Μοντέλο χάλυβα Menegotto-Pinto - stl_mp

Πρόκειται για ένα μονοαξονικό μοντέλο χάλυβα που αρχικά προγραμματίστηκε από τον Yassin [1994], βασισμένο σε μια απλή αλλά αποτελεσματική σχέση τάσης - παραμόρφωσης που προτάθηκε από τους Menegotto and Pinto [1973], σε συνδυασμό με τους ισοτροπικούς κανόνες κράτυνσης που προτείνουν οι Filippou et al. [1983]. Η τρέχουσα εφαρμογή ακολουθεί τις προτάσεις των Monti et al. [1996]. Εισάγεται επίσης ένας επιπλέον κανόνας μνήμης που προτείνεται από τους Fragiadakis et al. [2008] για υψηλότερη αριθμητική σταθερότητα/ακρίβεια υπό προσωρινή σεισμική φόρτιση. Η εφαρμογή του θα πρέπει να περιορίζεται στη προσομοίωση κατασκευών από οπλισμένο σκυρόδεμα, ιδίως εκείνων που υπόκεινται σε πολύπλοκες χρονοϊστορίες φόρτισης, όπου ενδέχεται να προκύψουν σημαντικές αναστροφές φορτίου. Όπως αναφέρθηκε από τους Prota et al. [2009], με τη σωστή βαθμονόμηση, αυτό το μοντέλο, που αναπτύχθηκε αρχικά για ράβδους οπλισμού με νευρώσεις, μπορεί να χρησιμοποιηθεί και για τη προσομοίωση λείων ράβδων οπλισμού, που βρίσκονται συχνά σε υφιστάμενες κατασκευές.

Δέκα παράμετροι βαθμονόμησης του μοντέλου πρέπει να οριστούν προκειμένου να περιγραφούν πλήρως οι μηχανικές ιδιότητες του υλικού:

Μέτρο Ελαστικότητας - Es
Αυτή είναι η αρχική ελαστική δυσκαμψία του υλικού. Η τιμή της συνήθως ταλαντεύεται μεταξύ 200 και 210 GPa. Η προεπιλεγμένη τιμή είναι  200 GPa.

Αντοχή διαρροής - fy
Αυτή είναι η τάση στη διαρροή. Η τυπική της τιμή κυμαίνεται απο 230 MPa μέχρι 650 MPa. Η προεπιλεγμένη τιμή είναι 500 MPa.

Παράμετρος κράτυνσης -
Αυτός είναι ο λόγος μεταξύ της μετα-τη-διαρροή δυσκαμψίας (Esp) και της αρχικής δυσκαμψίας (Es) του υλικού. Η πρώτη ορίζεται ως Esp=(fult-fy)/(-fy/Es), όπου fult και αντιπροσωπεύουν την οριακή ή μέγιστη τάση και παραμόρφωση του υλικού, αντίστοιχα. Συνήθως η τιμή της κυμαίνεται από  0.005 μέχρι 0.015. Η προεπιλεγμένη τιμή είναι 0.005.

Παράμετρος αρχικού σχήματος μεταβατικής καμπύλης - R0
Αυτή είναι η αρχική (πρώτος κύκλος φόρτισης) τιμή της παραμέτρου R, η οποία ελέγχει το σχήμα της καμπύλης μετάβασης μεταξύ της αρχικής δυσκαμψίας και της δυσκαμψίας μετά τη διαρροή, απαραίτητη για την ακριβή προσομοίωση των επιδράσεων Baushinger και στένωση των βρόγχων υστέρησης. Η προεπιλεγμένη τιμή είναι 20.

Συντελεστής βαθμονόμησης σχήματος μεταβατικής καμπύλης - Α1 & Α2
Αυτοί είναι δύο συντελεστές που χρησιμοποιούνται για τη βαθμονόμηση των αλλαγών που πρέπει να εφαρμοστούν στην παράμετρο R0 προκειμένου να εκτιμήσουν το ανανεωμένο σχήμα της παραμέτρου Rn  της καμπύλης. Ενώ το Α1 συνήθως χρησιμοποιείται με μια αμετάβλητη τιμή 18.5,το Α2 μπορεί να κυμαίνεται μεταξύ 0.05 και 0.15. Οι προεπιλεγμένες τιμές είναι 18.5 και 0.15 για τους συντελεστές Α1 και Α2, αντίστοιχα.

Συντελεστής βαθμονόμησης ισοτροπικής κράτυνσης - Α3 & Α4
Αυτοί είναι δύο συντελεστές που χρησιμοποιούνται για να ορίσουν το βαθμό κατά τον οποίο εισάγεται ισοτροπική κράτυνση στα χαρακτηριστικά κυκλικής απόκρισης τάσης-παραμόρφωσης του υλικού. Στην περίπτωση του Α3, συνήθως μεταβάλλεται μεταξύ  0.01 και 0.025, ενώ για ο Α4 μεταξύ 2 και 7. Όμως σημειώνεται ότι αφού η συνεισφορά της ισοτροπικής κράτυνσης είναι συνήθως σημαντικά μικρότερη απο την αντίστοιχη κινηματική, η μεταβολή αυτών των παραμέτρων δεν επηρεάζει αξιοσημείωτα τα χαρακτηριστικά κυκλικής απόκρισης του υλικού. Όμως, όταν λαμβάνει χώρα μεγάλη κυκλική παραμόρφωση, η ισοτροπική κράτυνση μπορεί να οδηγήσει σε μη ρεαλιστικά μεγάλες αντοχές (ειδικά αν δεν έχει οριστεί παραμόρφωση θραύσης/λυγισμού). Γι' αυτό το λόγο, ως προεπιλογή, η ισοτροπική κράτυνση είναι απενεργοποιημένη, και γι΄ αυτό οι προεπιλεγμένες τιμές είναι 0 και 1 για τους συντελεστές Α3 και Α4,αντίστοιχα.  

Σημείωση: Είναι δυνατό να οριστεί μια αρνητική τιμή στην παράμετρο Α3 προκειμένου να πλαστικοποιηθεί η απόκριση ενός στοιχείου που ακολουθεί το παρόν μοντέλο υλικού. Πάντως σε τέτοιες περιπτώσεις οι χρήστες πρέπει να ελέγξουν τα αποτελέσματα προσεκτικά, αφού αυτό το μοντέλο υλικού δεν σχεδιάστηκε αρχικά για αυτόν τον σκοπό.

Παραμόρφωση θραύση/Λυγισμού -
Αυτή είναι η παραμόρφωση κατά την οποία συμβαίνει θραύση ή λυγισμός. Η προεπιλεγμένη τιμή είναι 0.1 (αυτή μπορεί να είναι λογική τιμή για ράβδους χάλυβα σε διατομές οπλισμένου σκυροδέματος αλλά ακατάλληλη για προφίλ χάλυβα - γι' αυτό οι χρήστες πρέπει να τη ρυθμίσουν προσεκτικά (ακόμη και χρησιμοποιώντας μια απείρως μεγάλη τιμή όταν δεν επιθυμούν την προσομοίωση της θραύσης/λυγισμού).

Ειδικό βάρος -
Αυτό είναι το ειδικό βάρος του υλικού. Η προεπιλεγμένη τιμή είναι 78 kN/m3.