Zachowanie modelu
Nieliniowy model sprężysty charakteryzuje się hiperbolicznym nieliniowo sprężystym zachowaniem. Odpowiednią zależność naprężenie-odkształcenie pokazano na poniższym rysunku.
A. Odwracalne, sprężyste stany naprężeń
Model wykazuje sprężyste zachowanie się relacji naprężenie-odkształcenie, charakteryzujące się zmiennym modułem sprężystości. Opisuje ona zachowanie się gruntu w warunkach edometrycznych, to znaczy takich, w których przemieszczenia poziome są pomijalnie małe w porównaniu z przemieszczeniami pionowymi.
B. Sztywność
Zależność naprężeń:
Model materiałowy jest w stanie odwzorować zależność sztywności gruntu od naprężeń. Dla większych naprężeń grunt wykazuje większą sztywność. Właściwość ta jest reprezentowana przez funkcję modułu edometrycznego, jak niżej:
Oprócz parametrów wytrzymałości na ścinanie c i φ do odwzorowania zależności naprężeń wymagane są następujące wartości charakterystyczne.
| Zmienna | Znaczenie |
|---|---|
| Eoed,ref | Moduł styczny wyznaczony na podstawie badania edometrycznego dla określonej referencyjnej wartości naprężenia. |
| pref | Naprężenie referencyjne dla modułu sztywności. |
| m | Wykładnik kontrolujący zależność naprężeniową modułu sztywności. Można ją zmierzyć zarówno w teście edometrycznym, jak i teście trójosiowym. |
Zależność od kierunku obciążenia:
Ponadto model materiałowy uwzględnia zależność sztywności od ścieżki obciążenia. Grunt wykazuje znacznie większą sztywność w przypadku odciążenia i ponownego obciążenia w porównaniu z pierwszym obciążeniem. Właściwość tę uzyskuje się dzięki zmodyfikowanemu modułowi edometrycznemu dla odciążenia i ponownego załadunku, który wynosi:
Sztywność przy małym odkształceniu:
W modelu materiałowym można aktywować uwzględnienie większej sztywności w obszarze małych odkształceń („Small Strain Stiffness”). Dodatkową zmienną stanu są niewielkie odkształcenia. Poniższy rysunek przedstawia schematycznie zależność sztywności od odkształceń.
C. Nieodwracalne, plastyczne stany naprężeń
Model nie odzwierciedla kryteriów zniszczenia i plastyczności.
Zastosowanie
Opisany powyżej nieliniowy model sprężysty może reprezentować istotne właściwości materiałowe gruntu, takie jak zależność od naprężeń i zależność drogi obciążenia, a zatem jest odpowiedni do analizy odkształceń. Jest ono prawidłowe w przypadku problemów, dla których ma zastosowanie założenie warunków edometrycznych, oraz dla stanów naprężeń w pewnej odległości od obciążenia granicznego.
Obszarami zastosowania są obliczenia osiadań fundamentów bezpośred nich i wypełnienia pod zaporą, z uwzględnieniem odległości od przypadku uszkodzenia.