5.5 การตรวจสอบสภาวะขีดจำกัดการใช้งาน

การประเมินสภาวะขีดจำกัดการใช้งานดำเนินการสำหรับการจำกัดความเค้น ความกว้างรอยแตก และขีดจำกัดการโก่งตัว ความเค้นจะถูกตรวจสอบในองค์ประกอบ Concrete และเหล็กเสริมตาม ACI 318-19 ในลักษณะที่คล้ายคลึงกับที่กำหนดไว้สำหรับ Strength

การจำกัดความเค้น

ความเค้นอัดของ Concrete ที่ยอมให้ภายใต้แรงกระทำใช้งานจะต้องได้รับการตรวจสอบสำหรับชิ้นส่วนอัดแรง Class U และ T ตาม Table R24.5.2.1 ไม่จำเป็นต้องตรวจสอบการจำกัดความเค้นสำหรับ Concrete ที่ถือว่าเกิดรอยแตกแล้ว ผู้ใช้จำเป็นต้องกำหนดประเภทของชิ้นส่วนอัดแรงในการตั้งค่าชิ้นส่วนออกแบบ

\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 53\qquad Prestressed flexural member class selection}}}\]

ความเค้นอัดที่ยอมให้สำหรับชิ้นส่วนที่รับแรงกระทำชั่วคราวถูกกำหนดโดย ACI 318-19 24.5.4.1 เป็น 0.6f_c'. ขีดจำกัดความเค้นอัด 0.45f_c' ถูกกำหนดขึ้นเพื่อลดความน่าจะเป็นของการวิบัติของชิ้นส่วน Concrete อัดแรงเนื่องจากแรงกระทำซ้ำ ขีดจำกัดนี้ยังดูเหมาะสมในการป้องกันการเสียรูปจากการคืบที่มากเกินไป ที่ค่าความเค้นสูงกว่านี้ ความเครียดจากการคืบมีแนวโน้มเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเมื่อความเค้นที่กระทำเพิ่มขึ้น

ความเค้นของ Concrete ในการรับแรงอัดจะถูกประเมินเป็นอัตราส่วนระหว่างความเค้นหลักอัดสูงสุด f_c = σ_c2 ที่ได้จากการวิเคราะห์ FE สำหรับสภาวะขีดจำกัดการใช้งาน และค่าขีดจำกัดที่กำหนดตาม Table 24.5.4.1

\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 54\qquad Concrete compressive stress limits at service loads}}}\]

ในแอปพลิเคชัน Prestress plus sustained load ถูกจัดการเป็นการรวมแรงระยะยาว และ Prestress plus total load เป็นการรวมแรงระยะสั้น

การโก่งตัว

ตามประเภทการรวมแรงที่เลือก (ระยะยาวหรือระยะสั้น) จะมีการประเมินการโก่งตัวระยะยาวหรือระยะสั้น ค่าการโก่งตัวสูงสุดที่ยอมให้จะต้องถูกกำหนดโดยผู้ใช้และพิจารณาตาม ACI 138-19 24.2. 

\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 55\qquad Maximum allowable deflection value}}}\]

ในแอปพลิเคชัน สามารถแสดงการโก่งตัวจากน้ำหนักบรรทุกคงที่ Δ_DL และน้ำหนักบรรทุกจร Δ_LL แยกกัน รวมถึงการโก่งตัวรวม Δ_Tot (คงที่+จร) พร้อมกับการแสดงรูปร่างที่เสียรูป

ไม่สามารถตรวจสอบการโก่งตัวที่ปลายที่ถูกตัดได้

ความกว้างรอยแตก

ความกว้างรอยแตกและทิศทางรอยแตกจะถูกคำนวณสำหรับการรวมแรงระยะสั้นหรือระยะยาวของสภาวะขีดจำกัดการใช้งาน เนื่องจาก ACI ไม่ได้กำหนดขีดจำกัดความกว้างรอยแตกโดยตรง ผู้ใช้จะต้องระบุความกว้างรอยแตกขีดจำกัด w_lim

การตรวจสอบจะนำเสนอดังนี้:

\[\frac{w}{w_{lim}}\]

โดยที่:

w         ความกว้างรอยแตกระยะสั้นหรือระยะยาวที่คำนวณโดยการวิเคราะห์ FE

w_lim     ค่าขีดจำกัดของความกว้างรอยแตกที่กำหนดโดยผู้ใช้

วิธีการคำนวณความกว้างรอยแตกที่ใช้ในแอปพลิเคชัน ซึ่งอธิบายไว้อย่างละเอียดในเอกสารนี้ด้วย เป็นไปตาม ACI 224R-01 ดังนั้นจึงสามารถใช้ ACI 224R-01 Table 4.1 เพื่อกำหนดค่าขีดจำกัดของความกว้างรอยแตกได้

\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 56\qquad Reasonable crack widths for reinforced concrete under service load}}}\]

มีสองวิธีในการคำนวณความกว้างรอยแตก (การแตกร้าวแบบเสถียรและไม่เสถียร) ในกรณีทั่วไป (การแตกร้าวแบบเสถียร) ความกว้างรอยแตกจะถูกคำนวณโดยการอินทิเกรตความเครียดบนองค์ประกอบ 1D ของเหล็กเสริม ทิศทางรอยแตกจะถูกคำนวณจากจุดอินทิเกรชันที่ใกล้ที่สุดสามจุด (จากจุดศูนย์กลางของ finite element 1D ของเหล็กเสริมที่กำหนด) ขององค์ประกอบ Concrete 2D แม้ว่าวิธีการคำนวณทิศทางรอยแตกนี้จะไม่สอดคล้องกับตำแหน่งจริงของรอยแตก แต่ก็ยังให้ค่าที่เป็นตัวแทนซึ่งนำไปสู่ผลลัพธ์ความกว้างรอยแตกที่สามารถเปรียบเทียบกับค่าความกว้างรอยแตกที่กำหนดโดยมาตรฐานที่ตำแหน่งของเหล็กเสริมได้