O comportamento material não linear de betão armado, betão e betão com fibras de aço pode ser representado com a ajuda dos modelos de material „Anisotrópico | Dano” ou „Isotrópico | Dano”.
Diagrama tensão-deformação não antissimétrico Ao contrário de outros modelos de material, o diagrama tensão-deformação para os modelos „Isotrópico | Dano” e „Anisotrópico | Dano” não é antissimétrico em relação à origem. Desta forma, estes modelos podem representar o comportamento distinto do betão ou do betão armado sob pressão e tração.
Fendilhação - Modelo de fissuração distribuída Os modelos podem ainda representar a degradação contínua da rigidez do material em consequência da fendilhação. Para isso, é aplicado um modelo de fissuração distribuída ("Smeared crack model"). A imagem seguinte representa esquematicamente as possibilidades de modelação de fissuras de forma discreta (a) e distribuída (b).
A ideia básica destes modelos consiste em determinar o estado de distorção de forma aditiva a partir de uma distorção do material base e de uma distorção de fissura. Quando surge uma fissura, assume-se que o material base continua a comportar-se elasticamente e que todas as distorções adicionais ocorrem na fissura. A fissura não é representada individualmente, mas sim modelada como um dano assim chamado „distribuído”, espalhado pelo elemento.
Parâmetros de dano A diferença entre os dois modelos reside na forma da redução de rigidez.
- No modelo de material „Isotrópico | Dano”, esta é feita por meio de um parâmetro escalar de dano.
- No modelo de material „Anisotrópico | Dano”, a redução de rigidez é feita, pelo contrário, elemento a elemento por meio de um tensor de dano.
Isotrópico | Dano
Degradação independente da direção O dano isotrópico do betão é caracterizado por uma degradação independente da direção da rigidez do material. A rigidez é reduzida igualmente em todas as direções espaciais por meio de um parâmetro escalar de dano, como é típico para modelos simples de dano em meios contínuos (modelo de dano de Mazars).
Não é considerada a direção das tensões principais; em vez disso, o dano ocorre na direção da deformação equivalente, que também abrange a terceira direção perpendicular ao plano. A zona de tração e a zona de pressão do tensor de tensão são tratadas separadamente. Aplicam-se parâmetros de dano diferentes em cada caso.
O „tamanho do elemento de referência” controla como a deformação na zona da fissura é escalada para o comprimento do elemento. Com o valor pré-definido zero, não é aplicada qualquer escala. Desta forma, o comportamento material do betão com fibras de aço é representado de forma realista.
Anisotrópico | Dano
Degradação dependente da direção O dano anisotrópico do betão é caracterizado por uma redução dependente da direção da rigidez do material e é descrito por meio de um tensor de dano. Desta forma, podem ser representadas rigidezes diferentes nas direções de tração, pressão e corte.
Fisicamente, as fissuras atuam como zonas de fraqueza descontínuas com orientação preferencial, pelo que as rigidezes normal e ao corte, transversal ou paralela ao plano da fissura, se diferenciam claramente. Consequentemente, o material apresenta localmente um comportamento ortotrópico ou transversalmente isotrópico.
