Poldergemaal Putten 1 mei 2013

Transcriptie

1 Bijlage 2

2

3 Poldergemaal Putten 1 mei 2013

4

5 Poldergemaal Putten Ontwerp permanente vervangende kering en leidingsterkte berekening persleiding

6

7 Kenmerk R BXB-irb-V01-NL Verantwoording Titel Opdrachtgever Waterschap Hollandse Delta Projectleider ing. W.B. (Wouter) van der Kramer Auteur(s) ing. A.B. (Bart) Bruntink en ing. W.J. (Wilfred) Jongeneel Tweede lezer ing. W.J. (Wilfred) Jongeneel, adviseur geotechniek Projectnummer Aantal pagina's 36 (exclusief bijlagen) Datum 1 mei 2013 Handtekening Ontbreekt in verband met digitale verwerking. Dit rapport is aantoonbaar vrijgegeven. Colofon Tauw bv BU Water Rhijnspoor 209 Postbus AA Capelle aan den IJssel Telefoon Fax Dit document is eigendom van de opdrachtgever en mag door hem worden gebruikt voor het doel waarvoor het is vervaardigd met inachtneming van de rechten die voortvloeien uit de wetgeving op het gebied van het intellectuele eigendom. De auteursrechten van dit document blijven berusten bij Tauw. Kwaliteit en verbetering van product en proces hebben bij Tauw hoge prioriteit. Tauw hanteert daartoe een managementsysteem dat is gecertificeerd dan wel geaccrediteerd volgens: - NEN-EN-ISO 9001 DO Geotechniek 5\36

8 Kenmerk R BXB-irb-V01-NL 6\36 DO Geotechniek

9 Kenmerk R BXB-irb-V01-NL Inhoud Verantwoording en colofon Inleiding Uitgangspunten Referenties Uitgangspunten algemeen Uitgangspunten permanente vervangende waterkering Ontwerp permanente damwand vervangende waterkering Minimaal benodigde breedte vervangende kering Berekening onverankerde damwand vervangende kering Inbrengen damwanden permanente vervangende kering Damwand ter plaatse van leidingkruising Leidingsterkte berekening Uitgangspunten sterkteberekening stalen persleiding Numerieke modellering Leidingconfiguraties en geometrie stalen persleiding Ø1420 mm Leidingconfiguraties en geometrie stalen persleiding Ø711 mm Grondmechanische parameters Belastingen algemeen Belastingen stalen leiding Ø1420 mm Belastingen stalen leiding Ø711 mm Invoer sterkteberekening Belastingcombinaties Berekende grondparameters Horizontale steundruk Materiaalsterkte, materiaalfactoren en belastingfactoren Resultaten sterkteberekening persleidingen Ø Spanningen in en deflectie van de leiding Resultaten sterkteberekening persleiding Ø Spanningen in en deflectie van de leiding Toets opdrijven leiding Ø Toets opdrijven leiding Ø Pendelstukken DO Geotechniek 7\36

10 Kenmerk R BXB-irb-V01-NL 4.8 Krachten op gemaal en uitstroomhoofd Conclusies persleidingen Bijlage(n) 1 Grondonderzoek 2 Berekeningsresultaten D-Sheet Piling (permanente vervangende kering) 3 DO Tekening Aanzicht en Doorsnede Gemaal, PG Putten 4 Grafiek pompcurve Vision Geschematiseerde bodemopbouw langs de persleidingen 6 Bepaling grondmechanische parameters volgens NEN3650:2012 8\36 DO Geotechniek

11 Kenmerk R BXB-irb-V01-NL 1 Inleiding Waterschap Hollandse Delta is voornemens een nieuw poldergemaal te realiseren aan de Schuddebeursdijk, ter vervanging van enkele kleinere gemalen. Het gemaal wordt in de polder geplaatst, van waaruit overtollig water door een drietal persleidingen naar het uitstroomhoofd wordt gevoerd, welke in het Spui ligt (bovenaanzicht, zie figuur 1.1). Parallel aan de persleidingen is een hevelleiding voorzien. Langs het Spui is voor de rivierkade (primaire kering) op diverse plaatsen een dijkversterking gepland. Deze dijkversterkingen zijn niet voorzien ter plaatse van het gemaal en persleidingen. Figuur 1.1 DO-tekening situatie poldergemaal Putten Waterschap Hollandse Delta heeft als eis gesteld dat de persleidingen de dijk boven dijktafelhoogte kruisen. Conform de NEN 3650/51 dient op de persleidingen een gronddekking van 1 m aanwezig te zijn. Dit betekent dat de huidige kruin van de primaire kering met circa 2 m opgehoogd dient te worden, om de leidingligging mogelijk te maken. Tevens wordt het maaiveld ter plaatse van het gemaal opgehoogd, en wordt het maaiveld ter plaatse van het uitstroomhoofd opgehoogd. Deze ophogingen hebben zettingen van de ondergrond tot gevolg. De persleidingen worden op staal gefundeerd (eis WSHD). De optredende zettingen zijn te groot om opgenomen te kunnen worden door de persleidingen. Daarom wordt het tracé van de persleidingen voorbelast, zodat de zettingen na aanleg van de leidingen beperkt zijn (zie rapportage R DWEaao-V01-NL voorbelastadvies en stabiliteit waterkering ). De restzettingen, bepaald in het voorbelastadvies, zijn gebruikt als input voor de leidingberekening. DO Geotechniek 9\36

12 Kenmerk R BXB-irb-V01-NL In de kruin van de dijk dient (conform NEN3651:2012) een permanente vervangende waterkering te worden aangebracht, in de vorm van een onverankerd damwandscherm, om bij uitspoeling van de kade ten gevolge van leidingbreuk, de primaire waterkering voldoende waterkerende functie te laten behouden. De voor u liggende rapportage bevat het ontwerp van de permanente damwand voor de vervangende waterkering en de uitgebreide leidingsterkteberekening voor de drie stalen persleidingen. Leeswijzer Hoofdstuk 2 bevat de algemene uitgangspunten, hoofdstuk 3 het ontwerp van de permanente damwand voor de vervangende waterkering en hoofdstuk 4 het ontwerp (uitgebreide leidingsterkte berekening) van de stalen persleidingen. 10\36 DO Geotechniek

13 Kenmerk R BXB-irb-V01-NL 2 Uitgangspunten 2.1 Referenties 1. CUR 166 Damwandconstructies (6e druk, deel 1+2) 2. NEN9997-1: NEN 3650:2012 Eisen voor buisleidingsystemen 4. NEN 3651:2012 Aanvullende eisen voor leidingen in kruisingen met belangrijke waterstaatswerken 5. Grondonderzoek Herinrichting terrein Schuddebeursdijk te Spijkenisse, met opdrachtnummer , uitgevoerd en opgesteld door Van Dijk Geo- en Milieutechniek, d.d. 31 mei Tekening Realisatie Gemaal Putten en Watergang, Profielen, Regio Voorne Putten, Waterschap Hollandse Delta, kenmerk VP-WAB-0223, referentie 10009A02, d.d. 10 januari Kaart isohypsen 1 e watervoerende pakket, TNO, Aanbestedingsleidraad Ontwerp Nieuw Gemaal Putten en Gemaaltocht, Waterschap Hollandse Delta, publicatienummer VP-WAB Programma van Eisen betreffende product 07.04: persleiding, Waterschap Hollandse Delta, Gemaal Putten VPWAB0223, d.d. 20 december Programma van Eisen betreffende product 07.08: uitstroomconstructie, Waterschap Hollandse Delta, Gemaal Putten VPWAB0223, d.d. 20 december Productomschrijving product: Geotechnisch onderzoek, Nieuw Gemaal Putten, Waterschap Hollandse Delta, VPWAB0223/11, d.d. 21 december Nota van Inlichtingen aanbesteding Ontwerpfase nieuw gemaal Putten, d.d. 7 februari Wijzigingsformulier Ontwerp van de permanente vervangende kering, document nummer WF WJJ-V01. d.d. 28 augustus Rapportage PG Putten, berekening opbarstrisico en kweldebiet watergang, met kenmerk R WJJ-aao-V01-NL, opgesteld door Tauw, d.d. 28 januari Rapportage PG Putten, voorbelastadvies en stabiliteit waterkering, met kenmerk R DWE-aao-V01-NL, opgesteld door Tauw, d.d. 22 april DO Tekening Aanzicht en Doorsnede Gemaal, PG Putten, Waterschap Hollandse Delta, opgesteld door Tauw, tekeningnummer , d.d. 31 januari Concept DO Tekening Maaiveldinrichting, PG Putten, Waterschap Hollandse Delta, opgesteld door Tauw, tekeningnummer , d.d. 31 januari Tekening Dwarsprofielen t.b.v. Nieuw Gemaal Putten, Situatie en Profielen, Regio Voorne Putten, Waterschap Hollandse Delta, kenmerk VP-WAB-0223, referentie 10009A01, d.d. 31 januari 2013 DO Geotechniek 11\36

14 Kenmerk R BXB-irb-V01-NL 2.2 Uitgangspunten algemeen Ten behoeve van de berekeningen zijn de volgende uitgangspunten gehanteerd: De stijghoogte in het pleistocene zand is gesteld op gemiddeld NAP -0,5 m De berekeningen zijn uitgevoerd conform [1], [2], [3] en [4] De bodemopbouw is vastgesteld op basis van het beschikbare grondonderzoek, zie bijlage 1. De grondparameters zijn bepaald aan de hand van [1], [2] en [4] 2.3 Uitgangspunten permanente vervangende waterkering De bodemopbouw, gehanteerd bij het ontwerp van de permanente vervangende waterkering, is gebaseerd op sondering 4 en naastgelegen sonderingen en is weergegeven in onderliggende tabel 2.1. Tabel 2.1 Bodemopbouw op basis van sondering 4 uit [5] en gehanteerde representatieve waarden van de grondparameters op basis van tabel 2b uit [2] Grondsoort B.k. laag sat rep rep c rep k1 k2 k3 [-] [mnap] [kn/m 3 ] [kn/m 3 ] [ ] [ ] [kn/m 2 ] [kn/m 3 ] [kn/m 3 ] [kn/m 3 ] Klei sterk siltig +6, ,5 14,0 0, Veen zwak kleiig -7,00 13,0 13,0 15,0 5,0 2, Veen sterk kleiig -8,20 12,0 12,0 15,0 0 2, Klei matig -9,80 17,0 17,0 17,5 9,0 0, Zand sterk siltig -10,30 18,0 20,0 25,0 17,0 0, De vervangende kering dient als waterkering in het geval de persleiding lek raakt en er een ontgronding van het dijklichaam plaatsvindt Nabij het gemaal bedraagt de stijghoogte NAP -0,5 m [14] De dijktafelhoogte bedraagt NAP m, kruinhoogte bedraagt NAP +6,05 m. Niveau bovenkant damwand bedraagt NAP +3,35 m [16]. Ter plaatse van de persleidingen is de bovenzijde damwand NAP +3,15 m. Hierdoor is een marge van 0,5 m tussen bovenkant damwand en onderkant leidingen. Deze marge is conform NEN3651:2012 en voorkomt dat de leiding na zetting op de damwand rust (zie figuur 2.1). Ter plaatse van de vervangende kering zijn de persleidingen van een kwelscherm met kleikist voorzien (hoogte van het kwelscherm en de kleikist bedraagt 0,5 m, van NAP +3,15 m tot onderzijde leiding NAP +3,65 m) Het maatgevend hoogwaterpeil (MHW) bedraagt MHW = NAP +2,65 m. Het normaal waterpeil bedraagt NAP +1,0 m [16] Het streefpeil van het oppervlaktewater in de polder bedraagt NAP -3,0 m 12\36 DO Geotechniek

15 Kenmerk R BXB-irb-V01-NL De waterstand in de primaire kering bedraagt NAP +2,65 m (MHW) aan de waterzijde, aan de polderzijde is waterpeil van NAP -0,5 m aangehouden in de maatgevende situatie (dit betreft de stijghoogte uit de dissipatietests bij sondering 2 en 9 uit [5], situatie ontgronding) Er is niet gerekend met een verkeersbelasting gezien de geringe breedte van de kade Er dient volgens [4] gerekend te worden met een ontgronding tot NAP +0,35 m, dit is 3,0 m onder dijktafelhoogte Conform [4] dient de vervangende waterkering berekend te worden in veiligheidsklasse RC3 [2] Conform [4] is op het verval over de damwand een partiële factor 1,25 toegepast De levensduur van de waterkerende constructie bedraagt 50 jaar. Er dient rekening gehouden te worden met corrosie in veen, klei en zand van respectievelijk 0,050 mm / jaar, 0,025 mm/ jaar en 0,005 mm / jaar conform [4] Conform [4]: De maximale horizontale verplaatsing van de damwand in de bruikbaarheidsgrenstoestand mag niet meer bedragen dan 100 mm Conform [4]: De damwand dient onverankerd zijn kerende functie te kunnen vervullen gedurende de beoogde levensduur Figuur 2.1 Damwandscherm met uitsparing voor leidingdoorvoer, kopie van figuur 6 uit NEN3651:2012 DO Geotechniek 13\36

16 Kenmerk R BXB-irb-V01-NL 3 Ontwerp permanente damwand vervangende waterkering 3.1 Minimaal benodigde breedte vervangende kering Op basis van [4] tabel 3 is de benodigde breedte van de vervangende waterkering berekend. De benodigde breedte is afhankelijk van de inwendige druk en diameter van de leiding. Gegevens: De maximale drukhoogte ter plaatse van het uitstroomhoofd bedraagt H = 17,5 m waterkolom wanneer de persleiding ter plaatse van het uitstroomhoofd volledig verstopt zit (/ is afgesloten), zie bijlage 4. Deze situatie is opgegeven door Waterschap Hollandse Delta in het overleg van 30 mei Buisdiameter D i = 1,4 m H 3 x Di 5 = m m 8 > 40 m 8 dus B wordt berekend volgens B = 3 x R B waarbij B 25 m. R B moet worden berekend volgens [4] A.2.3 en bedraagt R H D = 28,9 m. R B x 3 > 25 m dus B = 25 m. B 8 i Conclusie: de minimaal benodigde breedte van de vervangende waterkering bedraagt, inclusief de breedte van de leidingen, 25 m + 9,54 m = 34,54 m. Aan weerszijden van de leiding is dus een vervangende waterkering noodzakelijk met een breedte van tenminste van 12,5 m. 3.2 Berekening onverankerde damwand vervangende kering Met behulp van het rekenprogramma D-Sheet Piling versie is de benodigde damwand berekend. Conform [4] moet een onverankerde damwand worden toegepast. In tabel 2.1 is een overzicht van de diepteligging van de grondlagen ter plaatse van de vervangende kering aangegeven. De NEN 3651 schrijft niet voor waar in de kade de vervangende kering dient te worden geplaatst. De vervangende kering is in de kruin van de dijk gepositioneerd (ter plaatste van het midden van de kernzone, onder het hoogste punt van de dijk). 14\36 DO Geotechniek

17 Kenmerk R BXB-irb-V01-NL Ten behoeve van de damwandberekening is 1 maatgevend belastingsgeval te onderscheiden: Ontgronding. In deze situatie is er aan de polderzijde ontgronding opgetreden tot 3 m onder bovenkant damwand (NAP +0,35 m), zie figuur 3.2. Het korte talud aan de rivierzijde geeft een belasting op de damwand in combinatie met de maatgevende (hoogste) waterstand in de rivier. 1,15 0,50 klei sterk siltig klei sterk siltig AZ42-700N - S240 corr klei 2,65 1,20 7,00 8,20 9,80 10,30 veen, zw kleiig veen st kleiig klei, matig AZ42-700N - S240 corr veen, veen zw kleiig AZ42-700N - S240 corr veen kleist kleiig klei, matig AZ42-700N - S240 corr zand -7,0-8,2-9,8-10, zand, sterk siltig zand, sterk siltig Figuur 3.1 BG 1: Situatie ten tijde van ontgronding In tabel 3.1 zijn de gegevens van het toegepaste damwandprofiel weergegeven. Tabel 3.1 Gegevens damwand Bovenkant damwand Onderkant damwand Type damwand [m t.o.v. NAP] [m t.o.v. NAP] M u;az42-700n M u;z42-700n corrosie [knm/m 1 ] [knm/m 1 ] +3,35-13,65 AZ42-700N - S zand (1) 868 klei (2) ) 716 veen (3) NB (1) corrosie damwand in zandgrond conform [4] bedraagt 0,005 mm / damwand / jaar NB (2) corrosie damwand in klei- veengrond conform [4] bedraagt 0,025 mm / damwand / jaar NB (3) corrosie damwand in veengrond conform [4] bedraagt 0,050 mm / damwand / jaar Het maximale moment is bepaald met de rekenwaarden van de grondparameters conform veiligheidsklasse RC 3 van [2] en treedt op in stap 6.1 van [1]. De uitbuiging is bepaald met de representatieve waarden van de grondparameters (stap 6.5 van [1]). De berekeningsresultaten van de permanente vervangende kering zijn weergegeven in Tabel 3.2 en bijlage 2. DO Geotechniek 15\36

18 Kenmerk R BXB-irb-V01-NL Tabel 3.2 Berekeningsresultaat vervangende kering AZ42-700N - S240 BG u rep M d;max [mm] [knm/m 1 ] (in kleilaag, NAP -5,3 m) 685 (in veenlaag, NAP -7,0 m) 347 (in zandlaag, NAP -10,3 m) M d;max toelaatbaar [knm/m 1 ] 868 (kleilaag, reductiefactor bedraagt 0,86) 716 (veenlaag, reductiefactor bedraagt 0,71) 979 (zandlaag, reductiefactor bedraagt 0,97) Het maximale moment in de uiterste grenstoestand kleiner is dan het toelaatbare moment (M d;max < M u_ AZ42-700N S240 corrosie ). De damwand heeft voldoende sterkte en de berekende uitbuiging voldoet aan de eis van maximaal 100 mm. In figuur 3.2 is de maatgevende momentenlijn en uitbuigingslijn weergegeven. Bending Moments [knm] Displacements [mm] AZ42-700N klei sterk - S240 siltigcorr kle klei sterk siltig -3-4 Depth [m] veen, zw kleiig AZ42-700N veen, zw - S240 kleiigcorr ve Depth [m] veen st kleiig veen st kleiig AZ42-700N - S240 corr kle klei, matig klei, matig zand, sterk siltig AZ42-700N zand, sterk - S240 siltigcorr za Max: 794,6 - Min: 0, Max: -99,0 Figuur 3.2 Maatgevende momentenlijn (CUR166 stap 6.1)en uitbuigingslijn (CUR166 stap 6.5) 3.3 Inbrengen damwanden permanente vervangende kering Op basis van de grafieken van de NVAF-PSD voor schadevrij installeren is voor de aangetroffen grondslag het energieniveau bepaald voor het installeren van de damwanden. De aangetroffen grondslag op de projectlocatie is vergeleken met de grondslagen waarvoor installatiegrafieken beschikbaar zijn. De bodemopbouw Rotterdam sluit het meest aan; dus voor het bepalen van het energieniveau (bij hoogfrequent trillen) is gebruik gemaakt van grafiek \36 DO Geotechniek

19 Kenmerk R BXB-irb-V01-NL Voor het intrillen van de damwand is een nadere analyse gemaakt voor het benodigde energieniveau. Bij het toepassen van een hoogfrequent trilblok (f =40 Hz) is voor het installeren van een dubbele plank AZ42-700N met een lengte van 17 m een slagkracht nodig van minimaal 650 kn. Hierbij is er geen risico op schade aan de damwandplanken bij inbrengen. 3.4 Damwand ter plaatse van leidingkruising Ter plaatse van de leidingkruisingen heeft de damwand een uitsparing en ligt de bovenzijde op NAP +3,15 m, om een marge van 0,5 m te hebben tussen damwand en leiding, conform NEN3651. In de uitsparing van NAP +3,15 m tot DTH van NAP 3,65 m wordt een kwelscherm met kleikist geplaatst. Zie figuur 2.1. DO Geotechniek 17\36

20 Kenmerk R BXB-irb-V01-NL 4 Leidingsterkte berekening Dit hoofdstuk beschrijft de berekening en resultaten van de leidingsterkte berekening. De berekeningen zijn uitgevoerd conform normen [3] NEN :2012 Eisen voor buisleidingsystemen en [4] NEN 3651:2012 Aanvullende eisen voor leidingen in kruisingen met belangrijke waterstaatswerken. Vanwege de combinatie van de grootte van inwendige druk en diameter van de stalen persleidingen (ø711 en ø1420 mm) kan niet worden volstaan met een vereenvoudigde sterkteberekening, maar dient een uitgebreide sterkteberekening te worden uitgevoerd. Hiervoor is gebruikgemaakt van het programma Ple4Win versie van Expert Design Systems. Dit rekenprogramma kan rekenen volgens NEN 3650:2012. De leidingsterkteberekening van de hevelleiding (PE, ø630) is geen onderdeel van de opdracht. Conform het programma van eisen [9]: Is het leidingmateriaal staal Wordt de leiding op staal gefundeerd Kruist de leiding de dijk boven dijktafelhoogte Wordt de leiding voorzien van kathodische bescherming Wordt de leiding voorzien van 2-zijdige coating Omdat de dijk en het gemaalterrein worden opgehoogd, dient bij het ontwerp van de leiding rekening gehouden te worden met zettingen. Daarom heeft Tauw ter plaatse van de aansluiting van de leiding op het gemaal en op het uitstroomhoofd pendelstukken voorzien. 4.1 Uitgangspunten sterkteberekening stalen persleiding Numerieke modellering Het eindige elementenprogramma Ple4Win deelt de leiding op in fictieve stukjes leiding (elementen) die met elkaar verbonden zijn middels knopen. Per element worden de maximaal optredende materiaalspanning en de maximale deflectie berekend. Ter plaatse van volgende punten van leiding zijn knooppunten aangebracht: Aansluiting leiding op gemaal (inklemming) Aansluiting leiding op pendelstuk (via scharnierende compensator) Aansluiting leiding op uitstroomhoofd (inklemming) Bij de verticale bochten 18\36 DO Geotechniek

21 Kenmerk R BXB-irb-V01-NL In de praktijk blijkt dat bij de aanwezige bochtstukken in de leiding hogere spanningen optreden in het leidingmateriaal. Voor een nauwkeurige berekening van deze spanningen zijn de elementen kleiner gekozen (verfijning van numeriek model) bij en nabij de bochten. Voor de rechte stukken van de leiding is gerekend met een element met een lengte gelijk aan 0,5 meter en (na)bij de bochten en dergelijke met kleinere elementen met een lengte gelijk aan 0,10 m meter Leidingconfiguraties en geometrie stalen persleiding Ø1420 mm De gegevens voor de leidingconfiguratie zijn ontleend aan de DO tekening [16], zie bijlage 3. De leidingen is op staal gefundeerd (0,30 m zandbed). De leiding kruist een waterkering met een importantiefactor van S = 0,75 (een primaire kering die bij bezwijken levensgevaar oplevert voor veel mensen in agrarisch gebied) volgens bijlage B.1 en B.2 van [4]. Deze importantiefactor hoeft echter niet in rekening gebracht te worden, aangezien voldaan wordt aan de minimum wanddikte-eis van tabel 9 van NEN 3651 uitgaande van een wanddikte van 17,5 mm en een inwendige leidingdiameter van 1385 mm. De maximale opvoerhoogte (bij obstructie van uitstroomhoofd) bedraagt 17,5 m. De maximale bedrijfsdruk bedraagt dus p a = 0,175 MPa, uitgaande van water = 10 kpa (zie tabel 4.1). Volgens tabel 9 van [4] mag de minimum wanddikte d n met maximaal 1,0 mm worden verkleind omdat D n > 300 mm en p a < 1,0 MPa zodat d n tenminste 14-1 = 13 mm moet zijn. Hieraan wordt voldaan bij toepassing van de hierboven beschreven stalen buis. Zie tabel 4.1 materiaal- en doorsnedengegevens van de stalen buis. Daarnaast moet de leidingstrekking in de kruising met een waterkering 20% sterker zijn voor inwendige druk dan de veldleiding (d k 1,2 x d v volgens [4] 6.6 waarin d k = minimum wanddikte van de leiding in de kruising en d v = minimum wanddikte van de leiding in het veld). De hier beschouwde leiding ligt echter in zijn geheel binnen de beschermingszone van de waterkering. De minimale wanddikte met betrekking tot de inwendige druk kan worden bepaald met de volgende relatie: p Pd Dg t 2 p Hiermee wordt een wanddikte berekend van 1,39 0, t 0,47 mm DO Geotechniek 19\36

22 Kenmerk R BXB-irb-V01-NL Dit is een zeer kleine waarde (in verband met de relatief lage druk). Dit betekent dat voor de toepassing van de leidingstrekking in de waterkering een 20% van 0,47 mm = 0,09 mm dikkere wand moet worden toegepast dan in de veldstrekking. Dit verschil in dikte is nagenoeg verwaarloosbaar. Eisen gesteld aan wanddikte met betrekking tot de scheurstopcapaciteit (volgens van [4]) zijn niet van toepassing aangezien de hier beschouwde leiding geen gastransportleiding betreft. De scharnierende compensatoren zijn als mof-spieverbinding gemodelleerd in PLE, waardoor de verbinding in axiale richting vrij is, lateraal vast en rotatie vrij is. Het scharnier geeft een krachtenoverdracht in laterale (verticale) richting. Het betreft compensatoren met trekbegrenzing. De compensatoren voorkomen, in combinatie met de pendelstukken, dat belastingen vanuit de leiding op de constructie van het gemaal en het uitstroomhoofd werken. De leiding dient voldoende weerstand tegen mechanische beschadiging te hebben. Daartoe stelt NEN :2012 (deel 2: staal) 7.3 tabel 1 dat de wanddikte tenminste 9,5 mm dient te zijn (Groep II-leidingen). Hieraan wordt voldaan bij toepassing van het hierboven beschreven buistype. NEN :2012 schrijft uitwendige bekleding in combinatie met kathodische bescherming voor, voor stalen leidingen in waterkeringzones. Op basis van het voorgaande dient de leiding, om corrosie te reduceren, te worden voorzien van bekleding en kathodische bescherming. De NEN :2012 biedt de mogelijkheid om in plaats van inwendige coating een corrosietoeslag toe te passen, indien de optredende corrosiesnelheden bekend zijn. Vooralsnog gaat Tauw uit van kathodische bescherming met inwendige en uitwendige coating. Tabel 4.1 Materiaal- en doorsnedegegevens Leidinggegevens Naam Waarde Eenheid uitwendige diameter D e 1420 mm lengte buis circa 70 m Wanddikte (beschermingszone) t n 17,5 mm Wanddikte (waterkering) t n 17,5 mm Corrosietoeslag c 0 mm Fabricatie tolerantie wanddikte -12,5% % Staalkwaliteit X52 - Rekgrens R e 355 (leiding) N/mm 2 Elasticiteitsmodulus E (leiding) N/mm 2 Dwarscontractie (Poisson-factor) v 0,3 (leiding) - Maximale bedrijfdruk p a 0,175 N/mm 2 Ontwerpdruk P d 0,175 N/mm 2 20\36 DO Geotechniek

23 Kenmerk R BXB-irb-V01-NL Enkele overige gegevens van de leidingen: Fundatie: op staal Mantelbuizen: geen Bijzonderheden: toepassing pendelstuk (met scharnierende compensatoren) ter plaatse van de aansluiting van de persleiding op het gemaal en op het uitstroom-hoofd Leidingconfiguraties en geometrie stalen persleiding Ø711 mm De gegevens voor de leidingconfiguratie zijn ontleend aan de DO tekening [16], zie bijlage 3. De leidingen is op staal gefundeerd (0,30 m zandbed). De leiding kruist een waterkering met een importantiefactor van S = 0,75 (een primaire kering die bij bezwijken levensgevaar oplevert voor veel mensen in agrarisch gebied) volgens bijlage B.1 en B.2 van [4]. Deze importantiefactor hoeft echter niet in rekening gebracht te worden, aangezien voldaan wordt aan de minimum wanddikte-eis van tabel 9 van NEN3651:2012 uitgaande van een wanddikte van 12,5 mm en een inwendige leidingdiameter van 686 mm. De maximale opvoerhoogte (bij obstructie van uitstroomhoofd) bedraagt 17,5 m. De maximale bedrijfsdruk bedraagt dus p a = 0,175 MPa, uitgaande van water = 10 kpa (zie tabel 4.2). Volgens tabel 9 van [4] mag de minimum wanddikte d n met maximaal 1,0 mm worden verkleind omdat D n > 300 mm en p a < 1,0 MPa zodat d n tenminste 12,5 1,0 = 11,5 mm moet zijn. Hieraan wordt voldaan bij toepassing van de hierboven beschreven stalen buis. Zie tabel 4.2 materiaal- en doorsnedengegevens van de stalen buis. Daarnaast moet de leidingstrekking in de kruising met een waterkering 20% sterker zijn voor inwendige druk dan de veldleiding (d k 1,2 x d v volgens [4] 6.6 waarin d k = minimum wanddikte van de leiding in de kruising en d v = minimum wanddikte van de leiding in het veld). De hier beschouwde leiding ligt echter in zijn geheel binnen de beschermingszone van de waterkering. De minimale wanddikte met betrekking tot de inwendige druk kan worden bepaald met de volgende relatie: p Pd Dg t 2 p Hiermee wordt een wanddikte berekend van 1,39 0, t 0,24 mm DO Geotechniek 21\36

24 Kenmerk R BXB-irb-V01-NL Dit is een zeer kleine waarde (in verband met de relatief lage druk). Dit betekent dat voor de toepassing van de leidingstrekking in de waterkering een 20% van 0,24 mm = 0,05 mm dikkere wand moet worden toegepast dan in de veldstrekking. Dit verschil in dikte is nagenoeg verwaarloosbaar. Eisen gesteld aan wanddikte met betrekking tot de scheurstopcapaciteit (volgens van [4]) zijn niet van toepassing aangezien de hier beschouwde leiding geen gastransportleiding betreft. De scharnierende compensatoren zijn als mof-spieverbinding gemodelleerd in PLE, waardoor de verbinding in axiale richting vrij is, lateraal vast en rotatie vrij is. Het scharnier geeft een krachtenoverdracht in laterale (verticale) richting. Het betreft compensatoren met trekbegrenzing. De compensatoren voorkomen, in combinatie met de pendelstukken, dat belastingen vanuit de leiding op de constructie van het gemaal en het uitstroomhoofd werken. De leiding dient voldoende weerstand tegen mechanische beschadiging te hebben. Daartoe stelt NEN :2012 (deel 2: staal) 7.3 tabel 1 dat de wanddikte tenminste 6,4 mm dient te zijn (Groep II-leidingen). Hieraan wordt voldaan bij toepassing van het hierboven beschreven buistype. NEN :2012 schrijft uitwendige bekleding in combinatie met kathodische bescherming voor, voor stalen leidingen in waterkeringzones. Op basis van het voorgaande dient de leiding, om corrosie te reduceren, te worden voorzien van bekleding en kathodische bescherming. De NEN :2012 biedt de mogelijkheid om in plaats van inwendige coating een corrosietoeslag toe te passen, indien de optredende corrosiesnelheden bekend zijn. Vooralsnog gaat Tauw uit van kathodische bescherming met inwendige en uitwendige coating. Tabel 4.2 Materiaal- en doorsnedegegevens Leidinggegevens Naam Waarde Eenheid uitwendige diameter D e 711 mm lengte buis circa 70 m Wanddikte (beschermingszone) t n 12,5 mm Wanddikte (waterkering) t n 12,5 mm Corrosietoeslag c 0 mm Fabricatie tolerantie wanddikte -12,5% % Staalkwaliteit X52 - Rekgrens R e 355 (leiding) N/mm 2 Elasticiteitsmodulus E (leiding) N/mm 2 Dwarscontractie (Poisson-factor) v 0,3 (leiding) - Maximale bedrijfdruk p a 0,175 N/mm 2 Ontwerpdruk P d 0,175 N/mm 2 22\36 DO Geotechniek

25 Kenmerk R BXB-irb-V01-NL Enkele overige gegevens van de leidingen: Fundatie: op staal Mantelbuizen: geen Bijzonderheden: toepassing pendelstuk (met scharnierende compensatoren) ter plaatse van de aansluiting van de persleiding op het gemaal en op het uitstroom-hoofd Grondmechanische parameters De bodemopbouw is vastgesteld aan de hand van het grondonderzoek van Van Dijk Geo- en Milieutechniek [5]. Het grondonderzoek is weergegeven in bijlage 1. De geschematiseerde bodemopbouw langs de persleidingen en de bijbehorende grondparameters zijn opgenomen in bijlage 5. De grondparameters, benodigd voor het uitvoeren van de Ple4Win berekening zijn berekend conform [3] met de Soil Wizard module in Ple4Win en zijn in bijlage 5 in een overzicht weergegeven. De grondparameters worden tussen 2 opeenvolgende punten in Ple4Win lineair geïnterpoleerd. De aanwezige grondslag op leidingniveau betreft klei. In de Ple4Win berekening is de leiding berekend in een medium van een goed verdichte zandaanvulling (schoon zand, los gepakt, volgens NEN9997-1) en Argexaanvulling (parameters zie bijlage 5). De volgende waterstanden zijn gehanteerd: gemiddeld laagwater aan de rivierzijde van de kade (NAP +0,5 m), in de kade verloopt dit peil naar het niveau streefpeil van openwater in de polder (NAP -3,0 m). In Ple4Win is geen stijghoogte gemodelleerd. Het verloop van de waterstand is weergegeven in figuur 4.1. (Het maaiveldniveau in de polder ligt op circa NAP -1,8 m. Ter plaatse van het gemaal bedraagt het maaiveldniveau circa NAP +2,0 m) DO Geotechniek 23\36

26 Kenmerk R BXB-irb-V01-NL Figuur 4.1 Geometrie kade, ligging (hart) leiding en grondwaterstand Belastingen algemeen Inwendige druk Maximale druk bedraagt 1,75 bar, minimale druk 0 bar. Temperatuur Temperatuursverschil maximaal 15 C, met een aanleg temperatuur van 15 C. Zetting en uitvoeringszakking Over de gehele leiding wordt een uitvoeringszakking aangehouden, bepaald volgens [3] tabel C.4 voor goed verdicht zand (schoon zand, los gepakt, volgens NEN9997-1). De grondzakkingen bestaan uit uitvoeringszakking en de te verwachten zettingen. Om de leidingligging mogelijk te maken wordt de huidige kruin van de primaire kering met circa 2 m opgehoogd. Tevens wordt het maaiveld ter plaatse van het gemaal opgehoogd en wordt het maaiveld ter plaatse van het uitstroomhoofd opgehoogd. Deze ophogingen hebben zettingen van de ondergrond tot gevolg. De persleidingen worden op staal gefundeerd (eis WSHD). De optredende zettingen zijn te groot om opgenomen te kunnen worden door de persleidingen. Daarom wordt het tracé van de persleidingen voorbelast. De zettingen zijn berekend met D- Settlement (zie de Tauw rapportage R DWE-aao-V01-NL). De resultaten zijn weergegeven in tabel 4.3. Om rekenwaarden voor uitvoeringszakking te verkrijgen wordt een partiële factor van 1,5 gehanteerd, voor zetting 2,0. 24\36 DO Geotechniek

27 Kenmerk R BXB-irb-V01-NL Tabel 4.3 Ingevoerde zettingen X-P 1 [m] Zetting in z-richting (representatief) [m] , , ,093 18,37-0, , , ,093 45,6-0, , , , , NB (1) horizontale afstand, gemeten vanaf aansluiting gemaal/leiding De zetting ter plaatse van de kruin bedraagt 0,16 m. De onderzijde van de leiding ligt hier op NAP +3,65 m. Na zakking van 0,16 m ligt de leiding nog altijd boven dijktafelhoogte van NAP +3,35 m. Tabel 4.4 Ingevoerde uitvoeringszakking X-P 1 [m] Uitvoeringszakking in z-richting (representatief) [m] 0-0, , , , ,01 NB (1) horizontale afstand, gemeten vanaf aansluiting gemaal/leiding DO Geotechniek 25\36

28 Kenmerk R BXB-irb-V01-NL Verkeersbelasting Voor verschillende delen van het tracé wordt de volgende verkeersbelasting aangehouden volgens figuur C.17 uit NEN :2012: Onder wegverharding en berm Grafiek II, figuur C.17 In talud en veld Grafiek II, figuur C.17, waarbij aslasten zijn gehalveerd Belastingen stalen leiding Ø1420 mm De volgende belastingen zijn (afhankelijk van de beschouwde belastingcombinaties wel of niet) in rekening gebracht. Inwendige druk Zie Temperatuur Zie Eigen gewicht Het eigen gewicht van de leiding bestaat uit het staal en water in de buis. Eigengewicht leiding = 605 kg x 9,81 m/s 2 = 5,93 kn/m Gewicht vulling = ¼ x x (1,385 2 ) x 10 = 15,07 kn/m Opwaartse kracht = ¼ x x (1,420 2 ) x 10 = 15,84 kn/m Leiding gevuld, onder de gws = 5, ,07-15,84 = 5,16 kn/m Leiding gevuld, boven de gws = 5, ,07 = 21,00 kn/m Zetting en uitvoeringszakking Zie Verkeersbelasting Zie Belastingen stalen leiding Ø711 mm De volgende belastingen zijn (afhankelijk van de beschouwde belastingcombinaties wel of niet) in rekening gebracht. Inwendige druk Zie Temperatuur Zie \36 DO Geotechniek

29 Kenmerk R BXB-irb-V01-NL Eigen gewicht Het eigen gewicht van de leiding bestaat uit het staal en water in de buis. Eigengewicht leiding = 215 kg x 9,81 m/s 2 = 2,11 kn/m Gewicht vulling = ¼ x x (0,686 2 ) x 10 = 3,70 kn/m Opwaartse kracht = ¼ x x (0,711 2 ) x 10 = 3,97 kn/m Leiding gevuld, onder de gws = 2,11 + 3,70-3,97 = 1,84 kn/m Leiding gevuld, boven de gws = 2,11 + 3,70 = 5,81 kn/m Zetting en uitvoeringszakking Zie Verkeersbelasting Zie Invoer sterkteberekening Belastingcombinaties Conform NEN :2012 moet er bij de sterkteberekeningen van de stalen leidingen getoetst worden aan een aantal verschillende belastingcombinaties van inwendige en uitwendige belastingen op de leidingen. De leiding moet voldoen aan alle belastingscombinaties (mits deze ook op kunnen treden). In de NEN :2012, art zijn deze verschillende belastingscombinaties beschreven. In de praktijk blijkt dat volstaan kan worden met het toetsen van twee van de zeven belastingcombinaties. De hoogste spanningen in het staal van de leidingen zullen namelijk optreden bij één van deze belastingcombinaties. Als de leiding voldoet aan de maatgevende belastingcombinaties dan kan een toetsing van de overige belastingscombinaties achterwege blijven. De belastingscombinaties (BC s) waarop getoetst moet worden zijn (BC nummers conform NEN3650-2:2012): BC 3: Alle uitwendige belastingen op de leiding (onder andere gronddrukken en verkeersbelasting), zonder inwendige druk en met een temperatuursverschil (verhinderde krimp of uitzetting) BC 4: Idem, echter nu wel met inwendige druk in de leiding DO Geotechniek 27\36

30 Kenmerk R BXB-irb-V01-NL Beide belastingcombinaties worden voor twee gevallen uitgerekend: Situatie a (0-2 jaar): neutrale grondbelasting in combinatie met uitvoeringszakking en geen zetting Situatie b (> 2 jaar): reële grondbelasting in combinatie met uitvoeringszakking en zetting Eveneens conform NEN :2012, art. D.3.1.b wordt op basis van de berekende axiale materiaalspanningen ( x ) en de tangentiële materiaalspanningen ( y ) in het leidingmateriaal een vervangende (Von Mises) spanning berekend ( v ). Deze vervangende materiaalspanning wordt getoetst aan de maximaal toelaatbare spanning ( f(r e ) ) van het staal. Bij de maximaal toelaatbare spanning (f(r e )) wordt rekening gehouden met eventuele temperatuureffecten op de sterkte van het staal, de plasticiteit van het staal (herverdeling van spanningen) en een materiaalfactor gelijk aan 1,1 (zie ook 3.4). In formule vorm is de toetsing van de sterkte gelijk aan: BC3 en BC4 f(r e ) = 0,85 x (R e + R e ) / m Met m = 1,1 Deze formules kunnen worden omgeschreven naar een Unity Check (UC) UC max = v;max / f(r e ) Voor BC3 en BC4 geldt dat UC < 1,0 Naast de sterkte van de leiding moet ook de vervorming van de leiding worden gecontroleerd. De ovalisatie cq deflectie (δ) van de leiding (het platdrukken van leiding ten gevolge van onder andere de bovenbelasting) dient binnen bepaalde grenzen te blijven en wel zo dat de kleinste middellijn van de geovaliseerde leiding niet kleiner is dan 0,85 maal de oorspronkelijke middellijn (NEN :2012, art. D.3.3.2). In formule vorm is dit: δ max < 15 % Berekende grondparameters Langs de leiding, ter plaatse van de knopen zijn de volgende grondparameters bepaald: Neutrale grondbelasting Passieve grondbelasting Reële grondbelasting Horizontale neutrale steundruk (p = 0) Verticaal evenwichtsdraagvermogen Horizontaal evenwichtsdraagvermogen 28\36 DO Geotechniek

31 Kenmerk R BXB-irb-V01-NL Verticale beddingsconstante omhoog Verticale beddingsconstante omlaag Horizontale beddingsconstante Wandwrijving bij axiale verplaatsing van de leiding De ingevoerde geometrie en de berekende grondparameters zijn opgenomen in bijlage 3 en Horizontale steundruk In zandgrond bij drukloze leidingen (BC3) en leidingen onder (lage) druk (BC4) is neutrale horizontale steundruk toegepast Materiaalsterkte, materiaalfactoren en belastingfactoren Bij deze sterkteberekening is conform NEN :2012 en NEN :2012 gerekend met de hieronder vermelde partiële factoren. Grond (NEN :2012 tabel B.3) Neutrale grondbelasting γ = 1,10 Passieve grondbelasting γ = 1,50 Reële grondbelasting γ = 1,10 Horizontale actieve steundruk γ = 1,0 Horizontale neutrale steundruk γ = 1,0 Verticaal evenwichtsdraagvermogen γ = 2,0 Horizontaal evenwichtsdraagvermogen γ = 1,6 Verticale beddingsconstante omhoog γ = 1,4 Verticale beddingsconstante omlaag γ = 2,0 Horizontale beddingsconstante γ = 1,7 Wandwrijving bij axiale verplaatsing γ = 1,375 Verplaatsing voor ontwikkeling wrijving γ = 1,6 Uitvoeringszakking γ = 1,5 Zetting γ = 2,0 DO Geotechniek 29\36

32 Kenmerk R BXB-irb-V01-NL Staal (NEN :2012 tabel D2) Staalkwaliteit X52: Re = Re(θ) = 355 N/mm 2 γ m = 1,1 f(re) = 0,85 * (Re + Re(θ)) / 1,1 = 549 N/mm 2 Overig (NEN :2012 tabel 2) Inwendige druk γ = 1,15 Temperatuurverschil γ = 1,10 Verkeersbelasting γ = 1,35 Eigen gewicht (vulling) γ = 1,10 Uitwendige waterdruk γ = 1, Resultaten sterkteberekening persleidingen Ø Spanningen in en deflectie van de leiding De resultaten (maxima) van de UC van de spanningen en van de deflectie zijn weergegeven in tabel 4.5. De kritische BC is vetgedrukt. Tabel 4.5 Resultaten (maxima) van UC spanningen en van deflectie persleiding Ø1420 Belastingcombinatie Berekende Berekende deflectie Toelaatbare U.C. Toelaatbare deflectie U.C. [%] [-] [%] [-] BC 3a 0,29 1,4 1,00 15 BC 3b 0,89 3,1 1,00 15 BC 4a 0,27 1,2 1,00 15 BC 4b 0,80 2,5 1,00 15 De optredende spanningen en deflecties zijn lager dan de toelaatbare spanningen en deflecties. De gekozen wanddikte voldoet. In bijlage 6 zijn volgende grafieken weergegeven: Axiale krachten in de persleiding Dwarskrachten in de persleiding Buigend moment in de persleiding Maximale (Von Mises) spanning in de persleiding Maximale deflectie (%) van de persleiding Axiale verplaatsing van de persleiding Verticale verplaatsing van de persleiding 30\36 DO Geotechniek

33 Kenmerk R BXB-irb-V01-NL 4.4 Resultaten sterkteberekening persleiding Ø Spanningen in en deflectie van de leiding De resultaten (maxima) van de UC van de spanningen en van de deflectie zijn weergegeven in tabel 4.6. De kritische BC is vetgedrukt. Tabel 4.6 Resultaten (maxima) van UC spanningen en van deflectie persleiding Ø711 Belastingcombinatie Berekende Berekende deflectie Toelaatbare U.C. Toelaatbare deflectie U.C. [%] [-] [%] [-] BC 3a 0,31 0,7 1,00 15 BC 3b 0,64 (1) 1,8 1,00 15 BC 4a 0,30 0,7 1,00 15 BC 4b 0,62 1,7 1,00 15 NB (1) De berekende UC is vrij ruim, echter bij een veel kleinere wanddikte wordt niet meer voldaan aan de minimale wanddikte-eis en dient de schadefactor van 0,75 in rekening te worden gebracht. De optredende spanningen en deflecties zijn lager dan de toelaatbare spanningen en deflecties. De gekozen wanddikte voldoet. In bijlage 6 zijn volgende grafieken weergegeven: Axiale krachten in de persleiding Dwarskrachten in de persleiding Buigend moment in de persleiding Maximale (Von Mises) spanning in de persleiding Maximale deflectie (%) van de persleiding Axiale verplaatsing van de persleiding Verticale verplaatsing van de persleiding 4.5 Toets opdrijven leiding Ø1420 De toets voor opdrijven is gedaan voor de situatie met een geringe gronddekking en een leiding zonder watervulling. Verder zijn onderstaande uitgangspunten gehanteerd: De leiding heeft geen cementbekleding aan de binnenzijde De minimale gronddekking bedraagt 1,0 m De grond op de leiding heeft een nat volumegewicht van 17 kn/m 3 (bovenste meter taludmateriaal bestaat uit klei) De berekening is gedaan voor een leiding met een uitwendige wanddiameter van 1,42 m en een wanddikte van 17,5 mm. DO Geotechniek 31\36

34 Kenmerk R BXB-irb-V01-NL In tabel 4.7 zijn de berekeningsresultaten weergegeven. Er is voldoende veiligheid tegen neerwaartse druk opdrijven aanwezig indien: 1, 1 opwaarste druk Tabel 4.7 Invoer opdrijfcontrole leiding Ø1420 Onderdeel Eenheid Waarde Totaal gewicht leiding Ø1420 (605 kg x 9,81 m/s 2 ) Opwaartse druk (¼ x x (1,420 2 ) x 10) kn/m 5,93 kn/m 15,84 Benodigde neerwaartse kracht door grond op de leiding (F grond;benodigd ) bedraagt: F neerwaarts = F opwaarts x 1,1 5,93 + F grond;benodigd = 15,84 x 1,1 F grond;benodigd = 15,84 x 1,1-5,93 = 11,94 kn/m Ter plaatse van de teen van het buitentalud (maatgevende doorsnede ten aanzien van opdrijven, maaiveld NAP +3,35 m) bedraagt de effectieve neerwaartse belasting (F grond;aanwezig ) op de leiding bij MHW (NAP +2,65 m): F grond;aanwezig = (17 x 0,7 + 7 x 0,3) x 1,42 = 19,88 kn/m UC: F grond; benodigd / F grond; aanwezig < 1,0 ; Hieraan wordt voldaan (F grond; benodigd / F grond; aanwezig = 0,6). Op basis van de berekeningsresultaten in tabel 5.6 kan geconcludeerd worden dat bij de minimale dekking van 1,0 m voldoende veiligheid tegen opdrijven aanwezig is. 4.6 Toets opdrijven leiding Ø711 De toets voor opdrijven is gedaan voor de situatie met een geringe gronddekking en een leiding zonder watervulling. Verder zijn onderstaande uitgangspunten gehanteerd: De leiding heeft geen cementbekleding aan de binnenzijde De minimale gronddekking bedraagt 1,0 m De grond op de leiding heeft een nat volumegewicht van 17 kn/m 3 (bovenste meter taludmateriaal bestaat uit klei) De berekening is gedaan voor een leiding met een uitwendige wanddiameter van 0,711 m en een wanddikte van 12,5 mm. 32\36 DO Geotechniek

35 Kenmerk R BXB-irb-V01-NL In tabel 4.8 zijn de berekeningsresultaten weergegeven. Er is voldoende veiligheid tegen neerwaartse druk opdrijven aanwezig indien: 1, 1 opwaarste druk Tabel 4.8 Invoer opdrijfcontrole leiding Ø711 Onderdeel Eenheid Waarde Totaal gewicht leiding Ø711 (215 kg x 9,81 m/s 2 ) Opwaartse druk (¼ x x (1,420 2 ) x 10) kn/m 2,11 kn/m 3,97 Benodigde neerwaartse kracht door grond op de leiding (F grond;benodigd ) bedraagt: F neerwaarts = F opwaarts x 1,1 2,11 + F grond;benodigd = 3,97 x 1,1 F grond;benodigd = 3,97 x 1,1 2,11 = 2,26 kn/m Ter plaatse van de teen van het buitentalud (maatgevende doorsnede ten aanzien van opdrijven, maaiveld NAP +3,35 m) bedraagt de effectieve neerwaartse belasting (F grond;aanwezig ) op de leiding bij MHW (NAP +2,65 m): F grond;aanwezig = (17 x 0,7 + 7 x 0,3) x 0,711 = 9,54 kn/m UC: F grond; benodigd / F grond; aanwezig < 1,0 ; Hieraan wordt voldaan (F grond; benodigd / F grond; aanwezig = 0,23). Op basis van de berekeningsresultaten in tabel 5.6 kan geconcludeerd worden dat bij de minimale dekking van 1,0 m voldoende veiligheid tegen opdrijven aanwezig is. 4.7 Pendelstukken In tabel 4.9a en 4.9b is per scharnierpunt van de pendelstukken de volgende informatie weergegeven: De maximale hoekverdraaiing De verplaatsing in axiale richting De verticale scharnierkrachten DO Geotechniek 33\36

36 Kenmerk R BXB-irb-V01-NL Tabel 4.9a Relevante berekeningsresultaten pendelstukken (rekenwaarden) leiding Ø1420 Scharnierpunt 1 (pendelstuk bij gemaal, scharnier gemaalzijde) 2 (pendelstuk bij gemaal, scharnier dijkzijde) 3 (pendelstuk rivierzijde, scharnier dijkzijde) 4 (pendelstuk rivierzijde, scharnier rivierzijde) Maximale hoekverdraaiing [ ] Verplaatsing in axiale richting [m] Verticale scharnierkrachten [kn] 1,44 (BC4b) 0,002 (BC3b) 197 (BC3b) -1,44 (BC4b) 0,010 (BC3b) 188 (BC3b) 0,99 (BC3b) 0,050 (BC3b) 85 (BC3b) -0,99 (BC3b) 0,015 (BC3b) 163 (BC3b) Tabel 4.9b Relevante berekeningsresultaten pendelstukken (rekenwaarden) leiding Ø711 Scharnierpunt Maximale Verplaatsing in axiale Verticale hoekverdraaiing [ ] richting [m] scharnierkrachten [kn] 1 (pendelstuk bij gemaal, scharnier gemaalzijde) 2 (pendelstuk bij gemaal, scharnier dijkzijde) 3 (pendelstuk rivierzijde, scharnier dijkzijde) 4 (pendelstuk rivierzijde, scharnier rivierzijde) 1,21 (BC4b) 0,002 (BC3b) 323 (BC3b) -1,21 (BC4b) 0,010 (BC3b) 102 (BC3b) 1,00 (BC3b) 0,075 (BC3b) 110 (BC3b) -1,00 (BC3b) 0,015 (BC3b) 239 (BC3b) 4.8 Krachten op gemaal en uitstroomhoofd In tabel 4.10a en 4.10b zijn de maximale krachten en momenten op het gemaal en het uitstroomhoofd opgesomd. De aansluiting van de persleiding op het gemaal en op het uitstroomhoofd is gemodelleerd als volledig ingeklemd. Tabel 4.10a Maximale krachten en momenten op het gemaal en het uitstroomhoofd leiding Ø1420 Scharnierpunt F axiaal;d [kn] F lateraal;d [kn] M max;buigend;d [knm] Gemaal 1,5 (BC4b) 379 (BC3b) 344 (BC3b) Uitstroomhoofd 33 (BC4b) 445 (BC4b) 875 (BC4b) 34\36 DO Geotechniek

37 Kenmerk R BXB-irb-V01-NL Tabel 4.10 Maximale krachten en momenten op het gemaal en het uitstroomhoofd leiding Ø711 Scharnierpunt F axiaal;d [kn] F lateraal;d [kn] M max;buigend;d [knm] Gemaal 0,7 (BC4b) 513 (BC3b) 468 (BC3b) Uitstroomhoofd 83,2 (BC4b) 605 (BC4b) 913 (BC4b) 4.9 Conclusies persleidingen De maximale spanningen en vervormingen van de stalen leidingen blijven beneden de toelaatbare waarden als wordt uitgegaan van de maximale belastingen in de bedrijfs- en uitvoeringssituatie. Sterkteberekening persleiding Ø1420 mm De wanddikte van de stalen persleiding (X52) is 17,5 mm. De sterkte van de persleiding is berekend conform NEN3650:2012 en NEN3651:2012. Uit de berekeningen volgt dat de gekozen wanddikte en de staalkwaliteit voldoet. Controle opdrijven persleiding Ø1420 mm Op basis van de berekeningsresultaten in tabel 5.6 kan geconcludeerd worden dat bij de minimale dekking van 1,0 m bij MHW voldoende veiligheid tegen opdrijven aanwezig is. Sterkteberekening persleiding Ø711mm De wanddikte van de stalen persleiding (X52) is 12,5 mm. De sterkte van de persleiding is berekend conform NEN3650:2012 en NEN3651:2012. Uit de berekeningen volgt dat de gekozen wanddikte en de staalkwaliteit voldoet. Controle opdrijven persleiding Ø711 mm Op basis van de berekeningsresultaten in tabel 5.6 kan geconcludeerd worden dat bij de minimale dekking van 1,0 m bij MHW voldoende veiligheid tegen opdrijven aanwezig is. DO Geotechniek 35\36

38 Kenmerk R BXB-irb-V01-NL 36\36 DO Geotechniek

39 Bijlage 1 Grondonderzoek

40

41

42

43

44

45

46

47

48

49

50

51

52

53

54

55

56

57

58

59

60

61

62

63

64

65

66

67

68

69

70

71

72

73

74

75

76

77

78

79

80

81

82

83

84

85

86

87

88 Bijlage 2 Berekeningsresultaten D-Sheet Piling (permanente vervangende kering)

89

90 Report for D-Sheet Piling 9.2 Design of Sheet Pilings Developed by Deltares Company: Tauw bv BU Water Date of report: 4/26/2013 Time of report: 6:44:33 PM Date of calculation: Time of calculation: 13:34:58 Filename: Project identification: P:\..\D-Sheet Piling\DO\DO vervangende kering AZ42-700N S240 DO vervangende kering PG Putten AZ42-700N S240 Verification according to EC7 NAD from the Netherlands

91 Tauw bv BU Water D-Sheet Piling Table of Contents 1 Table of Contents 2 2 Summary Overview per Stage and Test Overall Stability per Stage CUR Verification Steps 4 3 Input Data for all Stages General Input Data Sheet Piling Properties Calculation Options 5 4 Overall Stability Stage 1: intitieel Overall Stability 7 5 Step 6.1 Stage 1: intitieel Input Data Left Calculation Method Water Level Surface Soil Material Properties in Profile: bodemopbouw Modulus of Subgrade Reaction (Secant) Input Data Right Calculation Method Water Level Surface Soil Material Properties in Profile: bodemopbouw Modulus of Subgrade Reaction (Secant) 10 6 Overall Stability Stage 2: ophogen Overall Stability 11 7 Step 6.1 Stage 2: ophogen Input Data Left Calculation Method Water Level Surface Soil Material Properties in Profile: bodemopbouw Modulus of Subgrade Reaction (Secant) Input Data Right Calculation Method Water Level Surface Soil Material Properties in Profile: bodemopbouw Modulus of Subgrade Reaction (Secant) 13 8 Overall Stability Stage 3: ontgronding Overall Stability 15 9 Step 6.1 Stage 3: ontgronding Input Data Left Calculation Method Water Level Surface Soil Material Properties in Profile: bodemopbouw Modulus of Subgrade Reaction (Secant) Input Data Right Calculation Method Water Level Surface Soil Material Properties in Profile: bodemopbouw MHW Modulus of Subgrade Reaction (Secant) 17 4/26/2013 P:\..\DO vervangende kering AZ42-700N S240 Page 2

92 Tauw bv BU Water D-Sheet Piling Summary 2.1 Overview per Stage and Test Stage Verification Displace- Moment Shear force Mob. perc. Mob. perc. Vertical no. type ment moment resistance balance [mm] [knm] [kn] [%] [%] 1 EC7(NL)-Step ,8 25,0 0,0 36, EC7(NL)-Step ,9 23,4 0,0 36, EC7(NL)-Step ,4 37,3 0,0 37, EC7(NL)-Step ,5 34,6 0,0 37, EC7(NL)-Step 6.5-2,9-43,0 28,2 0,0 26, EC7(NL)-Step 6.5 * 1,20-51,5 33,8 2 EC7(NL)-Step 6.1-6,6 4,5 0,0 33, EC7(NL)-Step 6.2-4,4 4,0 0,0 33, EC7(NL)-Step ,5 15,1 0,0 34, EC7(NL)-Step ,2 13,9 0,0 34, EC7(NL)-Step 6.5-1,2-13,4 7,7 0,0 24, EC7(NL)-Step 6.5 * 1,20-16,0 9,3 3 EC7(NL)-Step ,6 157,4 0,0 58, EC7(NL)-Step ,5 157,4 0,0 56, EC7(NL)-Step ,9-140,5 0,0 57, EC7(NL)-Step ,1-153,6 0,0 56, EC7(NL)-Step ,0 350,0 95,2 0,0 37, EC7(NL)-Step 6.5 * 1,20 420,0 114,2 Max -99,0 794,6 157,4 0,0 58, Overall Stability per Stage Stage Stability factor name [-] intitieel 2,56 ophogen 2,41 ontgronding 2,59 4/26/2013 P:\..\DO vervangende kering AZ42-700N S240 Page 3