar geachte bijdrage van langdurende geplande stremmingen aan de niet-beschikbaarheid hangt sterk af van het directe en ook indirecte economisch belang van een sluis (omvaarmogelijkheden!) en is daarmee erg situatiespecifiek. 1. Voor de totale stremmingsduur (gepland en niet gepland) kan worden aangehouden: nb(z;kort) + nb(z;lang) + nb(y) < 4% 2. Voor de kortdurende stremmingen (stremmingsduur < 4 uur) binnen de bediende tijd geldt verder: nb(z;kort) < 0,3 % Uit de eerste eis volgt dat er ruimte wordt geboden voor het uitwisselen van planbare en niet-planbare niet-beschikbaarheid. In het algemeen zal een hoog onderhoudsniveau gepaard gaan met een relatief grote planbare niet-beschikbaarheid en een relatief kleine niet-planbare niet-beschikbaarheid. Daarmee is met een dergelijke eis ook de verdeling tussen planbare en niet-planbare niet-beschikbaarheid optimaliseerbaar. Bij het vaststellen van eisen aan planbare niet-beschikbaarheid voor in serie gelegen sluizen, ligt het voor de hand om het met stremmingen gepaard gaande inspectie en onderhoud in enige mate op vaarwegniveau af te stemmen. De bijdrage van de beschouwde sluis aan de niet-beschikbaarheid van een vaarweg(vak) wordt daarmee mogelijk beperkt. maximum niet-beschikbaarheid in een piekjaar In een piekjaar waarin omvangrijk variabel onderhoud of renovatie is voorzien, kan de totale niet-beschikbaarheid vele malen groter zijn dan in een gemiddeld jaar. Ter beperking hiervan kunnen er mogelijk aanvullende eisen worden gesteld aan de niet-beschikbaarheid in een piekjaar. Hoewel pieken in de niet-beschikbaarheid door variabel onderhoud in sterke mate worden bepaald door het beheer van de sluis, kan een eis aan de maximum niet-beschikbaarheid in enkele gevallen invloed hebben op het ontwerp; bijvoorbeeld indien de aanwezigheid van een reserve deurstel een voorwaarde is om aan de gestelde eis te voldoen. september

23 1.2.3 Spuien Het vaststellen van betrouwbaarheidseisen ten aanzien van de mogelijke spuifunctie van kunstwerken wordt niet in deze richtlijn behandeld. In het algemeen kan worden gesteld dat de betrouwbaarheidseisen, geformuleerd als een jaarlijks gemiddeld geaccepteerde nietbeschikbaarheid van de ontwerpcapaciteit ten gevolge van al dan niet geplande stremmingen, zijn af te leiden van de vereiste betrouwbaarheid waarmee polderpeil of kanaalpeil in stand moet worden gehouden Oeververbinding Het vaststellen van betrouwbaarheidseisen ten aanzien van de mogelijke oeververbindende functie van kunstwerken worden niet in deze richtlijn behandeld. Te stellen eisen kunnen in het algemeen worden geformuleerd in termen van jaarlijks gemiddeld geaccepteerde nietbeschikbaarheid of verminderde beschikbaarheid, waarbij het voor de hand ligt een splitsing te maken tussen planbare en niet-planbare niet-beschikbaarheid. september