Teorie použitá v nelineárním řešení se nazývá CDP a je popsána v teoretickém základu [4]. Materiálový model je součástí knihovny ABAQUS pro simulaci betonu.
Simulace byla ukončena, když model dosáhl své maximální únosnosti, přičemž následně přešel do plastického stavu a post-kritického stavu, jak je patrné z křivky zatížení-deformace. V tomto případě nebyla aplikována žádná předem definovaná kritéria zastavení, jako v případě CSFM.
Předpoklady a vlastnosti modelu:
- Využívá koncepty izotropně poškozené elasticity ve spojení s izotropní tahovou a tlakovou plasticitou k charakterizaci neelastického chování betonu.
- Je navržen pro aplikace, ve kterých je beton vystaven monotonnímu, cyklickému a/nebo dynamickému zatížení při nízkých svěrných tlacích.
- Sestává z kombinace neasociované plasticity s více zpevněními a skalární (izotropní) poškozené elasticity pro přesný popis nevratného poškození, ke kterému dochází během procesu porušování.
- Tlakové změkčení a tahové zpevnění jsou uplatňovány za předpokladu dokonalé soudržnosti pro pruty vyztužení modelované samostatně.
- Celkový počet uzlů: 46 003
- Celkový počet prvků: 37 892
- 27 600 lineárních hexahedrálních prvků C3D8 – plná integrace, mazání prvků zapnuto
- 10 192 lineárních liniových prvků T3D2
- Velikost sítě – 50 mm na betonu a výztuži
- Mezivrstva mezi podporami pouze na tlak reprezentujícími zeminu a betonovým základovým pasem poskytuje informace o stavu kontaktu a kontaktním napětí.
- Tenká vrstva 10 mm s modulem pružnosti 1 000 MPa pro simulaci mezivrstvy pro výstupy výsledků zemního tlaku.
34) Model + vyztužení, síť
Materiálové modely pro Concrete-Damage-Plasticity
Vývoj materiálového modelu při tlaku vykazuje změkčení po dosažení 20 MPa, zatímco v tahu vykazuje hodnotu 0,2 MPa, která přibližně simuluje nulovou tahovou pevnost. Tato přesná nulová hodnota způsobuje divergenci modelu.
35) Materiálové modely pro beton v tlaku, tahu a pro výztuž
Concrete-Damage-Plasticity - Low-Stiffness-Soil (LSS)(GMNA)
Maximální zatěžovací síla přiložená na model je -2 029 kN. Minimální (tlakové) přetvoření je -0,04, umístěné v místě průsečíku sloupu a základu. Naopak maximální (tahové) přetvoření je identifikováno na spodní ploše základu a dosahuje hodnoty 0,105. Nadměrná tlaková přetvoření byla vyhodnocena jako primární mechanismus porušení, charakterizovaný drcením betonu.
36) Maximální přiložená síla, minimální hlavní napětí
37) Minimální plastické přetvoření, maximální plastické přetvoření
38) Poškození v tahu, poškození v tlaku
Pokud jde o únosnost výztuže, analýza byla ukončena při plastickém přetvoření 6 % na prutech, odpovídajícím napětí Von-Mises 439 MPa. Podélné pruty, příčné vodorovné třmínky a smykové větve třmínků jsou využívány ve zpevňující plastické větvi diagramu. Je pozorováno současné porušení jak podélné, tak smykové výztuže. Tato interakce vede ke kombinovanému mechanismu porušení, při němž podélné pruty zažívají ohyb, třmínky jsou namáhány tahem v důsledku příčného ohybu a svislé větve třmínků, namáhané smykovými silami v betonu, zažívají osové tahové přetržení.
39) Napětí ve výztuži
40) Nelineární průhyby
41) Kontaktní plocha a kontaktní napětí
Concrete-Damage-Plasticity – High-Stiffness-Soil (HSS)(GMNA)
Maximální zatěžovací síla působící na model byla zaznamenána jako -4 181 kN. Minimální (tlakové) přetvoření je -0,0175, což představuje přibližně 56% snížení oproti hodnotám zaznamenaným v LSS. Pozoruhodná změna je identifikována v poloze tohoto přetvoření, které se přesouvá na spodní plochu základu namísto rozhraní mezi sloupem a základem. Tento posun je primárně přičítán převaze svislého napětí, které způsobilo přemístění maximálního přetvoření. Současně je maximální (tahové) přetvoření pozorováno na spodní ploše základu a dosahuje hodnoty 0,0451.
Snížení hodnot přetvoření lze přičíst zvýšené tuhosti zeminy, jevům svěrného tlaku a snížené deformaci ve srovnání s LSS. Dále svěrné napětí v betonu dosahuje hodnoty -166 MPa. Svěrné přetvoření zdůrazňuje post-kritické chování betonu, včetně tlakového změkčení a drcení betonu.
42) Maximální přiložená síla, minimální hlavní napětí
43) Minimální plastické přetvoření, maximální plastické přetvoření
44) Poškození v tahu, poškození v tlaku
Koncentrace napětí je převážně soustředěna pod oblastí sloupu, což vede ke zvýšenému kontaktnímu napětí 3,41 MPa a výraznému gradientu smyku. Tento stav zvyšuje pravděpodobnost protlačení. Podélné pruty výztuže a třmínky hrají klíčovou roli při přenášení plastického chování. Lokalizované napětí způsobuje plastizaci v bezprostřední blízkosti oblasti sloupu na základovém pasu. Tahové síly v prutech výztuže, vznikající z ohybu základu v obou směrech, v kombinaci s trakčními smykovými silami zachycenými svislými větvemi třmínků, přispívají k projevu plasticity. Primární způsob porušení je charakterizován tahovým napětím podél prutů výztuže.
45) Napětí ve výztuži
46) Nelineární průhyby
47) Kontaktní plocha a kontaktní napětí