O dimensionamento e a verificação de elementos de betão são normalmente realizados ao nível seccional (elemento 1D) ou pontual (elemento 2D). Este procedimento está descrito em todas as normas de dimensionamento estrutural, por exemplo, na (EN 1992-1-1 ou ACI 318-19), e é utilizado na prática corrente da engenharia estrutural. No entanto, nem sempre se sabe ou se respeita que este procedimento só é aceitável em zonas onde se aplica a hipótese de Bernoulli-Navier de distribuição plana de extensões (designadas regiões B). Os locais onde esta hipótese não se aplica são designados regiões de descontinuidade ou regiões perturbadas (regiões D). Exemplos de regiões B e D em elementos 1D são apresentados na (Fig. 1). Trata-se, por exemplo, de zonas de apoio, zonas onde são aplicadas cargas concentradas, locais onde ocorre uma alteração abrupta da secção transversal, aberturas, etc. Ao dimensionar estruturas de betão, encontramos muitas outras regiões D, como paredes, diafragmas de pontes, consolos, etc.
No passado, utilizavam-se regras de dimensionamento semi-empíricas para dimensionar regiões de descontinuidade. Felizmente, estas regras foram amplamente substituídas ao longo das últimas décadas por modelos de escora-e-tirante (Schlaich et al., 1987) e campos de tensão (Marti 1985), que constam dos atuais códigos de dimensionamento e são frequentemente utilizados pelos projetistas atualmente. Estes modelos são ferramentas mecanicamente consistentes e poderosas. Note-se que os campos de tensão podem, em geral, ser contínuos ou descontínuos, e que os modelos de escora-e-tirante são um caso particular de campos de tensão descontínuos.
Apesar da evolução das ferramentas computacionais ao longo das últimas décadas, os modelos de Escora-e-Tirante continuam essencialmente a ser utilizados em cálculos manuais. A sua aplicação em estruturas reais é morosa e demorada, uma vez que são necessárias iterações e é preciso considerar vários casos de carga. Além disso, este método não é adequado para verificar critérios de estado limite de utilização (deformações, larguras de fendas, etc.).
O interesse dos engenheiros estruturais numa ferramenta fiável e rápida para dimensionar regiões D levou à decisão de desenvolver o novo Método do Campo de Tensões Compatível, um método para dimensionamento de campos de tensão assistido por computador que permite o dimensionamento e a verificação automáticos de elementos estruturais de betão sujeitos a carregamento no plano.
O Método do Campo de Tensões Compatível (CSFM) é um método contínuo de análise de campos de tensão baseado em elementos finitos, no qual as soluções clássicas de campos de tensão são complementadas com considerações cinemáticas, ou seja, o estado de deformação é avaliado em toda a estrutura. Assim, a resistência efetiva à compressão do betão pode ser calculada automaticamente com base no estado de deformação transversal, de forma semelhante às análises de campo de compressão que têm em conta o amolecimento à compressão (Vecchio e Collins 1986; Kaufmann e Marti 1998) e ao método EPSF (Fernández Ruiz e Muttoni 2007). Além disso, o CSFM considera o enrijecimento à tração, atribuindo rigidezes realistas aos elementos, e cobre todas as prescrições dos códigos de dimensionamento (incluindo aspetos de estado limite de utilização e de capacidade de deformação) que não eram tratadas de forma consistente pelas abordagens anteriores. O CSFM utiliza as leis constitutivas uniaxiais comuns fornecidas pelas normas de dimensionamento para o betão e a armadura. Estas são conhecidas na fase de dimensionamento, o que permite utilizar o método dos coeficientes parciais de segurança. Assim, os projetistas não têm de fornecer propriedades adicionais dos materiais, muitas vezes arbitrárias, como é habitualmente exigido nas análises não lineares por elementos finitos, tornando o método perfeitamente adequado para a prática de engenharia.
Para promover a utilização de campos de tensão assistidos por computador pelos engenheiros estruturais, estes métodos devem ser implementados em ambientes de software fáceis de utilizar. Para o efeito, o CSFM foi implementado na IDEA StatiCa Detail; um novo software comercial fácil de utilizar, desenvolvido em conjunto pela ETH Zurich e pela empresa de software IDEA StatiCa, no âmbito do projeto DR-Design Eurostars-10571.