www.fugro.com Doelen en resultaten wg RLE CROW-Publicatie “Van langsvlakheid naar restzetting” Mark Peter Rooduijn CROW Infraweek 11 januari 2011
www.fugro.com
Doelen en resultaten wg RLECROW-Publicatie “Van langsvlakheid naar restzetting”
Mark Peter RooduijnCROW Infraweek 11 januari 2011
www.fugro.com
Langsvlakheid
Geeft de mate van de onvlakheid rijoppervlakMaat voor veiligheid en comfort weggebruikerOorzakenEisen: - restzettingsverschil over afstand (50 mm over 25 m)
- IRI-waarde (geen ontwerpeis)
Eis aan langsvlakheid
Ondergrond(heterogeniteit)
Aardebaan(balkwerking en inklinking)
www.fugro.com
Hoofddoel en resultaat
ontwikkelen van een methode voor het praktisch, betrouwbaar en doelmatig voorspellen langsvlakheid en beoordelen faalkans in ontwerpstadium. Risico gestuurd ontwerp (faalkans x gevolg)
Deterministisch(+)
Proces
Stochastisch (+simulatie) Resultaat
Comfort weggebruiker
Langsvlakheid
Restzettingsverschil
Absolute restzettingmet bandbreedte
Ontwerp
0,00
0,10
0,20
0,30
0,40
0,50
0,60
0,70
0,80
0,90
1,00
0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50
Gemiddelde restzetting (m)
Kan
s o
vers
ch
rijd
en
eis
la
ng
svl
akh
eid
0,150,200,250,300,350,400,450,50
VC
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
10000
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0
toegestane "faalkans"
afg
ekeu
rd t
raje
ct [
m]
www.fugro.com
Onderzoeken
Historie, huidig gebruik en ontwikkeling langsvlakheidseis bij RWS
De financiële gevolgen van het stellen van (te) hoge/strenge eisen aan langsvlakheid met een Life Cycle Cost (LCC) benadering.
Variatie van de grondopbouw, samendrukkingsparameters en correlatielengte
Mate van demping op onvlakheid door balkwerking en invloed inklinking aardebaan door verkeerstrillingen
Invloed van meetduur, meetnauwkeurigheid en meetfrequentie op de nauwkeurigheid van zettingprognoses
Invloed keuzes en interpretatiemogelijkheden van de mens op de nauwkeurigheid van zettingprognoses.
www.fugro.com
Stellen langsvlakheideisen
Afhankelijk van locatie in Nederland (zettingsgevoeligheid)
Maximaal 30 – 90 mm restzettingsverschil over 25 m na 7 jaar gebruik gemiddeld goed te halen (zonder grondverbetering, matrassen e.d.)
Maximaal acceptabel hoogteverschil over 25 m Maximale helling stootplaat(o.b.v. toelaatbare versnelling op menselijk lichaam)
Grafieken: Coremans 2007, langsonvlakheid van wegen – relatie van comfort tot restzettingseisen
0
50
100
150
200
250
300
0 5 10 15 20 25 30
Lengte onvlakheid (m)
Ho
og
te o
nvl
akh
eid
(m
m)
50 k
m/h
80 k
m/h
100
km/h
120
km/h
0
50
100
150
200
250
300
0 2 4 6 8 10 12
Lengte stootplaat (m)
Ho
og
te o
nvl
akh
eid
(m
m)
50 k
m/h
80 k
m/h
100 km/h
120 km/h1:100
www.fugro.com
Langsvlakheid v.s bouw- en onderhoudskosten
Eis moet opdrachtnemer prikkelen tot levering maximaal vlakke weg binnen randvoorwaarden, ondergrond, bouwtijd en budget
invloed hoogte ligging en niveau van de eis op slappe grond
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Eis restzettingsverschil over 25m in 7 jaar (mm)
Aa
nle
g-
en
on
de
rho
ud
sk
os
ten
ov
er
20
jaa
r p
er
km
we
g (
milj
oe
n €
)
hoge ligging,400 dagen
lage ligging,400 dagen
hoge ligging,800 dagen
lage ligging,800 dagen
Abcoude (veen)0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Eis restzettingsverschil over 25m in 7 jaar (mm)
Aa
nle
g-
en
on
de
rho
ud
sk
os
ten
ov
er
20
ja
ar
pe
r k
m w
eg
(m
iljo
en
€)
hoge ligging,400 dagen
lage ligging,400 dagen
Berkel (klei)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Eis restzettingsverschil over 25m in 7 jaar (mm)
Aa
nle
g-
en
on
de
rho
ud
sk
os
ten
ov
er
20
ja
ar
pe
r k
m w
eg
(m
iljo
en
€)
hoge ligging,200 dagen
lage ligging,200 dagen
's-Hertogenbosch (zand)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 200 400 600 800 1000
Bouwtijd (dagen)
Lan
gsv
lakh
eid
seis
ove
r 25
m (
mm
)
Bouw- en onderhoudskosten
117%
120%
80%
100%
www.fugro.com
Maatregelen beperking onzekerheid op prognose langsvlakheid
GebruiksfaseUitvoeringsfaseOntwerpfase(voorontwerp / definitief ontwerp)
Tijd
On
zek
erh
eid
pro
gnos
e la
ngs
vlak
hei
d
Rob
uust
ond
erzo
ek
Ver
kenn
ing
over
ige
fact
oren
Invl
oed
klin
k, b
alkw
erki
ng, e
tc.
Pla
nnin
g ko
sten
ver
sus
tijd
Bou
wti
jd, a
anle
gvar
iant
, etc
.
Erv
arin
g ad
vise
urs
Keu
ze m
odel
en
para
met
ers
Aan
vull
end
gron
dond
erzo
ek
Aan
vull
end
gron
dond
erzo
ek
Beh
eers
ing
zett
ings
proc
esM
onit
orin
gze
ttin
gen,
etc
.
Kw
alit
eit u
itvo
erin
gV
erdi
chti
ng a
arde
baan
Aan
vull
ende
maa
treg
elen
extr
a ov
erho
ogte
, ver
t. dr
ains
, etc
.
Eis langsvlakheid
GebruiksfaseUitvoeringsfaseOntwerpfase(voorontwerp / definitief ontwerp)
Tijd
On
zek
erh
eid
pro
gnos
e la
ngs
vlak
hei
d
Rob
uust
ond
erzo
ek
Ver
kenn
ing
over
ige
fact
oren
Invl
oed
klin
k, b
alkw
erki
ng, e
tc.
Pla
nnin
g ko
sten
ver
sus
tijd
Bou
wti
jd, a
anle
gvar
iant
, etc
.
Erv
arin
g ad
vise
urs
Keu
ze m
odel
en
para
met
ers
Aan
vull
end
gron
dond
erzo
ek
Aan
vull
end
gron
dond
erzo
ek
Beh
eers
ing
zett
ings
proc
esM
onit
orin
gze
ttin
gen,
etc
.
Kw
alit
eit u
itvo
erin
gV
erdi
chti
ng a
arde
baan
Aan
vull
ende
maa
treg
elen
extr
a ov
erho
ogte
, ver
t. dr
ains
, etc
.
Eis langsvlakheid
GebruiksfaseGebruiksfaseUitvoeringsfaseUitvoeringsfaseOntwerpfase(voorontwerp / definitief ontwerp)
Ontwerpfase(voorontwerp / definitief ontwerp)
Tijd
On
zek
erh
eid
pro
gnos
e la
ngs
vlak
hei
d
Tijd
On
zek
erh
eid
pro
gnos
e la
ngs
vlak
hei
d
Rob
uust
ond
erzo
ek
Ver
kenn
ing
over
ige
fact
oren
Invl
oed
klin
k, b
alkw
erki
ng, e
tc.
Pla
nnin
g ko
sten
ver
sus
tijd
Bou
wti
jd, a
anle
gvar
iant
, etc
.
Erv
arin
g ad
vise
urs
Keu
ze m
odel
en
para
met
ers
Aan
vull
end
gron
dond
erzo
ek
Ro
bu
ust
on
de
rzo
ek
Ve
rken
nin
g o
veri
ge
fac
tore
nIn
vlo
ed
kli
nk,
ba
lkw
erki
ng
, et
c.
Pla
nn
ing
ko
ste
n v
ers
us
tijd
Bo
uw
tijd
, aa
nle
gva
rian
t, e
tc.
Erv
arin
g a
dvi
seu
rsK
euze
mo
del
en
par
am
ete
rs
Aan
vu
llen
d g
ron
do
nd
erzo
ek
Aan
vull
end
gron
dond
erzo
ek
Beh
eers
ing
zett
ings
proc
esM
onit
orin
gze
ttin
gen,
etc
.
Kw
alit
eit u
itvo
erin
gV
erdi
chti
ng a
arde
baan
Aan
vull
ende
maa
treg
elen
extr
a ov
erho
ogte
, ver
t. dr
ains
, etc
.
Aan
vull
end
gro
nd
on
der
zoek
Kw
alit
eit
uiv
oe
rin
g
Ver
dic
hti
ng
aar
deb
aan
Aa
nvu
llen
de
maa
treg
elen
Ext
r o
verh
oo
gte
, d
rain
s,
gra
ven
Beh
eers
ing
zet
tin
gsp
roce
sM
on
ito
rin
g z
etti
ng
en
Eis langsvlakheid
www.fugro.com
Voorspellen van restzettingsverschillen
Modelleren ondergrond (lithologie, parameters, statistische data-analyse, uitbijters, ruimtelijke afhankelijkheid)
Fijne- en grove
heterogeniteit
Berekening restzetting per deelgebied (deterministisch(+), stochastisch + ev simulaties)
Berekening restzettingsverschillen per deelgebied
Deelgebied 1 Deelgebied 1 Deelgebied 2 Deelgebied 3
1) Gemiddelde laagopbouw
2) spreiding laagscheiding
3) Gem en spreiding laageigenschappen
4) Stochastische analyse
5) Restzettinggem en spreiding
6) Kans restzetting Zrest > eis
eis
www.fugro.com
Restzettingsverschillen in en tussen deelgebieden
Figuur 4.5: Berekening van restzettingsverschil over 25 m, deterministisch model voor fijne heterogeniteit (deelgebied a, linker paneel) en grove heterogeniteit (deelgebied a en b, rechter paneel).
25 m
DeltaZrest = Zrest,a-Zrest,b ongelijk 0
Z = Zrest,a
Z = Zrest,b
25 m
DeltaZrest = Zrest,a-Zrest,b= 0
Z = Zrest,a Z = Zrest,b
brestarestrest ZZZ ,, −=∆25
05,0
25≤∆ restZ
www.fugro.com
Restzettingsverschillen in en tussen deelgebieden
} binnen een deelgebied, zonder ruimtelijke afhankelijkheid
Figuur 4.6: Berekening van restzettingsverschil over 25 m, stochastisch model voor fijne heterogeniteit (deelgebied a, linker paneel) en grove heterogeniteit (deelgebied a en b rechter paneel).
25 m
Z = Zrest,aZ = Zrest,b
25 m
Z = Zrest,a
Z = Zrest,b
µ DeltaZrest = Zrest,a-Zrest,b = 0Stdev DeltaZrest ongelijk 0
µ DeltaZrest = Zrest,a-Zrest,b
ongelijk0Stdev DeltaZrest ongelijk 0
0)()()( =−=∆ restrestrest ZZZ µµµ)(2)var(2)var()var()var( 2
;; restrestbrestarestrest ZZZZZ σ==+=∆
www.fugro.com
Restzettingsverschillen in en tussen deelgebieden
} binnen een deelgebied, met
ruimtelijke afhankelijkheid
} simulatie restzetting binnen een deelgebied,
met ruimtelijke afhankelijkheid + ruis
factorZr
hZ
ra
hsZ restrestrest *)var(
3exp1(*)var(2exp1(2)var( =
−−=
−−=∆
0)()()( =−=∆ restrestrest ZZZ µµµ
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
1.8
2
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
range [m]
facto
r vo
or
var
vers
ch
ilre
stz
ett
ing
[-] 200175150125100
755040
3025
2015
10
5
irestrestirest ruisZZZ *)()(, σµ +=
hirestresthirest ruisZZZ ++ += *)()(, σµ
www.fugro.com
Berekening faalkans langsvlakheidseis
Eis: 50 mm restzettingverschil over 25 m
Voorwaarden: Normaal verdeelde restzetting. Consolidatieperiode beëindigd. Anders geen duidelijke relatie tussen restzetting en restzettingsverschilIndien de restzetting wordt gedomineerd door kruip is binnen homogene deelgebieden de variantie van de verschilrestzetting over 25 m evenredig met de variantie van de restzetting. Over deelgebieden heen het gebruik van een lineaire relatie een onderschatting geeft van de te verwachten variantie in de verschilrestzetting.
Waarbij P(..< x) is af te lezen uit de standaard normale verdeling
∆∆−≤−=≤∆−=>∆
)var(
)(05,012)05,0(1)05,0(
rest
restrestrest
Z
ZPZPZP
µχ
www.fugro.com
Voorbeeldberekening faalkans langsvlakheidseis
Indien voldoende (regionale) ervaring aanwezig is over de mate van variatie van de (rest-) zetting kan ook een deterministische(+) berekening worden gemaakt, aangevuld met een expert judgement voor de te verwachten variatie coëfficiënt.
Bereken gemiddelde restzetting (b.v. 0,15 m) Kies hierbij een variatiecoëfficiënt (b.v. homogeen 20%, heterogeen 50%) Bereken standaarddeviatie Bereken de variantie van het restzettingsverschil Bereken of lees af uit ontwerpgrafiek de faalkans
Zonder ruimtelijke afhankelijkheid Met ruimtelijke afhankelijkheid
VCZZ restrest *)()( µσ =
0,00
0,10
0,20
0,30
0,40
0,50
0,60
0,70
0,80
0,90
1,00
0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50
Gemiddelde restzetting (m)
Kan
s o
ver
sch
rijd
ene
is la
ng
svla
khei
d
0,150,200,250,300,350,400,450,50
VC
0,00
0,10
0,20
0,30
0,40
0,50
0,60
0,70
0,80
0,90
1,00
0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50
Gemiddelde restzetting (m)
Kan
s o
vers
chri
jden
eis
lan
gsv
lakh
eid
0,150,200,250,300,350,400,450,50
VC
www.fugro.com
Vragen?