Projektowanie i ocena elementów betonowych są zwykle wykonywane na poziomie przekroju (element 1D) lub punktu (element 2D). Procedura ta jest opisana we wszystkich normach projektowania konstrukcji, np. w (EN 1992-1-1 lub ACI 318-19) i jest stosowana w codziennej praktyce inżynierskiej. Nie zawsze jednak wiadomo lub przestrzega się tego, że procedura ta jest dopuszczalna tylko w obszarach, w których obowiązuje hipoteza Bernoulliego-Naviera o płaskim rozkładzie odkształceń (tzw. strefy B). Miejsca, w których hipoteza ta nie obowiązuje, nazywane są strefami nieciągłości lub strefami zaburzonymi (strefy D). Przykłady stref B i D elementów 1D przedstawiono na (Rys. 1). Są to np. obszary podparcia, miejsca przyłożenia obciążeń skupionych, miejsca nagłej zmiany przekroju, otwory itp. Podczas projektowania konstrukcji betonowych spotykamy wiele innych stref nieciągłości, takich jak ściany, przepony mostowe, wsporniki itp.
W przeszłości do wymiarowania stref nieciągłości stosowano półempiryczne reguły projektowe. Na szczęście w ciągu ostatnich dziesięcioleci reguły te zostały w dużej mierze zastąpione modelami Strut-and-tie (Schlaich et al., 1987) oraz polami naprężeń (Marti 1985), które są ujęte w obowiązujących normach projektowych i często stosowane przez projektantów. Modele te są spójne mechanicznie i stanowią skuteczne narzędzia. Należy zauważyć, że pola naprężeń mogą być ogólnie ciągłe lub nieciągłe, a modele Strut-and-tie są szczególnym przypadkiem nieciągłych pól naprężeń.
Pomimo rozwoju narzędzi obliczeniowych w ostatnich dziesięcioleciach modele Strut-and-tie są nadal w zasadzie stosowane jako obliczenia ręczne. Ich zastosowanie w rzeczywistych konstrukcjach jest żmudne i czasochłonne, ponieważ wymaga iteracji oraz uwzględnienia kilku przypadków obciążenia. Ponadto metoda ta nie nadaje się do weryfikacji kryteriów stanu granicznego użytkowalności (odkształcenia, szerokości rys itp.).
Zainteresowanie inżynierów konstruktorów niezawodnym i szybkim narzędziem do projektowania stref nieciągłości doprowadziło do decyzji o opracowaniu nowej Compatible Stress Field Method, czyli metody komputerowo wspomaganego projektowania z wykorzystaniem pól naprężeń, która umożliwia automatyczne projektowanie i ocenę betonowych elementów konstrukcyjnych poddanych obciążeniu w płaszczyźnie.
Compatible Stress Field Method (CSFM) jest ciągłą metodą analizy pól naprężeń opartą na MES, w której klasyczne rozwiązania pól naprężeń są uzupełnione o rozważania kinematyczne, tzn. stan odkształcenia jest oceniany w całej konstrukcji. Dzięki temu efektywna wytrzymałość betonu na ściskanie może być obliczana automatycznie na podstawie stanu odkształcenia poprzecznego, w sposób podobny do analiz pól ściskania uwzględniających compression softening (Vecchio i Collins 1986; Kaufmann i Marti 1998) oraz metody EPSF (Fernández Ruiz i Muttoni 2007). Ponadto CSFM uwzględnia tension stiffening, zapewniając elementom realistyczne sztywności, i obejmuje wszystkie zalecenia norm projektowych (w tym aspekty stanu granicznego użytkowalności i zdolności do odkształceń), które nie były konsekwentnie uwzględniane we wcześniejszych podejściach. CSFM wykorzystuje powszechne jednoosiowe prawa konstytutywne podane w normach projektowych dla betonu i zbrojenia. Są one znane na etapie projektowania, co pozwala na zastosowanie metody częściowych współczynników bezpieczeństwa. Dzięki temu projektanci nie muszą podawać dodatkowych, często arbitralnych właściwości materiałowych, które są zazwyczaj wymagane w nieliniowych analizach MES, co czyni tę metodę doskonale przydatną w praktyce inżynierskiej.
Aby promować stosowanie komputerowo wspomaganych pól naprężeń przez inżynierów konstruktorów, metody te powinny być wdrażane w przyjaznych dla użytkownika środowiskach programowych. W tym celu CSFM zostało zaimplementowane w IDEA StatiCa Detail; nowym, przyjaznym dla użytkownika oprogramowaniu komercyjnym opracowanym wspólnie przez ETH Zurich oraz firmę programistyczną IDEA StatiCa w ramach projektu DR-Design Eurostars-10571.
