6) Concrete-Damage-Plasticity (CDP)

Ez a cikk más nyelveken is elérhető:
Angol nyelvről mesterséges intelligencia fordította

A nemlineáris megoldásban alkalmazott elméletet CDP-nek nevezik, és a elméleti háttérben [4] kerül ismertetésre. Az anyagmodell az ABAQUS könyvtár részét képezi a beton szimulációhoz.

A szimuláció akkor ért véget, amikor a modell elérte maximális teherbírási kapacitását, majd átment a plasztikus állapotba és a posztkritikus állapotba, ahogy az a terhelés-deformáció görbén megfigyelhető. Ebben az esetben nem alkalmaztak előre meghatározott leállási kritériumokat, ellentétben a CSFM-mel.

 A modell feltételezései és jellemzői: 

  • Az izotróp károsodott rugalmasság koncepcióit alkalmazza az izotróp húzási és nyomási plaszticitással együtt a beton inelasztikus viselkedésének jellemzésére.
  • Olyan alkalmazásokhoz tervezték, amelyekben a beton monoton, ciklikus és/vagy dinamikus terhelésnek van kitéve alacsony befoglaló nyomások mellett.
  • A nem-asszociált többszörös keményedési plaszticitás és a skaláris (izotróp) károsodott rugalmasság kombinációjából áll, hogy pontosan leírja a törési folyamat során bekövetkező visszafordíthatatlan károsodást.
  • A nyomási lágyulás és a húzási merevítő hatás tökéletes tapadás feltételezésével kerül alkalmazásra a függetlenül modellezett vasalásrudaknál.  
  • Csomópontok teljes száma: 46 003
  • Elemek teljes száma: 37 892
    • 27 600 lineáris hexaéder elem C3D8 - teljes integráció, elemtörlés bekapcsolva
    • 10 192 lineáris vonalelem T3D2
    • Hálóméret - 50 mm a betonon és a vasalásokon
  • A csak nyomást átvevő kényszerfeltételeket képviselő talaj és a betonalapozási sáv közötti közbülső réteg információt nyújt az érintkezési állapotról és az érintkezési feszültségről.
  • Egy 10 mm vastag réteg 1 000 MPa rugalmassági modulus értékkel a talajnyomás eredményeinek közbülső rétegét emulálva.
inline image in article

34) Modell + vasalások, háló

Anyagmodellek a Concrete-Damage-Plasticity módszerhez

Az anyagmodell fejlődése nyomás alatt lágyulást mutat 20 MPa elérése után, míg húzásban 0,2 MPa értéket mutat, ami közelítőleg nulla húzószilárdságot szimulál. Ez a pontos nulla érték a modell divergenciájához vezet. 

inline image in article

35) Anyagmodellek betonhoz nyomásban, húzásban és vasaláshoz

Concrete-Damage-Plasticity - Low-Stiffness-Soil (LSS)(GMNA)

A modellre ható végső terhelési erő -2 029 kN. A megfigyelt minimális (nyomási) alakváltozás -0,04, amely az oszlop és az alapozás metszéspontjánál található. Ezzel szemben a maximális (húzási) alakváltozás az alapozás alsó felületén azonosítható, értéke 0,105. A túlzott nyomási alakváltozásokat az elsődleges tönkremeneteli mechanizmusként értékelték, amelyet a beton zúzódása jellemez.

inline image in article

36) Maximális alkalmazott erő, minimális főfeszültség

inline image in article

37) Minimális plasztikus alakváltozás, maximális plasztikus alakváltozás

inline image in article

38) Károsodás húzásban, károsodás nyomásban

A vasalás kapacitását illetően az elemzés a betonacélokon mért 6%-os plasztikus alakváltozásnál ért véget, amely 439 MPa Von-Mises feszültségnek felel meg. A hosszirányú rudak, a keresztirányú vízszintes kengyelek és a kengyelek nyírási szárainak keményedési plasztikus ágát veszik igénybe a diagramon. A hosszirányú és a nyírási vasalás egyidejű tönkremenetele figyelhető meg. Ez a kölcsönhatás kombinált tönkremeneteli mechanizmust eredményez, amelyben a hosszirányú rudak hajlítást tapasztalnak, a kengyelek keresztirányú hajlítás miatt húzásnak vannak kitéve, a kengyelek függőleges szárainak pedig, amelyek a betonban nyíróerőknek vannak kitéve, tengelyirányú húzási szakadást szenvednek.

inline image in article

39) Feszültség a vasalásokban

inline image in article

40) Nemlineáris elmozdulások

inline image in article

41) Érintkezési terület és érintkezési feszültség

Concrete-Damage-Plasticity – High-Stiffness-Soil (HSS)(GMNA)

A modellre ható végső terhelési erő -4 181 kN értéken lett dokumentálva. A megfigyelt minimális (nyomási) alakváltozás -0,0175, ami az LSS-ben rögzített értékekhez képest körülbelül 56%-os csökkenést jelent. Figyelemre méltó változás azonosítható ezen alakváltozás helyzetében, amely az oszlop és az alapozás közötti határfelületről az alapozás alsó felületére tolódott el. Ez az eltolódás elsősorban a függőleges feszültség dominanciájának tulajdonítható, amely a csúcsalakváltozás áthelyeződését eredményezte. Egyidejűleg a maximális (húzási) alakváltozás az alapozás alsó felületén figyelhető meg, értéke 0,0451.

Az alakváltozási értékek csökkenése a talaj megnövekedett merevségének, a befoglalási jelenségeknek és az LSS-hez képest csökkent deformációnak tulajdonítható. Továbbá a betonban lévő befoglalt feszültség -166 MPa értéket ér el. A befoglalt alakváltozás kiemeli a beton posztkritikus viselkedését, beleértve a nyomási lágyulást és a beton zúzódását.

inline image in article

42) Maximális alkalmazott erő, minimális főfeszültség

inline image in article

43) Minimális plasztikus alakváltozás, maximális plasztikus alakváltozás

inline image in article

44) Károsodás húzásban, károsodás nyomásban

A feszültség koncentrációja döntően az oszlop alatti területen összpontosul, ami megemelkedett érintkezési feszültséget (3,41 MPa) és jelentős nyírási gradienst eredményez. Ez az állapot növeli az átnyelési nyírási tönkremenetel valószínűségét. A hosszirányú vasalásrudak és a kengyelek kulcsszerepet játszanak a plasztikus viselkedés befogadásában. A lokalizált feszültség folyást indukál az alapozási sávon az oszlop területének közvetlen közelében. A vasalásrudakban keletkező húzóerők, amelyek az alapozás mindkét irányú hajlításából erednek, a kengyelek függőleges szárainak nyíróerő-trakciójával kombinálva hozzájárulnak a plaszticitás megnyilvánulásához. A tönkremenetel elsődleges módját a vasalásrudak mentén fellépő húzás okozta feszültség jellemzi.

inline image in article

45) Feszültség a vasalásokban

inline image in article

46) Nemlineáris elmozdulások

inline image in article

47) Érintkezési terület és érintkezési feszültség