La teoria utilizzata nella soluzione non lineare è denominata CDP ed è descritta nel background teorico [4]. Il modello di materiale fa parte della libreria ABAQUS per la simulazione del calcestruzzo.
La simulazione è stata interrotta quando il modello ha raggiunto la sua massima capacità portante, passando successivamente allo stato plastico e allo stato post-critico, come osservato sulla curva carico-deformazione. In questo caso non sono stati applicati criteri di arresto predefiniti, come nel CSFM.
Ipotesi e caratteristiche del modello:
- Utilizza i concetti di elasticità danneggiata isotropa in combinazione con la plasticità isotropa a trazione e compressione per caratterizzare il comportamento anelastico del calcestruzzo.
- È progettato per applicazioni in cui il calcestruzzo è soggetto a carichi monotoni, ciclici e/o dinamici in condizioni di bassa pressione di confinamento.
- Consiste nella combinazione di plasticità multi-incrudimento non associata ed elasticità danneggiata scalare (isotropa) per descrivere accuratamente il danno irreversibile che si verifica durante il processo di frattura.
- L'ammorbidimento a compressione e l'irrigidimento a trazione sono impiegati nell'ipotesi di aderenza perfetta per le barre di armatura modellate indipendentemente.
- Numero totale di nodi: 46.003
- Numero totale di elementi: 37.892
- 27.600 elementi esaedrici lineari C3D8 - integrazione completa, eliminazione degli elementi attivata
- 10.192 elementi lineari monodimensionali T3D2
- Dimensione della rete - 50 mm sul calcestruzzo e sulle armature
- Lo strato intermedio tra i vincoli di sola compressione che rappresentano il terreno e la fondazione in calcestruzzo fornisce informazioni sullo stato di contatto e sulla tensione di contatto.
- Uno strato sottile di 10 mm con modulo elastico di 1.000 MPa per emulare uno strato intermedio per i risultati delle pressioni del terreno.
34) Modello + armature, rete
Modelli di materiale per il Calcestruzzo-Danno-Plasticità
L'evoluzione del modello di materiale in compressione mostra ammorbidimento dopo aver raggiunto 20 MPa, mentre in trazione presenta un valore di 0,2 MPa, che simula approssimativamente una resistenza a trazione nulla. Questo valore esattamente nullo causa la divergenza del modello.
35) Modelli di materiale per il calcestruzzo a compressione, trazione e per l'armatura
Calcestruzzo-Danno-Plasticità - Terreno a Bassa Rigidezza (LSS)(GMNA)
La forza di carico ultima applicata al modello è -2.029 kN. La deformazione minima (a compressione) osservata è -0,04, localizzata all'intersezione tra il pilastro e la fondazione. Al contrario, la deformazione massima (a trazione) è identificata sulla faccia inferiore della fondazione, con un valore di 0,105. Le deformazioni a compressione eccessive sono state valutate come il meccanismo di collasso primario, caratterizzato dallo schiacciamento del calcestruzzo.
36) Forza massima applicata, tensione principale minima
37) Deformazione plastica minima, deformazione plastica massima
38) Danno a trazione, danno a compressione
Per quanto riguarda la capacità dell'armatura, l'analisi è stata interrotta a una deformazione plastica del 6% sulle barre, corrispondente a una tensione di Von Mises di 439 MPa. Le barre longitudinali, le staffe trasversali orizzontali e i bracci verticali delle staffe sono utilizzati nel ramo plastico con incrudimento del diagramma. Si osserva un collasso simultaneo sia dell'armatura longitudinale che di quella a taglio. Questa interazione produce un meccanismo di collasso combinato, in cui le barre longitudinali subiscono flessione, le staffe sono soggette a trazione per effetto della flessione trasversale, e i bracci verticali delle staffe, sollecitati dalle forze di taglio nel calcestruzzo, subiscono rottura per trazione assiale.
39) Tensione nelle armature
40) Frecce non lineari
41) Area di contatto e tensione di contatto
Calcestruzzo-Danno-Plasticità – Terreno ad Alta Rigidezza (HSS)(GMNA)
La forza di carico ultima applicata al modello è stata documentata a -4.181 kN. La deformazione minima (a compressione) osservata è -0,0175, che rappresenta una riduzione di circa il 56% rispetto ai valori registrati nel caso LSS. Si identifica una variazione significativa nella posizione di questa deformazione, che si sposta sulla faccia inferiore della fondazione anziché all'interfaccia tra il pilastro e la fondazione. Questo spostamento è principalmente attribuito alla predominanza della tensione verticale, che ha determinato la rilocazione della deformazione di picco. Contestualmente, la deformazione massima (a trazione) è osservata sulla faccia inferiore della fondazione, con un valore di 0,0451.
La riduzione dei valori di deformazione può essere attribuita alla maggiore rigidezza del terreno, ai fenomeni di confinamento e alla ridotta deformazione rispetto al caso LSS. Inoltre, la tensione confinata nel calcestruzzo raggiunge un valore di -166 MPa. La deformazione confinata evidenzia il comportamento post-critico del calcestruzzo, inclusi l'ammorbidimento a compressione e lo schiacciamento del calcestruzzo.
42) Forza massima applicata, tensione principale minima
43) Deformazione plastica minima, deformazione plastica massima
44) Danno a trazione, danno a compressione
La concentrazione delle tensioni è prevalentemente centralizzata al di sotto dell'area del pilastro, con conseguente elevata tensione di contatto di 3,41 MPa e un significativo gradiente di taglio. Questa condizione aumenta la probabilità di collasso per punzonamento. Le barre di armatura longitudinale e le staffe svolgono un ruolo fondamentale nell'assorbire il comportamento plastico. La tensione localizzata induce la plasticizzazione nell'immediata vicinanza dell'area del pilastro sulla fondazione a platea. Le forze di trazione nelle barre di armatura, derivanti dalla flessione della fondazione in entrambe le direzioni, combinate con la trazione della forza di taglio catturata dai bracci verticali delle staffe, contribuiscono alla manifestazione della plasticità. Il modo di collasso primario è caratterizzato da tensioni indotte dalla trazione lungo le barre di armatura.
45) Tensione nelle armature
46) Frecce non lineari
47) Area di contatto e tensione di contatto