5.5 Használhatósági vizsgálatok

A használhatósági vizsgálatok a feszültséghatárolásra, a repedéstágasságra és a lehajlási határértékekre terjednek ki. A feszültségeket a beton- és vasaláselemekben az ACI 318-19 szerint ellenőrizzük, a teherbírási vizsgálatnál megadotthoz hasonló módon.

Feszültséghatárolás

A megengedett betonnyomó feszültségeket használati teher esetén a U és T osztályú feszített szerkezeti elemeknél kell igazolni. A Table R24.5.2.1 alapján a repedtnek feltételezett betonnál nem szükséges feszültséghatárolási vizsgálat. A felhasználónak a feszített szerkezeti elem osztályát a méretezett szerkezeti elem beállításaiban kell megadnia.

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

A tranziens teherrel terhelt szerkezeti elemek megengedett nyomófeszültségét az ACI 318-19 24.5.4.1 pontja 0.6f_c' értékben határozza meg. A 0.45f_c' nyomófeszültség-határt azért vezették be, hogy csökkentsék az ismétlődő terhek miatti feszített betonelemek tönkremenetelének valószínűségét. Ez a határérték megfelelőnek tűnt a túlzott kúszási alakváltozás megelőzésére is. Nagyobb feszültségértékeknél a kúszási alakváltozások a feszültség növekedésével gyorsabban nőnek.

A nyomott beton feszültségét a használhatósági határállapotra végeselem-analízissel kapott maximális főnyomófeszültség f_c = σ_c2 és a Table 24.5.4.1 alapján megadott határérték hányadosaként értékeljük.

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

Az alkalmazásban a Feszítés plusz tartós teher hosszú távú kombinációnak, a Feszítés plusz teljes teher pedig rövid távú kombinációnak minősül.

Lehajlás

A kiválasztott kombináció típusa (hosszú vagy rövid távú) alapján vagy a hosszú távú, vagy a rövid távú lehajlást értékeljük. A megengedett legnagyobb lehajlás értékét a felhasználónak kell meghatároznia, és az ACI 138-19 24.2 pontjával összhangban kell figyelembe vennie. 

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

Az alkalmazásban külön megjeleníthető az állandó teherből származó Δ_DL és az esetleges teherből származó Δ_LL lehajlás, valamint a teljes Δ_Tot lehajlás (állandó+esetleges teher), miközben az alakváltozott alak is látható.

A levágott végeknél a lehajlás nem ellenőrizhető.

Repedéstágasság

A repedéstágasságot és a repedések irányát rövid vagy hosszú távú használhatósági kombinációkra számítjuk. Mivel az ACI nem ír elő közvetlenül határértéket a repedéstágasságra, a felhasználónak kell megadnia a w_lim határrepedéstágasságot.

A vizsgálatok eredményét a következő módon adjuk meg:

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

ahol:

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

w_lim     a felhasználó által megadott repedéstágassági határérték.

Az alkalmazásban használt, e dokumentumban részletesebben is ismertetett repedéstágasság-számítási módszer az ACI 224R-01 szabványnak felel meg. Ezért a repedéstágasság határértékének meghatározásához használható az ACI 224R-01 Table 4.1 táblázata.

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

A repedéstágasság számítására két mód van (stabilizált és nem stabilizált repedezés). Általános esetben (stabilizált repedezés) a repedéstágasságot a vasalórudak 1D elemein az alakváltozások integrálásával számítjuk. A repedés irányát ezután a 2D betonelemek három legközelebbi integrálási pontjából számítjuk (az adott 1D végeselemű vasalás középpontjától mérve). Bár a repedésirányok számításának ez a módja nem felel meg a repedések tényleges helyzetének, mégis reprezentatív értékeket ad, amelyek olyan repedéstágassági eredményekhez vezetnek, amelyek a vasalórúd helyén összevethetők a szabványban előírt repedéstágassági értékekkel.