Beton - Wytrzymałość
Model betonu zaimplementowany do obliczeń wytrzymałościowych w CSFM opiera się na założeniach równowagi i zgodności odkształceń metody projektowania wytrzymałościowego AASHTO LRFD. Zgodnie z AASHTO LRFD (2024) Artykuł 5.6.2.1, wytrzymałość betonu na rozciąganie jest pomijana.

Implementacja CSFM w IDEA StatiCa Detail nie uwzględnia jawnego kryterium zniszczenia w kategoriach odkształceń dla betonu ściskanego (tj. po osiągnięciu naprężenia szczytowego uwzględniana jest gałąź plastyczna z εc0 o maksymalnej wartości 5%, podczas gdy AASHTO LRFD (2024) Artykuł 5.6.2.1 zakłada odkształcenie graniczne mniejsze niż 0,3%). To uproszczenie nie pozwala na weryfikację zdolności odkształceniowej konstrukcji ulegających zniszczeniu przy ściskaniu. Jednakże wytrzymałość jest prawidłowo przewidywana, gdy oprócz współczynnika zarysowanego betonu (kc2 zdefiniowanego na (Rys. 57)), uwzględniony zostanie wzrost kruchości betonu wraz ze wzrostem jego wytrzymałości za pomocą współczynnika redukcyjnego zdefiniowanego w fib Model Code 2010 w następujący sposób:
gdzie:
α1 to współczynnik redukcyjny wytrzymałości betonu na ściskanie zdefiniowany w AASHTO LRFD (2024) Artykuł 5.6.2.2. Przy zastosowaniu wykresu naprężenie-odkształcenie w kształcie paraboli-prostokąta konieczne jest zredukowanie maksymalnego naprężenia ściskającego o ten współczynnik. Uśrednia to rozkład naprężeń w strefie ściskanej w taki sposób, że wynikowa wytrzymałość na ściskanie jest mniejsza lub równa wytrzymałości na ściskanie obliczonej przy użyciu wykresu naprężenie-odkształcenie z opadającą gałęzią plastyczną.
Φc to współczynnik nośności dla betonu. Wartość domyślna jest ustawiona zgodnie z AASHTO LRFD (2024) Artykuł 5.5.4.2.
kc2 to współczynnik redukcyjny uwzględniający obecność zarysowania poprzecznego.
f'c to wytrzymałość betonu na ściskanie na próbce walcowej (w MPa dla definicji ).
kc2 to współczynnik redukcyjny oparty na tych samych założeniach, co współczynnik efektywności betonu ν podany w AASHTO LRFD (2024) 5.8.2.5.3a oraz Tabela 5.8.2.5.3a-1, z tym wyjątkiem, że w CSFM obecność głównego naprężenia rozciągającego prostopadłego do głównego naprężenia ściskającego jest sprawdzana dla każdego elementu skończonego (a nie tylko dla węzłów modelu Strut and Tie).
Beton – Stan graniczny użytkowalności
Analiza stanu granicznego użytkowalności zawiera pewne uproszczenia modeli konstytutywnych stosowanych do analizy wytrzymałościowej. Gałąź plastyczna wykresu naprężenie-odkształcenie betonu ściskanego jest pomijana, a gałąź sprężysta jest liniowa i nieograniczona. Prawo compression softening nie jest uwzględniane. Te uproszczenia zwiększają stabilność numeryczną i szybkość obliczeń, a jednocześnie nie ograniczają ogólności rozwiązania, o ile wynikowe granice naprężeń materiałowych przy stanie granicznym użytkowalności są wyraźnie poniżej ich punktów uplastycznienia (zgodnie z podejściem AASHTO LRFD dla stanu granicznego użytkowalności). Dlatego uproszczone modele stosowane dla stanu granicznego użytkowalności są ważne tylko wtedy, gdy spełnione są wszystkie wymagania weryfikacyjne.

Efekty długoterminowe
Długoterminowe prawo konstytutywne (czerwona krzywa na Rys. 59) jest stosowane do obliczania szerokości rys, całkowitego ugięcia oraz ograniczenia naprężeń elementów sprężonych, gdy w górnej wstążce wybrany zostanie efekt długoterminowy. W aplikacji IDEA StatiCa Detail do weryfikacji efektów długoterminowych stosowany jest efektywny moduł sprężystości, zgodnie z AASHTO LRFD (2024) C5.12.5.3.6-1.
gdzie:
Ec to moduł sprężystości zdefiniowany w AASHTO LRFD (2024) artykuł 5.4.2.4
ψ to współczynnik pełzania zdefiniowany w AASHTO LRFD (2024) artykuł 5.4.2.3.2
Współczynniki pełzania są definiowane przez użytkownika we właściwościach materiałowych.
Efekty krótkoterminowe
W celu przeprowadzenia weryfikacji krótkoterminowych wykonywane są dodatkowe obliczenia, w których wszystkie obciążenia są obliczane bez współczynnika pełzania. Oba obliczenia dla weryfikacji długo- i krótkoterminowych przedstawiono na Rys. 59.
Zbrojenie
Dla zbrojenia niesprężającego przyjmowany jest idealnie sprężysto-plastyczny wykres naprężenie-odkształcenie z określonym punktem plastyczności, patrz AASHTO LRFD (2024) Artykuł 5.4.3. Definicja tego wykresu wymaga jedynie znajomości podstawowych właściwości zbrojenia – wytrzymałości i modułu sprężystości.
Wykres naprężenie-odkształcenie zbrojenia może być również zdefiniowany przez użytkownika, jednak w takim przypadku nie jest możliwe uwzględnienie efektu tension stiffening (nie jest możliwe obliczenie szerokości rys).

gdzie:
Φs to współczynnik nośności dla zbrojenia. Wartość domyślna jest ustawiona zgodnie z AASHTO LRFD (2024) Artykuł 5.5.4.2.
fy to granica plastyczności zbrojenia
Es moduł sprężystości zbrojenia
Jako graniczne odkształcenie, przy którym obliczenia są zatrzymywane, przyjęto 10%. Jest to uznawane za bezpieczne na podstawie ASTM A955/A955M-20c Artykuł 7.
Efekt tension stiffening (Rys. 61) jest uwzględniany automatycznie poprzez modyfikację wprowadzonej zależności naprężenie-odkształcenie dla gołego pręta zbrojeniowego, aby uchwycić średnią sztywność prętów osadzonych w betonie (εm).

