Il comportamento del materiale nonlineare di calcestruzzo armato, calcestruzzo e calcestruzzo fibrorinforzato può essere rappresentato mediante i modelli di materiale „Anisotropo | Danno” rispettivamente „Isotropo | Danno”.
Diagramma tensione-deformazione non antimetrico A differenza di altri modelli di materiale, il diagramma tensione-deformazione per i modelli „Isotropo | Danno” e „Anisotropo | Danno” non è antimetrico rispetto all'origine. In questo modo questi modelli possono rappresentare il comportamento differente del calcestruzzo rispettivamente del calcestruzzo armato in compressione e in trazione.
Formazione di fessure - Modello di fessurazione smearato I modelli possono inoltre rappresentare la degradazione continua della rigidezza del materiale a causa della formazione di fessure. A tale scopo viene applicato un modello di fessurazione smearato ("Smeared crack model"). L'immagine seguente mostra schematicamente le possibilità di modellazione delle fessure in modo discreto (a) e smearato (b).
L'idea di base di questi modelli consiste nel determinare lo stato di distorsione in modo additivo a partire da una distorsione del materiale di base e da una distorsione di fessura. Quando si verifica una fessura, si assume che il materiale di base si comporti ancora elasticamente e che tutte le distorsioni aggiuntive si verifichino nella fessura. La fessura non viene raffigurata singolarmente, ma modellata come un cosiddetto danno „smearato”, distribuito sull'elemento.
Parametri di danno La differenza tra i due modelli consiste nel tipo di riduzione della rigidezza.
- Nel modello di materiale „Isotropo | Danno” questa avviene tramite un parametro di danno scalare.
- Nel modello di materiale „Anisotropo | Danno” la riduzione della rigidezza avviene invece elemento per elemento mediante un tensore di danno.
Isotropo | Danno
Degradazione indipendente dalla direzione Il danno isotropo del calcestruzzo è caratterizzato da una degradazione indipendente dalla direzione della rigidezza del materiale. In tal modo la rigidezza viene ridotta in modo uniforme in tutte le direzioni spaziali tramite un parametro di danno scalare, come è tipico per semplici modelli di danno dei continui (modello di danno di Mazars).
Non viene considerata la direzione delle tensioni principali, ma il danno avviene piuttosto nella direzione della deformazione equivalente, che rileva anche la terza direzione perpendicolare al piano. La zona di trazione e l'area di pressione del tensore delle tensioni vengono trattate separatamente. Si applicano parametri di danno differenti.
La „dimensione di riferimento dell'elemento” controlla come la deformazione nella zona della fessura viene scalata alla lunghezza dell'elemento. Con il valore preimpostato zero non avviene alcuna scalatura. In questo modo il comportamento del materiale del calcestruzzo fibrorinforzato viene rappresentato in modo realistico.
Anisotropo | Danno
Degradazione dipendente dalla direzione Il danno anisotropo del calcestruzzo è caratterizzato da una riduzione dipendente dalla direzione della rigidezza del materiale e viene descritto mediante un tensore di danno. In questo modo possono essere rappresentate rigidezze differenti nelle direzioni di trazione, compressione e taglio.
Dal punto di vista fisico le fessure agiscono come zone di debolezza discontinue con orientamento preferenziale, per cui le rigidezze normali e le rigidezze a taglio perpendicolare rispettivamente parallelhe al piano di fessura differiscono notevolmente. Di conseguenza il materiale mostra localmente un comportamento ortotropo o trasversalmente isotropo.
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