Model nelineární (neelastické) analýzy metodou konečných prvků je vytvořen z několika typů konečných prvků, které slouží k modelování betonu, výztuže a soudržnosti mezi nimi. Prvky betonu a výztuže se nejprve nezávisle generují do sítě a poté se vzájemně propojí pomocí vazeb více bodů (prvky MPC). Výztuž tak může mít vůči betonu libovolnou relativní polohu. Pokud se má vypočítat posouzení kotevní délky, vloží se mezi výztuž a prvky MPC prvky soudržnosti a pružiny kotevních konců.

Beton
Beton je modelován čtyřúhelníkovými a trojúhelníkovými skořepinovými prvky CQUAD4 a CTRIA3. Ty jsou definovány čtyřmi, respektive třemi uzly. V těchto prvcích se předpokládá pouze rovinná napjatost, tj. napětí nebo přetvoření ve směru z se neuvažují.
Každý prvek má čtyři nebo tři integrační body, které jsou umístěny přibližně v 1/4 jeho velikosti. V každém integračním bodě každého prvku se vypočítají směry hlavních přetvoření α1, α2. V obou těchto směrech se vyhodnotí hlavní napětí σc1, σc2 a tuhosti E1, E2 podle zadaného pracovního diagramu betonu (napětí-přetvoření) dle obr. 2. Je třeba zdůraznit, že vlivem tlakového změkčení závisí chování v hlavním tlakovém směru na aktuálním stavu v druhém hlavním směru.
Vyztužení
Pruty výztuže jsou modelovány dvouuzlovými 1D prvky typu „rod“ (CROD), které mají pouze osovou tuhost. Tyto prvky jsou připojeny ke speciálním prvkům soudržnosti („bond“), které byly vyvinuty pro modelování prokluzu mezi prutem výztuže a okolním betonem. Prvky soudržnosti jsou následně propojeny prvky MPC (vazba více bodů) se sítí představující beton. Tento přístup umožňuje nezávislé generování sítě výztuže a betonu, přičemž jejich propojení je zajištěno dodatečně.
Prvky soudržnosti
Kotevní délka se posuzuje zavedením smykových napětí soudržnosti mezi prvky betonu (2D) a prvky prutů výztuže (1D) v modelu metodou konečných prvků. Za tímto účelem byl vyvinut typ konečného prvku „bond“.
Definice prvku soudržnosti je podobná definici skořepinového prvku (CQUAD4). Je rovněž definován čtyřmi uzly, ale na rozdíl od skořepiny má nenulovou tuhost pouze ve smyku mezi dvěma horními a dvěma dolními uzly. V modelu jsou horní uzly připojeny k prvkům představujícím výztuž a dolní uzly k prvkům představujícím beton. Chování tohoto prvku je popsáno napětím soudržnosti τb jako bilineární funkcí prokluzu mezi horními a dolními uzly δu, viz obr. 14.
Modul pružnosti ve smyku vztahu soudržnost-prokluz, Gb, je definován takto:
kde:
kg součinitel závisející na povrchu prutu výztuže (ve výchozím nastavení kg = 0,2)
Ec modul pružnosti betonu (u EN se uvažuje Ecm)
Ø průměr prutu výztuže
Pro posouzení kotevní délky se používají návrhové hodnoty (součinitelem upravené hodnoty) mezního smykového napětí soudržnosti fbd, uvedené ve zvolených návrhových normách EN 1992-1-1 nebo ACI 318-19. Zpevnění plastické větve se ve výchozím nastavení počítá jako Gb/105.
Kotevní pružina
Zajištění kotevních konců prutů výztuže (tj. ohyby, háky, smyčky…), které splňuje požadavky návrhových norem, umožňuje snížit základní kotevní délku prutů (lb,net) o určitý součinitel β (dále označovaný jako „součinitel kotvení“). Návrhová hodnota kotevní délky (lb) se potom vypočítá takto:
Zamýšlené snížení lb,net odpovídá aktivaci prutu výztuže na jeho konci při procentu jeho maximální únosnosti daném redukčním součinitelem kotvení, jak ukazuje obr. 15a.
Snížení kotevní délky je v modelu metodou konečných prvků zahrnuto pomocí pružiny na konci prutu (obr. 15), která je definována konstitutivním modelem na obr. 15b. Maximální síla přenášená touto pružinou (Fau) je:
kde :
β součinitel kotvení podle typu kotvení,
As průřezová plocha prutu výztuže,
fyd návrhová hodnota (součinitelem upravená hodnota) meze kluzu výztuže.


