Les vérifications à l'état limite de service portent sur la limitation des contraintes, la largeur des fissures et les limites de flèche. Les contraintes sont vérifiées dans les éléments en béton et en ferraillage conformément à l'ACI 318-19, de manière similaire à celle spécifiée pour la résistance.
Limitation des contraintes
Les contraintes de compression admissibles dans le béton sous charge de service doivent être vérifiées pour les éléments précontraints de classe U et T. D'après le Tableau R24.5.2.1, aucune vérification de limitation des contraintes n'est requise pour le béton supposé fissuré. L'utilisateur doit définir la classe de l'élément précontraint dans les paramètres de l'élément de calcul.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 53\qquad Prestressed flexural member class selection}}}\]
La contrainte de compression admissible pour les éléments soumis à des charges transitoires est spécifiée par l'ACI 318-19 24.5.4.1 comme 0,6fc'. La limite de contrainte de compression de 0,45fc' a été établie pour réduire la probabilité de rupture des éléments en béton précontraint sous charges répétées. Cette limite semblait également raisonnable pour éviter une déformation excessive par fluage. Pour des valeurs de contrainte plus élevées, les déformations de fluage tendent à augmenter plus rapidement à mesure que la contrainte appliquée augmente.
La contrainte de compression dans le béton est évaluée comme le rapport entre la contrainte principale de compression maximale fc = σc2 obtenue par l'analyse par éléments finis pour la vérification à l'ELS et la valeur limite, définie d'après le Tableau 24.5.4.1.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 54\qquad Concrete compressive stress limits at service loads}}}\]
Dans l'application, Précontrainte plus charge permanente est traitée comme une combinaison à long terme, et Précontrainte plus charge totale comme une combinaison à court terme.
Flèche
En fonction du type de combinaison sélectionné (long terme ou court terme), la flèche à long terme ou à court terme est évaluée. La valeur de flèche admissible maximale doit être déterminée par l'utilisateur et doit être prise en compte conformément à l'ACI 138-19 24.2.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 55\qquad Maximum allowable deflection value}}}\]
Dans l'application, il est possible d'afficher séparément les flèches dues aux charges permanentes ΔDL et aux charges variables ΔLL, ainsi que la flèche totale ΔTot (permanente + variable), tout en affichant la déformée.
Les flèches aux extrémités réduites ne peuvent pas être vérifiées.
Largeur de fissure
Les largeurs et orientations des fissures sont calculées pour les combinaisons de service à court terme ou à long terme. Étant donné que l'ACI ne prescrit pas directement de largeurs de fissures limites, l'utilisateur doit spécifier une largeur de fissure limite wlim.
Les vérifications sont présentées comme suit :
\[\frac{w}{w_{lim}}\]
où :
w largeur de fissure à court ou long terme calculée par l'analyse par éléments finis,
wlim valeur limite de la largeur de fissure définie par l'utilisateur.
La méthode de calcul des largeurs de fissures utilisée dans l'application, également décrite plus en détail dans ce document, est conforme à l'ACI 224R-01. Il est donc possible d'utiliser le Tableau 4.1 de l'ACI 224R-01 pour déterminer la valeur limite des largeurs de fissures.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 56\qquad Reasonable crack widths for reinforced concrete under service load}}}\]
Il existe deux méthodes de calcul des largeurs de fissures (fissuration stabilisée et non stabilisée). Dans le cas général (fissuration stabilisée), la largeur de fissure est calculée en intégrant les déformations sur les éléments 1D des barres de ferraillage. La direction de la fissure est ensuite calculée à partir des trois points d'intégration les plus proches (du centre de l'élément fini 1D de ferraillage considéré) des éléments 2D en béton. Bien que cette approche du calcul des directions de fissures ne corresponde pas à la position réelle des fissures, elle fournit néanmoins des valeurs représentatives conduisant à des résultats de largeur de fissure comparables aux valeurs de largeur de fissure requises par la norme à la position de la barre de ferraillage.