As verificações em estado limite de utilização são realizadas para limitação de tensões, largura de fissuras e limites de deformação. As tensões são verificadas nos elementos de betão e armadura de acordo com ACI 318-19, de forma semelhante à especificada para a Resistência.
Limitação de tensões
As tensões de compressão admissíveis no betão sob carga de serviço devem ser verificadas para elementos pré-esforçados das Classes U e T. Com base na Tabela R24.5.2.1, não é necessária verificação do limite de tensão para betão que se assume estar fendilhado. O utilizador deve definir a classe do elemento pré-esforçado nas definições do elemento de cálculo.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 53\qquad Prestressed flexural member class selection}}}\]
A tensão de compressão admissível para elementos sujeitos a cargas transitórias é especificada pela ACI 318-19 24.5.4.1 como 0.6fc'. O limite de tensão de compressão de 0.45fc' foi estabelecido para reduzir a probabilidade de rotura de elementos de betão pré-esforçado devido a cargas repetidas. Este limite também pareceu razoável para evitar deformações excessivas por fluência. Para valores de tensão mais elevados, as deformações por fluência tendem a aumentar mais rapidamente à medida que a tensão aplicada aumenta.
A tensão de compressão no betão é avaliada como o rácio entre a tensão principal máxima de compressão fc = σc2 obtida da análise por elementos finitos para a utilização e o valor limite, que é definido com base na Tabela 24.5.4.1.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 54\qquad Concrete compressive stress limits at service loads}}}\]
Na aplicação, Pré-esforço mais carga permanente é tratado como combinação de longa duração, e Pré-esforço mais carga total como combinação de curta duração.
Deformação
Com base no tipo de combinação selecionado (longa ou curta duração), é avaliada a deformação de longa ou curta duração, respetivamente. O valor máximo admissível de deformação deve ser determinado pelo utilizador e considerado de acordo com ACI 138-19 24.2.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 55\qquad Maximum allowable deflection value}}}\]
Na aplicação, é possível visualizar as deformações devidas à carga permanente ΔDL e à sobrecarga ΔLL separadamente, bem como a deformação total ΔTot (permanente+variável), exibindo simultaneamente a forma deformada.
As deformações nas extremidades aparadas não podem ser verificadas.
Largura de fissura
As larguras e orientações de fissuras são calculadas para combinações de utilização de curta ou longa duração. Uma vez que a ACI não prescreve diretamente larguras limite de fissura, o utilizador deve especificar uma largura limite de fissura wlim.
As verificações são apresentadas da seguinte forma:
\[\frac{w}{w_{lim}}\]
onde:
w largura de fissura de curta ou longa duração calculada pela análise por elementos finitos,
wlim valor limite da largura de fissura definido pelo utilizador.
O método de cálculo das larguras de fissura utilizado na aplicação, também descrito com mais detalhe neste documento, está em conformidade com ACI 224R-01. É, portanto, possível utilizar a Tabela 4.1 da ACI 224R-01 para determinar o valor limite das larguras de fissura.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 56\qquad Reasonable crack widths for reinforced concrete under service load}}}\]
Existem duas formas de calcular as larguras de fissura (fendilhação estabilizada e não estabilizada). No caso geral (fendilhação estabilizada), a largura de fissura é calculada integrando as deformações nos elementos 1D das armaduras. A direção da fissura é então calculada a partir dos três pontos de integração mais próximos (do centro do elemento finito 1D de armadura em questão) dos elementos 2D de betão. Embora esta abordagem para o cálculo das direções das fissuras não corresponda à posição real das fissuras, fornece ainda assim valores representativos que conduzem a resultados de largura de fissura comparáveis com os valores de largura de fissura exigidos pela norma na posição da armadura.