Teoria stosowana w rozwiązaniu nieliniowym nosi nazwę 3D CSFM i została opisana w podstawach teoretycznych [3]. Wszystkie założenia przyjęte w opracowanej procedurze obliczeniowej zostały tam szczegółowo wyjaśnione.
Założenia i cechy modelu:
- Materiałowo nieliniowa analiza (MNA)
- Rozwiązanie 3D – elementy objętościowe.
- Teoria plastyczności Mohra-Coulomba – zerowy kąt tarcia wewnętrznego dla zachowania betonu.
- Podpory powierzchniowe tylko na ściskanie (niska/wysoka sztywność).
- Więzy symetrii są umieszczone na lewej i prawej krawędzi ławy fundamentowej.
- Gruba płyta o grubości 100 mm na szczycie słupa w celu ograniczenia lokalnej koncentracji naprężeń pod skupioną siłą.
- Uwzględniono model przyczepności oraz tension stiffening.
- Trójosiowość naprężeń i efekt skrępowania.
- Compression softening nie jest częścią zaimplementowanego rozwiązania.
- Współczynnik siatki 1 – zalecane ustawienia obliczeniowe.
23) Model 3D + rozmieszczenie prętów zbrojeniowych
3D CSFM – Low-Stiffness-Soil (LSS)
Maksymalna siła osiowa wyznaczona w modelu osiągnęła -980 kN wskutek mechanizmów zniszczenia obejmujących zerwanie rozciągane zbrojenia podłużnego w strefie okalającej słup. Poprzeczne siły ściskające są przenoszone przez strzemiona, które w strefie słupa są wykorzystywane podczas uplastycznienia i przyczyniają się do dodatkowego mechanizmu zniszczenia poziomych ramion strzemion wywołanego ewolucją poprzecznych naprężeń rozciągających, której nie można uchwycić w rozwiązaniu płaskiego stanu naprężeń. Nadmierne ściskanie i miażdżenie betonu występują w strefie styku słupa z ławą fundamentową. Efekt skrępowania jest zlokalizowany w tym obszarze, w zależności od wpływu zbrojenia i sztywności ławy fundamentowej. Mechanizm zniszczenia obejmuje miażdżenie betonu, zerwanie rozciągane zbrojenia podłużnego oraz poziomych ramion strzemion rozciąganych.
24) Maksymalna przyłożona siła, mechanizmy zniszczenia i rozkład naprężeń poprzecznych
25) Minimalne naprężenie główne Sigma 3, efekt skrępowania – stosunek naprężenia trójosiowego do jednoosiowego
26) Plastyczne odkształcenie ściskające i naprężenia w zbrojeniu
27) Szczegółowe wykrycie krytycznych naprężeń w prętach podłużnych i strzemionach
28) Nieliniowe ugięcia
3D CSFM – High-Stiffness-Soil (HSS)
Siła przejęta przez ławę fundamentową osiągnęła -2 116 kN, co stanowi około 215% wyższą nośność niż w przypadku LSS. Mechanizm zniszczenia obejmuje miażdżenie betonu, zerwanie rozciągane zbrojenia podłużnego oraz poziomych ramion strzemion rozciąganych.
29) Maksymalna przyłożona siła, mechanizmy zniszczenia i rozkład naprężeń poprzecznych
30) Minimalne naprężenie główne Sigma 3, efekt skrępowania – stosunek naprężenia trójosiowego do jednoosiowego
31) Plastyczne odkształcenie ściskające w betonie i naprężenia w zbrojeniu
Maksymalne naprężenie ścinające działające na wewnętrzne zamknięte strzemiona osiągnęło wartość 298 MPa, co pozostaje w zakresie sprężystym określonym przez materiał. Obserwacja ta prowadzi do wniosku, że zniszczenie przez przebicie nie było dominującym mechanizmem zniszczenia w tym konkretnym przypadku.
32) Szczegółowe wykrycie krytycznych naprężeń w prętach podłużnych i strzemionach
33) Nieliniowe ugięcia