A teoria utilizada na solução não linear é designada por CDP e está descrita no enquadramento teórico [4]. O modelo de material faz parte da biblioteca ABAQUS para simulação de betão.
A simulação foi terminada quando o modelo atingiu a sua capacidade de carga máxima, transitando subsequentemente para o estado plástico e para o estado pós-crítico, conforme observado na curva carga-deformação. Não foram aplicados critérios de paragem predefinidos neste caso, ao contrário do CSFM.
Pressupostos e atributos do modelo:
- Utiliza conceitos de elasticidade danificada isotrópica em conjunto com plasticidade isotrópica à tração e à compressão para caracterizar o comportamento inelástico do betão.
- Foi concebido para aplicações em que o betão está sujeito a carregamentos monotónicos, cíclicos e/ou dinâmicos sob baixas pressões de confinamento.
- Consiste na combinação de plasticidade com multi-endurecimento não associada e elasticidade danificada escalar (isotrópica) para descrever com precisão os danos irreversíveis que ocorrem durante o processo de fraturação.
- O amolecimento à compressão e o enrijecimento à tração são utilizados sob pressupostos de aderência perfeita para varões de armadura modelados de forma independente.
- Número total de nós: 46 003
- Número total de elementos: 37 892
- 27 600 elementos hexaédricos lineares C3D8 - integração completa, eliminação de elementos ativada
- 10 192 elementos de linha lineares T3D2
- Dimensão da malha - 50 mm no betão e nas armaduras
- A camada intermédia entre as restrições de compressão apenas, representando o solo e a sapata de betão em faixa, fornece informação sobre o estado de contacto e a tensão de contacto.
- Uma camada fina de 10 mm com módulo de elasticidade de 1 000 MPa para simular uma camada intermédia para os resultados de saída da pressão do solo.
34) Modo + armaduras, malha
Modelos de material para Betão-Dano-Plasticidade
A evolução do modelo de material sob compressão apresenta amolecimento após atingir 20 MPa, enquanto à tração apresenta um valor de 0,2 MPa, que simula aproximadamente resistência à tração nula. Este valor exatamente nulo resulta na divergência do modelo.
35) Modelos de material para betão à compressão, à tração e para a armadura
Betão-Dano-Plasticidade - Solo de Baixa Rigidez (LSS)(GMNA)
A força de carga última aplicada ao modelo é de -2 029 kN. A deformação mínima (de compressão) observada é de -0,04, localizada na interseção do pilar com a sapata. Em sentido contrário, a deformação máxima (de tração) é identificada na face inferior da sapata, com o valor de 0,105. As deformações de compressão excessivas foram avaliadas como o mecanismo de rotura principal, caracterizado pelo esmagamento do betão.
36) Força máxima aplicada, tensão principal mínima
37) Deformação plástica mínima, deformação plástica máxima
38) Dano à tração, dano à compressão
Relativamente à capacidade da armadura, a análise foi terminada com uma deformação plástica de 6% nos varões, correspondendo a uma tensão de Von-Mises de 439 MPa. Os varões longitudinais, os estribos horizontais transversais e os ramos verticais dos estribos são utilizados no ramo plástico com endurecimento do diagrama. Observa-se uma rotura simultânea da armadura longitudinal e da armadura de corte. Esta interação resulta num mecanismo de rotura combinado, em que os varões longitudinais sofrem flexão, os estribos ficam sujeitos a tração devido à flexão transversal, e os ramos verticais dos estribos, sujeitos a forças de corte no interior do betão, sofrem rotura axial por tração.
39) Tensão nas armaduras
40) Deslocamentos não lineares
41) Área de contacto e tensão de contacto
Betão-Dano-Plasticidade – Solo de Alta Rigidez (HSS)(GMNA)
A força de carga última exercida sobre o modelo foi registada em -4 181 kN. A deformação mínima (de compressão) observada é de -0,0175, o que representa uma redução de aproximadamente 56% em comparação com os valores registados no LSS. Uma alteração notável é identificada na localização desta deformação, deslocando-se para a face inferior da sapata em vez da interface entre o pilar e a sapata. Esta deslocação é atribuída principalmente à predominância da tensão vertical, que resultou na relocalização da deformação máxima. Simultaneamente, a deformação máxima (de tração) é observada na face inferior da sapata, com o valor de 0,0451.
A redução nos valores de deformação pode ser atribuída ao aumento da rigidez do solo, a fenómenos de confinamento e à redução da deformação relativamente ao LSS. Além disso, a tensão confinada no betão atinge um valor de -166 MPa. A deformação confinada evidencia o comportamento pós-crítico do betão, incluindo o amolecimento à compressão e o esmagamento do betão.
42) Força máxima aplicada, tensão principal mínima
43) Deformação plástica mínima, deformação plástica máxima
44) Dano à tração, dano à compressão
A concentração de tensões está predominantemente centralizada sob a área do pilar, resultando em elevada tensão de contacto de 3,41 MPa e num gradiente de corte significativo. Esta condição aumenta a probabilidade de rotura por punçoamento. Os varões de armadura longitudinal e os estribos desempenham um papel fundamental na acomodação do comportamento plástico. A tensão localizada induz a cedência na vizinhança imediata da área do pilar na sapata em faixa. As forças de tração nos varões de armadura, resultantes da flexão da sapata em ambas as direções, combinadas com a tração da força de corte captada pelos ramos verticais dos estribos, contribuem para a manifestação da plasticidade. O modo de rotura principal é caracterizado pela tensão induzida por tração ao longo dos varões de armadura.
45) Tensão nas armaduras
46) Deslocamentos não lineares
47) Área de contacto e tensão de contacto