La considerazione dello stato iniziale può essere di notevole importanza per il corretto comportamento del materiale. La ragione è che in questo modo viene definito lo stato di tensione iniziale dal quale viene valutata la reazione successiva.
Questo può essere illustrato in modo relativamente chiaro attraverso esempi di modelli di materiali geotecnici, come il modello di Mohr-Coulomb e il modello di Hardening Soil. Le loro superfici di rottura dipendono spesso dall'asse idrostatico. Quest'ultimo è definito nel campo delle tensioni principali dal fatto che, in ogni punto, tutte le componenti delle tensioni principali sono uguali. La superficie di rottura secondo Mohr-Coulomb, ad esempio, è una piramide il cui vertice indica alla trazione uniforme e la cui base aperta indica alla pressione uniforme. Se questa superficie di rottura è utilizzata come condizione di flusso nel comportamento del materiale considerato, significa che ad una pressione uniforme più alta, la deviazione tollerabile (ad esempio mediante pressione o trazione unilaterale) può essere maggiore quanto più l'elemento FE si trova sotto pressione uniforme. Lo stato di tensione iniziale dipende dalla storia di carico e contiene ad esempio il peso proprio del terreno e delle strutture sovrastanti. Lo stesso vale naturalmente per il comportamento del materiale indurente, poiché la rigidezza iniziale è orientata verso una tensione di riferimento.
Una variante del modello con condizioni triaxiali dal contributo specialistico per la determinazione delle proprietà del materiale lo mostra in modo relativamente chiaro. Oltre allo stato iniziale isotropo originale di 300 kPa, sono stati predisposti altri due stati iniziali di 100 kPa e 500 kPa. Su questi tre stati iniziali è stato quindi applicato uno spostamento forzato, con una compressione del 150 ‰ e un allungamento del 75 ‰. Il modello modificato e il contributo specialistico menzionato possono essere raggiunti tramite i seguenti link.
- FAQ 5726 | Test su singolo elemento – Condizioni triaassiali – Modello di materiale modificato del terreno di irrigidimento
- KB 1976 | Adattamento dei parametri del materiale ai dati sperimentali
Nell'immagine seguente sono mostrati gli stati finali della compressione assiale, dove sono confrontate la tensione e la deformazione di Von Mises. Come si può vedere qui, la pendenza iniziale (rigidezza) aumenta con una pressione uniforme più alta nello stato iniziale. Questo vale anche per il raggiungimento della tensione del plateau.
Per l'allungamento assiale dell'elemento, il gruppo di diagrammi di calcolo successivo mostra la tensione di taglio massima rispetto alla prima deformazione principale plastica normale. Anche qui può essere mostrato lo stesso comportamento per le rigidezze iniziali e il raggiungimento del plateau di tensione.
