La consideración del estado inicial puede ser de importancia significativa para el comportamiento correcto del material. La razón de esto es que de este modo se define el estado de tensiones inicial, a partir del cual se evalúa la reacción posterior.
Esto puede ilustrarse de manera bastante clara con el ejemplo de los modelos de materiales geotécnicos, como el modelo de Mohr-Coulomb y el modelo de suelo de endurecimiento. Las superficies de falla de estos modelos generalmente dependen del eje hidrostático. Este está definido en el espacio de tensiones principales de manera que en cada punto todas las componentes de la tensión principal son iguales. Por ejemplo, la superficie de falla de Mohr-Coulomb es una pirámide cuya cima apunta hacia la tracción en todas direcciones y cuya base (abierta) apunta hacia la compresión en todas direcciones. Cuando se utiliza esta superficie de falla como condición de flujo en el comportamiento del material establecido, significa que a una mayor compresión en todas direcciones, la desviación tolerable (por ejemplo, por compresión o tracción unidireccional) puede ser mayor cuanto más esté el elemento FE bajo compresión en todas direcciones. El estado de tensiones inicial se basa en la historia de carga y contiene, por ejemplo, el peso propio del suelo y de las construcciones existentes. Lo mismo aplica, por supuesto, para el comportamiento del material que se consolida, ya que la rigidez inicial se orienta a una tensión de referencia.
Una modificación del modelo con condiciones triaxiales del artículo técnico para la determinación de las propiedades del material muestra esto de manera bastante clara. Aquí, además del estado de tensión inicial isotrópico original de 300 kPa, se establecieron dos más con 100 kPa y 500 kPa. A estos tres estados iniciales se les aplicó un desplazamiento impuesto, una compresión del 150 ‰ y una extensión del 75 ‰. El modelo modificado y el artículo técnico mencionado pueden alcanzarse en los siguientes enlaces.
- FAQ 5726 | Prueba de un único elemento - Condiciones triaxiales - Modelo de material de suelo endurecido modificado
- KB 1976 | Ajuste de parámetros de materiales a datos experimentales
En la imagen siguiente se muestran los estados finales de la compresión axial, en los que se comparan la tensión y la deformación de Von Mises. Como se puede ver aquí, la pendiente inicial (rigidez) aumenta con una mayor presión en todas direcciones en el estado inicial. Esto también se aplica para alcanzar la tensión de meseta.
Para la extensión axial del elemento, el siguiente grupo de diagramas de cálculo muestra la tensión de corte máxima en relación con la primera deformación normal principal plástica. También aquí se puede mostrar el mismo comportamiento para las rigideces iniciales y para alcanzar la meseta de tensión.
