Proiectarea și verificarea elementelor din beton se realizează în mod obișnuit la nivel de secțiune (element 1D) sau punctual (element 2D). Această procedură este descrisă în toate standardele de proiectare structurală, de exemplu în (EN 1992-1-1 sau ACI 318-19) și este utilizată în practica curentă a ingineriei structurale. Totuși, nu se cunoaște sau nu se respectă întotdeauna faptul că procedura este acceptabilă numai în zonele în care se aplică ipoteza Bernoulli-Navier a distribuției plane a deformațiilor (denumite zone B). Locurile în care această ipoteză nu se aplică se numesc zone de discontinuitate sau zone perturbate (zone D). Exemple de zone B și D pentru elementele 1D sunt prezentate în (Fig. 1). Acestea sunt, de exemplu, zonele de reazem, zonele în care se aplică forțe concentrate, locurile în care apare o schimbare bruscă a secțiunii transversale, golurile etc. La proiectarea structurilor din beton întâlnim numeroase alte zone D, cum ar fi pereții, diafragmele de pod, consolele etc.
În trecut, pentru dimensionarea zonelor de discontinuitate se utilizau reguli de proiectare semiempirice. Din fericire, aceste reguli au fost în mare parte înlocuite în ultimele decenii de modelele bielă-tiranți (Schlaich et al., 1987) și de câmpurile de tensiuni (Marti 1985), care sunt incluse în codurile de proiectare actuale și sunt utilizate frecvent de proiectanți în prezent. Aceste modele sunt instrumente puternice și coerente din punct de vedere mecanic. De reținut că, în general, câmpurile de tensiuni pot fi continue sau discontinue, iar modelele bielă-tiranți reprezintă un caz particular de câmpuri de tensiuni discontinue.
În ciuda evoluției instrumentelor de calcul în ultimele decenii, modelele bielă-tiranți sunt în continuare utilizate, în esență, ca metode de calcul manual. Aplicarea lor la structurile reale este anevoioasă și consumă mult timp, deoarece sunt necesare iterații și trebuie luate în considerare mai multe cazuri de încărcare. În plus, această metodă nu este adecvată pentru verificarea criteriilor de exploatare (deformații, deschiderea fisurilor etc.).
Interesul inginerilor structuriști pentru un instrument fiabil și rapid de proiectare a zonelor D a condus la decizia de a dezvolta noua Metodă a Câmpului de Tensiuni Compatibil, o metodă de proiectare asistată de calculator bazată pe câmpuri de tensiuni, care permite proiectarea și verificarea automată a elementelor structurale din beton solicitate în plan.
Metoda Câmpului de Tensiuni Compatibil (CSFM) este o metodă de analiză a câmpurilor de tensiuni continue, bazată pe EF, în care soluțiile clasice ale câmpurilor de tensiuni sunt completate cu considerații cinematice, adică starea de deformație este evaluată în întreaga structură. Astfel, rezistența efectivă la compresiune a betonului poate fi calculată automat pe baza stării de deformație transversală, într-un mod similar analizelor câmpului de compresiune care iau în considerare rezistența redusă a betonului comprimat (Vecchio și Collins 1986; Kaufmann și Marti 1998) și metodei EPSF (Fernández Ruiz și Muttoni 2007). În plus, CSFM ia în considerare participarea betonului întins, oferind elementelor rigidități realiste, și acoperă toate prevederile codurilor de proiectare (inclusiv aspectele privind exploatarea și capacitatea de deformare) care nu au fost abordate în mod consecvent de metodele anterioare. CSFM utilizează legile constitutive uniaxiale uzuale furnizate de standardele de proiectare pentru beton și armătură. Acestea sunt cunoscute în etapa de proiectare, ceea ce permite utilizarea metodei coeficienților parțiali de siguranță. Astfel, proiectanții nu trebuie să introducă proprietăți suplimentare ale materialelor, adesea arbitrare, așa cum sunt necesare de obicei în analizele EF neliniare, ceea ce face metoda perfect adecvată pentru practica inginerească.
Pentru a încuraja utilizarea câmpurilor de tensiuni asistate de calculator de către inginerii structuriști, aceste metode trebuie implementate în medii software ușor de utilizat. În acest scop, CSFM a fost implementată în IDEA StatiCa Detail; un nou software comercial ușor de utilizat, dezvoltat în comun de ETH Zurich și compania de software IDEA StatiCa în cadrul proiectului DR-Design Eurostars-10571.
