De theorie die wordt gebruikt in de niet-lineaire oplossing wordt CDP genoemd en is beschreven in de theoretische achtergrond [4]. Het materiaalmodel maakt deel uit van de ABAQUS-bibliotheek voor betonsimulatie.
De simulatie werd beëindigd toen het model zijn maximale draagvermogen bereikte, waarna het overging naar de plastische toestand en de post-kritieke toestand, zoals te zien is op de belasting-vervormingscurve. Er werden in dit geval geen vooraf gedefinieerde stopcriteria toegepast, zoals bij CSFM.
Aannames en kenmerken van het model:
- Maakt gebruik van concepten van isotrope beschadigde elasticiteit in combinatie met isotrope trek- en drukplasticiteit om het inelastische gedrag van beton te karakteriseren.
- Het is ontworpen voor toepassingen waarbij beton wordt blootgesteld aan monotone, cyclische en/of dynamische belasting onder lage omsluitingsdrukken.
- Bestaat uit de combinatie van niet-geassocieerde multi-verhardingsplasticiteit en scalaire (isotrope) beschadigde elasticiteit om de onomkeerbare schade die optreedt tijdens het breukproces nauwkeurig te beschrijven.
- compression softening en tension stiffening worden toegepast onder aannames van perfecte aanhechting voor wapeningsstaven die onafhankelijk zijn gemodelleerd.
- Totaal aantal knopen: 46.003
- Totaal aantal elementen: 37.892
- 27.600 lineaire hexaëdrische elementen C3D8 - volledige integratie, element-verwijdering ingeschakeld
- 10.192 lineaire lijnelementen T3D2
- Mesh-grootte - 50 mm op het beton en de wapening
- De tussenlaag tussen druk-enkel randvoorwaarden die de grond en de betonnen funderingsstrook vertegenwoordigen, geeft informatie over de contactstatus en contactspanning.
- Een dunne laag van 10 mm met een elasticiteitsmodulus van 1.000 MPa om een tussenlaag te emuleren voor de resultaatuitvoer van gronddruk.
34) Model + wapening, mesh
Materiaalmodellen voor Concrete-Damage-Plasticity
De evolutie van het materiaalmodel onder druk vertoont compression softening na het bereiken van 20 MPa, terwijl het bij trek een waarde van 0,2 MPa vertoont, wat een treksterkte van nul benadert. Deze exacte nulwaarde zorgt ervoor dat het model divergeert.
35) Materiaalmodellen voor beton bij druk, trek en wapening
Concrete-Damage-Plasticity - Low-Stiffness-Soil (LSS)(GMNA)
De uiteindelijke belastingskracht die op het model wordt uitgeoefend, bedraagt -2.029 kN. De minimale (druk)rek bedraagt -0,04, gelokaliseerd op het snijpunt van de kolom en de fundering. Omgekeerd wordt de maximale (trek)rek geïdentificeerd op de onderzijde van de fundering, met een waarde van 0,105. Buitensporige drukrekken zijn beoordeeld als het primaire bezwijkmechanisme, gekenmerkt door verbrijzelen van het beton.
36) Maximale opgelegde kracht, minimale hoofdspanning
37) Minimale plastische rek, maximale plastische rek
38) Schade bij trek, schade bij druk
Met betrekking tot de wapeningscapaciteit is de analyse beëindigd bij een plastische rek van 6% op de wapeningsstaven, overeenkomend met een Von-Mises spanning van 439 MPa. De langswapening, de dwarse horizontale beugels en de schuifpoten van de beugels worden benut binnen de verhardende plastische tak van het diagram. Een gelijktijdig bezwijken van zowel de langs- als de afschuivingswapening wordt waargenomen. Deze interactie resulteert in een gecombineerd bezwijkmechanisme, waarbij de langsstaven buiging ondervinden, de beugels trek ondergaan als gevolg van dwarse buiging, en de verticale poten van de beugels, blootgesteld aan afschuivingskrachten in het beton, axiaal trekbreuk ondervinden.
39) Spanning in de wapening
40) Niet-lineaire doorbuigingen
41) Contactoppervlak en contactspanning
Concrete-Damage-Plasticity – High-Stiffness-Soil (HSS)(GMNA)
De uiteindelijke belastingskracht die op het model wordt uitgeoefend, is gedocumenteerd op -4.181 kN. De minimale (druk)rek bedraagt -0,0175, wat een reductie van ongeveer 56% vertegenwoordigt ten opzichte van de waarden geregistreerd bij LSS. Een opmerkelijke verandering wordt geïdentificeerd in de locatie van deze rek, die verschuift naar de onderzijde van de fundering in plaats van het grensvlak tussen de kolom en de fundering. Deze verschuiving wordt voornamelijk toegeschreven aan de overheersing van de verticale spanning, die ertoe leidde dat de piekrek zich verplaatste. Tegelijkertijd wordt de maximale (trek)rek waargenomen op de onderzijde van de fundering, met een waarde van 0,0451.
De reductie in rekwaarden kan worden toegeschreven aan de toegenomen stijfheid van de grond, omsluitingsverschijnselen en verminderde vervorming ten opzichte van LSS. Bovendien bereikt de omsloten spanning in het beton een waarde van -166 MPa. De omsloten rek benadrukt het post-kritieke gedrag van beton, inclusief compression softening en verbrijzelen van het beton.
42) Maximale opgelegde kracht, minimale hoofdspanning
43) Minimale plastische rek, maximale plastische rek
44) Schade bij trek, schade bij druk
De spanningsconcentratie is overwegend gecentraliseerd onder het kolomgebied, wat resulteert in verhoogde contactspanning van 3,41 MPa en een significant afschuivingsverloop. Deze toestand vergroot de kans op doorslagbezwijken. De langswapeningsstaven en beugels spelen een cruciale rol bij het accommoderen van plastisch gedrag. De gelokaliseerde spanning veroorzaakt vloeien in de directe omgeving van het kolomgebied op de funderingsstrook. De trekkrachten in de wapeningsstaven, voortkomend uit de buiging van de fundering in beide richtingen, gecombineerd met de afschuivingskrachttractie die wordt opgevangen door de verticale poten van de beugels, dragen bij aan het optreden van plasticiteit. De primaire bezwijkvorm wordt gekenmerkt door trekspanning langs de wapeningsstaven.
45) Spanning in de wapening
46) Niet-lineaire doorbuigingen
47) Contactoppervlak en contactspanning