Betrouwbaarheidseisen

Kader 2.2: Betrouwbaarheidseisen en referentieperiode

Een faalkans of betrouwbaarheidsindex heeft altijd betrekking op een bepaalde referentieperiode. Bij een referentieperiode van 50 jaar heeft de faalkans betrekking op de kans dat de beschouwde constructie minimaal een keer faalt in de beschouwde 50 jaar; bij een referentieperiode van 1 jaar gaat het om minimaal een keer falen in een gegeven jaar. Voor de faalkansanalyse houdt dat bijvoorbeeld in dat voor tijdsvariabele belastingen wordt uitgegaan van de kansverdeling van de, maximale, belasting in een periode van 50 jaar of van 1 jaar.

Tabel: Minimumwaarden voor de betrouwbaarheidsindex uit NEN-EN-1990() (annex C)

Bovenstaande tabel afkomstig uit NEN-EN-1990 () geeft naast de minimum aanbevolen betrouwbaarheidsindices voor 50 jaar ook de waarden voor 1 jaar.

Belangrijk hierbij is dat het uitgangspunt de waarden met referentieperiode 50 jaar zijn, bijvoorbeeld β = 3.8 voor RC2, terwijl de waarden voor referentieperiode 1 jaar hiervan afgeleid zijn met:

Bovenstaande formule maakt duidelijk dat de betrouwbaarheidseisen voor een referentieperiode van 1 jaar niet strenger zijn dan voor 50 jaar, ondanks de hogere betrouwbaarheidsindex. Het achterliggende idee is dat beide betrekking hebben op een ontwerplevensduur van 50 jaar, en dat als elk jaar een bepaalde faalkans heeft de faalkans van minimaal 1 keer falen in 50 jaar ongeveer 50 keer zo groot is.

De onderliggende aanname voor deze omrekening is dat de faalgebeurtenissen per jaar onafhankelijk zijn (). Dat is een redelijke aanname voor belasting-gedomineerde constructies zoals gebouwen, torens en masten, maar het leidt tot over-conservatieve betrouwbaarheidseisen op jaarbasis voor geotechnische constructies, die gedomineerd worden door de onzekerheid in tijdsonafhankelijke sterkte-eigenschappen, leidend tot sterke correlatie tussen de faalgebeurtenissen in verschillende jaren. De eisen op jaarbasis kunnen dus voor geotechnische constructies worden aangescherpt als de mate van afhankelijkheid tussen jaren kan worden onderbouw.

Kader 2.3: Betrouwbaarheidseisen uitvoeringsperiode

Betrouwbaarheidseisen voor de uitvoeringsperiode kunnen risico-analytisch worden afgeleid, rekening houdend met het risicoprofiel van de specifieke condities. Er zijn grondslagen voor het bepalen van de aanvaardbare kans op overlijden door falen van een constructie, zie (). Hierop kan vervolgens de aanvaardbare faalkans van de constructie worden gebaseerd. Uitgangspunt is in eerste instantie menselijke veiligheid, ervan uitgaande dat de risicodragende partijen eigen keuzes maken over financiële risico’s. Indien wenselijk kan voor het bepalen van de aanvaardbare faalkans echter ook een economische afweging worden meegenomen.

Deze aanpak is overigens vergelijkbaar met hoe de betrouwbaarheidseisen voor de NEN8700() zijn afgeleid voor bestaande bouwwerken, en met de bepalingen in de (), Reliability of Structures, alleen specifiek uitgewerkt met de onzekerheids-, risico- en eventueel kostenkenmerken van uitvoeringssituaties.

Een grove inschatting van de betrouwbaarheidseis tijdens uitvoering kan worden gegeven op basis van de aanbevolen materiaalfactoren inparagraaf 2.2.8, in combinatie met de variatiecoëfficiënten voor de materiaalparameters zoals gegeven in Tabel 2.b in NEN9997-1() en een default invloedscoëfficiënt voor een dominante sterkteparameter van α = 0.8 volgens (). Gebruik makend van de relatie tussen materiaalfactor en doelbetrouwbaarheid zoals gegeven in paragraaf 2.2.5 is de impliciete doelbetrouwbaarheidsindex volgens onderstaande tabel te bepalen.

Indicatieve vereiste betrouwbaarheidsindex voor de uitvoeringsperiode gebaseerd op de aanbevolen materiaalfactoren (afgeronde waarden gebaseerd op gedraineerde sterkte; referentieperiode 1 jaar)

De indicatieve waarden houden in dat de faalkanseis grofweg een factor 100 á 1000 soepeler is voor de uitvoering vergeleken met de betrouwbaarheidseisen aan de permanente situatie. Dat is een aanzienlijk verschil, toch is het verschil plausibel gezien de verschillen in materiaalfactoren, die een factor 0,85 (=1,1/1,3) gereduceerd zijn.

De waarden in bovenstaande tabel zijn nadrukkelijk indicatief en niet gebaseerd op afwegingen omtrent aanvaardbaar risico. Door de manier van afleiden hebben de waarden ook enkel betrekking op de uitvoering van grondlichamen in verband met de genoemde gereduceerde materiaalfactoren. Voor een degelijke onderbouwing is een risico-analytische uitwerking zoals hierboven beschreven nodig.