O n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eBouwputtencement 2001 370Eenpraktijkvoorbeeld:eengrond-kerende bouwputwand wordt inde bouwfase door stempels optwee niveaus gesteund, in de ge-bruiksfase zijn drie steunendevloeren aanwezig. In de bouw-fase wordt het gezien als eenconstructie in veiligheidsklasse 2(CUR-rapport166:Damwandcon-structies). In de gebruiksfasemoet het bouwwerk ? waarvandeze wand onderdeel zal gaan uit-maken ? voldoen aan veiligheids-klasse 3 (NEN 6702). De wandblijft permanent een grondkeren-de functie houden (fig. 1).Inditgevalwordteroverigensvanuitgegaan dat de veiligheidsklas-sen van NEN 6702 en CUR 166overeenkomen, zoals ook aange-geven in de veiligheidsbeschou-wing in CUR 166, in paragraaf 2.4.Wanneer voor de bouwfase hetpuntniveau van de wand wordtbepaald in veiligheidsklasse 2,dan worden alle stappen tijdensde constructie meegenomen. Inalle fasen zal evenwicht bestaantussen de actieve en passievegronddruk en stempelkrachten.Zo wordt voldaan aan de veilig-heidsfactoren uit CUR 166.De vraag is nu hoe de gebruiks-fase door te rekenen. In het voor-beeld geldt dat als de constructiewordt berekend aan de hand vande voor klasse 3 gegeven parti?leveiligheidsfactoren,dewandindeeindfase voldoet met het punt-niveau zoals berekend is voorklasse 2. Als echter de completefasering wordt doorlopen volgensklasse 3, voldoet de wand tijdens??n van de bouwfasen niet. Naasthet probleem van het puntniveaugeldt dit mogelijk ook voor blij-vende vervormingen of span-ningen.A n a l y s eOm een antwoord te geven op devraag of dit acceptabel is, dientmen zich allereerst af te vragenwelk veiligheidsniveau tijdens deverschillende fasen wordt beoogd.Het is op zich niet ongebruikelijkom voor de bouwfase een lagereveiligheid te kiezen dan voor degebruiksfase. Dit is enerzijds eenafweging tussen schade bij falenvan de constructie en de kostenomeenbepaaldveiligheidsniveaute realiseren en anderzijds eenkortere of langere referentiepe-riode.Hoewel beide overwegingenplausibel lijken, is de laatste niethelemaal een juiste afweging.Het gewenste veiligheidsniveau,uitgedrukt in de betrouwbaar-heidsindex , is namelijk onaf-hankelijk van de referentiepe-riode. Pas bij de vertaling van eenbepaalde betrouwbaarheid naarparti?le veiligheidsfactoren en/ofrekenwaarden is de referentie-periodevanbelang.Voordekeuzevan eenbepaaldveiligheidsniveaukan dus worden volstaan met debeoordeling van de eventuelegevolgschade. NEN 6702/CURVeiligheid in elke faseir. N.H. R?vekamp, en ing. J. Overbeek,Delta Marine Consultants bvSoms heeft een deel van een constructie zowel een tijdelijke als een perma-nente functie. Tijdens de bouwfase gelden voor zo'n deel andere eisen voorstijfheid en stabiliteit dan in de gebruiksfase. Een sprekend voorbeeld hiervanis de `grondkerende constructie' van een bouwkuip: de damwand of diep-wand, die ook een permanente functie binnen het bouwwerk zal vervullen.Deze wanden hebben in de bouwfase niet zelden een ander statisch schemaen een andere belasting dan in de gebruiksfase. Het is in Nederland ook nietongebruikelijk om voor deze verschillende fasen andere eisen te stellen aan deveiligheid. Hoe ga je hier theoretisch en praktisch mee om?Dit artikel is een aanzet om tot een praktische invulling te komen, maarpretendeert niet een pasklaar antwoord te geven. Het moet vooral wordengezien als aanzet voor een discussie over dit onderwerp.O n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eBouwputtencement 2001 3 71166 geeft hiervoor een handrei-king:klasse 1: relatief eenvoudigeconstructie, geen per-soonlijke veiligheidsri-sico's bij falen, relatiefgeringe schade bij falen;klasse 2: aanzienlijke schade bijfalen; geringe persoon-lijke veiligheidsrisico's;klasse 3: grote schade bij falenen/of aanzienlijkepersoonlijke veiligheids-risico's.In dit voorbeeld is ervoor gekozenom met twee veiligheidsniveauste rekenen; veiligheidsklasse 2tijdens de bouwfase en 3 voor degebruiksfase. Vanuit het oogpuntvan mogelijke gevolgschade is diteen begrijpelijke keuze, maar watbetekent dit nu eigenlijk voor dete hanteren rekenwaarden? Hier-voor kan men de betrouwbaar-heidsindex verdelen over de be-lasting en de sterkte met behulpvandezogenaamde-waarden(inde Eurocode zijn deze -waardenzelfs genormaliseerd). Op dezewijze kunnen belasting en sterkteonafhankelijk van elkaar wordenbeschouwd, zonder gelijk een vol-ledige probabilistische analyse tehoeven maken.De overschrijdingskans van derekenwaarde van de belastingmoetkleinerzijndan(s),waar-bij de cumulatieve standaard-normale verdeling is. Omdat debelasting in het algemeen tijdsaf-hankelijk is, moet deze over-schrijdingskans nog wel worden1 | Damwand bij een par-keergarage in aanbouw,met zowel een tijdelijkeals een permanentefunctie(bron: HBG-Civiel)O n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eV iaduc tenbou wcement 2001 372gedeeld door de beschouwde re-ferentieperiode (ervan uitgaandedat de kansverdeling voor de be-lasting per jaar is uitgedrukt).In NEN 6702 wordt dit principeverdisconteerd door middel vaneen reductiefactor tvoor afwij-kende referentieperioden.Vreemd genoeg maakt CUR-rapport 166 hiervan geen gebruik.Degehanteerdereferentieperiodeis zelfs niet gegeven. Dit zou wel-lichtkunnenwordenverklaarduithet feit dat de voornaamste belas-ting bestaat uit gronddruk, dietijdsonafhankelijk is. Alleen degrondwaterstand en een eventu-ele belasting op maaiveld zijn inprincipe tijdsafhankelijk. Dus bijeen gelijke veiligheid zou voordeze twee belastingsparameterseen onderscheid kunnen wordengemaakt tussen de bouwfase meteenbeperkteduurendegebruiks-fase.Voor de sterkteparameters geldteen soortgelijk verhaal, met alsbelangrijkste verschil dat sterkte-parameters in principe onafhan-kelijk zijn van de tijd. Met anderewoorden is de grond in werkelijk-heid een stuk `slechter' dan hetgrondonderzoek doet vermoe-den, dan geldt dit zowel in hetbegin tijdens de bouwfase, alsover 50 jaar. In het praktijkvoor-beeld hanteert men voor dezefasen toch twee verschillende vei-ligheidsklassen. Het gaat er hierimmers om welk risico menacceptabel acht gedurende dezetwee fasen.De diepwand is tijdens de bouw-fase niet bezweken, dus men zoukunnen concluderen dat het metde sterkte van de grond blijkbaarwel meevalt en het dus onzin isom voor de gebruiksfase met noglagere sterkteparameters te reke-nen. We hebben hier namelijk temaken met een `aangetoonde'sterkte. Voor de probabilist of deingenieur is dit echter niet af-doende. Wie zegt ons immers ofde in rekening gebrachte belas-ting daadwerkelijk is opgetreden,of dat de wand net is blijven staandoor de aanwezige herverdelings-capaciteit?Mag je nu met twee veiligheids-klassen rekenen voor ??n en de-zelfde constructie tijdens ver-schillendefasen?Indiendebouw-en gebruiksfase volledig onafhan-kelijk van elkaar zijn, maakt hetniet uit of een constructie tijdensde bouwfase bijna is bezweken.De gebruiksfase is dan een volle-dig nieuwe fase waar de con-structie als het ware weer bij nulbegint, zonder kennis van het ver-leden. Bij damwandconstructiesis dit echter niet het geval, despanningen en/of vervormingenineenbepaaldefasewordenmedebepaald door de gehanteerdebouwfasering.Als men dus een damwandcon-structietoetstopveiligheidtijdensde gebruiksfase, moet de gehelefasering worden doorgerekendmet rekenwaarden van veilig-heidsklasse 3, ongeacht of het eenbouwfase of gebruiksfase betreft.Voor de sterkteparameters bij eendamwandconstructie is het nietzinvol om met twee verschillendeveiligheidsklassen te rekenen.Dit komt mede doordat bij dam-wandconstructies de belastingook wordt bepaald door dezelfdetijdsonafhankelijke grondparame-ters.Dit is een algemene uitspraakvoor damwandconstructies, voorspecifieke gevallen kan de beoor-delingvandebouwfasebestenigs-zins worden genuanceerd. Als dein de tijd vari?rende belastingeneen dominante bijdrage hebben,kan overigens wel gebruik wor-den gemaakt van de verschillendereferentieperioden. Hoe hier ove-rigens met CUR 166 mee moetworden omgegaan is lastig teachterhalen, omdat CUR 166 nietexpliciet een referentieperiodeaangeeft.R e l a t i e m e t N E N 6 7 0 0Bovenstaande analyse gaat ervanuit dat het begrip veiligheids-klasse in CUR 166 en NEN 6700ondubbelzinnig is gedefinieerd.Is dit nu eigenlijk wel het geval ofmaken we het ons onnodig moei-lijk en is een eenvoudiger insteekmogelijk? In dit kader is het danook zinvol om naar de verschillente kijken. In tabel 1 is de betrouw-baarheidsindex behorende bij dedrie veiligheidsklassen gegeven,conform CUR 166 en NEN 6700.Het verschil tussen de tweewaarden zoals aangegeven inCUR 166 wordt daar verklaard; erwordt gekeken naar zowel deindex per mechanisme als perconstructie. Hierbij valt de indexvoor de constructie, na de opstel-ling van een foutenboom alsgeheel, lager uit.Opvallend is dat voor veiligheids-klasse 3 CUR 166 een hogeregraad van veiligheid hanteert dannoodzakelijk is volgens de NEN,ondanks het feit dat in CUR 166letterlijk staat: `de klasse-indelingis conform de indeling van NEN6702'. In termen van kansen steltCUR 166 zelfs een 10 ? 50 keerkleinere faalkans dan de norm,afhankelijk van de gebruiktebetrouwbaarheidsindex (per me-chanisme of voor de totale dam-wandconstructie).Het CUR-rapport maakt hier ove-rigens indirect melding van, doorte stellen dat de hoogste veilig-heidsklasse aansluit op het ver-eiste veiligheidsniveau voor pri-maire waterkeringen, die hoger isdan die van NEN 6700.Tabel 1 | Betrouwbaarheidsindex ? voor de verschillende veiligheidsklassen volgensCUR 166 en NEN 6700CUR per mechanisme CUR per constructie NEN 6700klasse 1 2,75 2,5 3,2klasse 2 3,75 3,4 3,4klasse 3 4,50 4,2 3,6O n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eV iaduc tenbou wcement 2001 3 73Als tussenconclusie kan dan ookworden gesteld dat veiligheids-klasse 3 volgens CUR 166 en NEN6700 niet met elkaar overeenko-men. Tevens kunnen we hieruitconcluderen dat `normale' con-structies die volgens het Bouw-besluit dienen te voldoen aanveiligheidsklasse 3 van de NEN,onnodig worden overgedimen-sioneerd als klasse 3 volgens hetCUR-rapport wordt gehanteerd.Gegeven deze conclusie komtvervolgens de vraag op of dam-wandconstructies (als het geenwaterkeringen zijn of andere con-structiesdieeenhogereveiligheidvragen) dan altijd met veilig-heidsklasse 2 volgens CUR 166kunnen worden berekend, zowelvoor de bouw- als gebruiksfase.Helaas is het antwoord op dezevraag weer wat ingewikkelder.Indien de -waarde per mecha-nisme (= 3,75) wordt vergelekenmetNEN6700,ishetantwoordopdeze vraag bevestigend. De -waarde van de constructie alsgeheel sluit echter (toevallig?)goed aan bij die van de NEN voorveiligheidsklasse 2.De vraag is nu, moeten we de faal-kans per mechanisme of van degehele constructie beschouwen...??Voor zover bekend is in de normde vertaling van een bepaaldebetrouwbaarheid naar parti?leveiligheidsfactoren uitgevoerd opelement-niveau, zonder de geheleconstructie te beschouwen en/ofalle faalmechanismen. Uitzonde-ring hierop is onder meer NEN6743 (Drukpalen), hierin wordthetaantalpalenindebepalingvande veiligheidsfactoren meegeno-men.NEN 6700 houdt hiermee welindirect rekening, door te stellendat:`Bouwconstructiesmoetenzozijn ontworpen dat het bezwijkenvan een onderdeel niet tot on-evenredig grote schade leidt'. Deberekening van een faalkans vaneen constructie met behulp vaneen foutenboom is niet fout. Alswe dan echter de berekende faal-kansvandegeheleconstructie(dederde kolom uit tabel 1) vergelij-ken met de vereiste faalkans uitNEN 6700, is het de vraag of wenog wel appels met appels verge-lijken.Als bij een damwandconstructie,berekend met CUR-klasse 2, dui-delijk ??n faalmechanisme maat-gevend is, zal de faalkans uitge-drukt in betrouwbaarheidsindex dichter bij 3,75 liggen dan bij3,4. In dat geval kan worden ge-steld dat de betrouwbaarheid vandeze constructie gelijkwaardig isaan veiligheidsklasse 3 volgensNEN 6700.C o n c l u s i eWanneer een grondkerende con-structie deel gaat uitmaken van depermanente constructie en zijngrondkerende functie daar eenprimaire functie vervult, als hetgaat om de veiligheid en stabiliteitvan het bouwwerk, moet deze inprincipe in alle fasen wordendoorgerekend met dezelfde vei-ligheidsklasse.Constructies die volgens hetBouwbesluit dienen te voldoenaan veiligheidsklasse 3 van NEN6700 worden onnodig overgedi-mensioneerd als klasse 3 volgensCUR-rapport 166 wordt gehan-teerd. Slechts wanneer de grond-kerendefunctieindepermanentesituatie geen primair doel dient(maarbijvoorbeeldverticaaldraag-vermogen wel) of wanneer ??nvan de bezwijkmechanismen dui-delijk maatgevend is, kan veilig-heidsklasse 2 volgens de CUR inde bouwfase en in de permanentefase worden toegepast (fig. 2).Hierbij wordt nog wel aan het vei-ligheidsniveau van NEN 6700 vol-daan.Veiligheidsklassen voor dezelfde(grondkerende) constructie moetmendusniet`combineren'.Gezienhet feit dat dit in de Nederlandsepraktijkwelwordtgedaan,iscom-mentaar op het bovenstaandewelkom. 2 | Voorbeeld van verschil-lende faseringen binnen??n veiligheidsklassefase 0 fase 1veiligheidsklasse 2fase 2veiligheidsklasse 2fase 3veiligheidsklasse 2fase 4veiligheidsklasse 2fase 5veiligheidsklasse 2