Do chỉ xét đến tương tác nền – kết cấu mà không đi sâu vào phân tích nền móng, đề tài lựa chọn kết cấu móng nông và đất nền áp dụng trong không gian 2D. Mô hình dầm trên nền phi tuyến Winkler (BNWF – Beam-on-Nonlinear-Winkler-Foundation) được sử dụng để phân tích.
Trong phần mềm Opensees, kết cấu móng nông trong không gian 2D được xem như phần tử dầm đàn hồi và được khai báo bằng phần tử “elasticBeamColumn”. Tại vị trí mỗi nút phần tử có 3 bậc tự do đại diện cho tải trọng, biến dạng theo phương ngang, phương đứng, góc xoay và được chống đỡ bởi các lò xo phi tuyến riêng biệt. Các lò xo này được khai báo bằng phần tử “zeroLength Element”. Để mô phỏng phản ứng phi tuyến của lò xo và phản ứng của đất nền tác dụng lên kết cấu móng nông một cách
chính xác trong quá trình chịu lực, mô hình vật liệu QzSimple2, PySimple2, TzSimple2 được gán vào các phần tử lò xo. Các mô hình này được phát triển từ các mô hình vật liệu ban đầu: QzSimple1, PySimple1, TzSimple1 thông qua kết quả thí nghiệm thực tế của Raychowdhury, P. (2008).
Hình 1.9. Mô hình tương tác đặc trưng giữa cọc và đất Raychowdhury, P. (2008).
Vì những mô hình vật liệu này được thiết lập ban đầu để chuyên cho việc mô phỏng phản ứng của cọc theo phương dọc và phương ngang cọc(Hình 1.9) nên tên gọi Qz, Py, Tz của các vật liệu được gán vào lò xo dựa trên hệ trục tọa độ của cọc.
Mô hình vật liệu QzSimple2 mô phỏng phản ứng của đất nền tác dụng lên móng đơn khi chịu tải trọng theo phương đứng. Mô hình vật liệu PySimple2 mô phỏng phản ứng của đất nền tác dụng lên móng đơn theo phương ngang do áp lực bị động của đất nền gây ra. Mô hình vật liệu TzSimple2 mô phỏng phản ứng của đất nền tác dụng lên móng đơn theo phương ngang do ma sát giữa đất nền và đáy móng gây ra. Đặc trưng mô hình và các đặc tính vật liệu sẽ được trình bày chi tiết ở Chương II.