5.5 Használhatósági határállapot vizsgálatok

A használhatósági vizsgálatokat a feszültségkorlátozásra, a repedéstágasság-korlátozásra és az alakváltozási határértékekre vonatkozóan végezzük el. A feszültségeket a betonban és a vasalási elemekben az ACI 318-19 szerint ellenőrizzük, a Teherbírásra megadott módszerhez hasonló módon.

Feszültségkorlátozás

Az U és T osztályú feszített szerkezeti elemek esetén ellenőrizni kell a megengedett beton nyomófeszültségeket szolgálati teher esetén. A R24.5.2.1 táblázat alapján a repedettnek feltételezett beton esetén nincs szükség feszültségkorlátozási ellenőrzésre. A felhasználónak a feszített szerkezeti elem osztályát a design member beállításokban kell megadnia.

$$\textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 53\qquad Feszített hajlított szerkezeti elem osztályának kiválasztása}}}$$

Az átmeneti terheknek kitett szerkezeti elemek megengedett nyomófeszültségét az ACI 318-19 24.5.4.1 szakasza 0.6f_c'-ként határozza meg. A 0.45f_c' nyomófeszültség-korlátot azért állapították meg, hogy csökkentsék az ismétlődő terhelések miatti feszített beton szerkezeti elemek tönkremenetelének valószínűségét. Ez a korlát a túlzott kúszási alakváltozás megakadályozására is elfogadhatónak bizonyult. Nagyobb feszültségértékeknél a kúszási alakváltozás hajlamos gyorsabban növekedni a terhelés növekedésével.

A beton nyomófeszültségét a végeselem-analízisből a használhatósági vizsgálatra kapott maximális főnyomófeszültség f_c = σ_c2 és a 24.5.4.1 táblázat alapján meghatározott határértéke közötti aránnyal értékeljük.

$$\textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 54\qquad Beton nyomófeszültség-határértékek szolgálati terhek esetén}}}$$

Az alkalmazásban az Feszítés plusz tartós teher hosszú távú kombinációként, a Feszítés plusz teljes teher pedig rövid távú kombinációként kezelt.

Alakváltozás

A kiválasztott kombinációtípus (hosszú távú vagy rövid távú) alapján hosszú távú vagy rövid távú alakváltozást értékelünk. A maximálisan megengedett alakváltozás értékét a felhasználónak kell meghatároznia, és azt az ACI 138-19 24.2. szakasza szerint kell figyelembe venni. 

$$\textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 55\qquad Maximálisan megengedett alakváltozás értéke}}}$$

Az alkalmazásban lehetőség van az önsúlyból származó Δ_DL és a hasznos teherből származó Δ_LL alakváltozás külön megjelenítésére, valamint a teljes (önsúly+hasznos teher) alakváltozás Δ_Tot megjelenítésére, mindezt az alakváltozott alak megjelenítésével egyidejűleg.

A levágott végeken az alakváltozások nem ellenőrizhetők.

Repedéstágasság

A repedéstágasságokat és a repedésirányokat rövid távú vagy hosszú távú használhatósági kombinációkra számítjuk ki. Mivel az ACI nem ír elő közvetlenül repedéstágasság-korlátokat, a felhasználónak meg kell adnia egy megengedett repedéstágasság-határértéket w_lim.

Az ellenőrzések a következő formában jelennek meg:

$$\frac{w}{w_{lim}}$$

ahol:

w         a végeselem-analízissel számított rövid vagy hosszú távú repedéstágasság,

w_lim     a felhasználó által meghatározott repedéstágasság-határérték.

Az alkalmazásban használt repedéstágasság-számítási módszer, amelyet ez a dokumentum is részletesebben ismertet, az ACI 224R-01 szabvánnyal összhangban van. Ezért lehetőség van az ACI 224R-01 4.1 táblázatának használatára a repedéstágasság határértékének meghatározásához.

$$\textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 56\qquad Elfogadható repedéstágasságok vasbeton esetén szolgálati teher mellett}}}$$

A repedéstágasságok kiszámítására két módszer létezik (stabilizált és nem stabilizált repedésképződés). Az általános esetben (stabilizált repedésképződés) a repedéstágasságot a vasalási rudak 1D elemein történő alakváltozás-integrálással számítjuk. A repedés irányát ezután a vasalás adott 1D végeselemének középpontjához legközelebbi három (2D beton elem) integrációs pontból számítjuk. Bár ez a repedésirányok számítási módszere nem felel meg a repedések valós helyzetének, mégis olyan reprezentatív értékeket ad, amelyek a vasalási rúd helyén a szabvány által előírt repedéstágasság-értékekkel összehasonlítható repedéstágasság-eredményekhez vezetnek.