5.5 Verificări la starea limită de serviciu

Verificările la starea limită de serviciu se efectuează pentru limitarea tensiunilor, deschiderea fisurilor și limitele săgeții. Tensiunile se verifică în beton și în elementele de armătură conform ACI 318-19, similar cu cele specificate pentru verificarea la rezistență.

Limitarea tensiunilor

Tensiunile admisibile de compresiune din beton la încărcările de serviciu se verifică pentru elementele precomprimate din clasele U și T. Conform Tabelului R24.5.2.1, nu este necesară verificarea limitării tensiunilor pentru betonul considerat fisurat. Utilizatorul trebuie să stabilească clasa elementului precomprimat în setările elementului de calcul.

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

Tensiunea admisibilă de compresiune pentru elementele supuse la încărcări tranzitorii este specificată în ACI 318-19 24.5.4.1 ca 0.6f_c'. Limita tensiunii de compresiune de 0.45f_c' a fost stabilită pentru a reduce probabilitatea de cedare a elementelor din beton precomprimat sub încărcări repetate. Această limită a părut, de asemenea, rezonabilă pentru a evita deformațiile excesive din curgere lentă. La valori mai mari ale tensiunii, deformațiile din curgere lentă tind să crească mai rapid odată cu creșterea tensiunii aplicate.

Tensiunea din beton la compresiune se evaluează ca raport între tensiunea principală maximă de compresiune f_c = σ_c2 obținută din analiza cu elemente finite pentru starea limită de serviciu și valoarea limită, stabilită pe baza Tabelului 24.5.4.1.

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

În aplicație, precomprimarea plus încărcarea de lungă durată este tratată ca o combinație de lungă durată, iar precomprimarea plus încărcarea totală ca o combinație de scurtă durată.

Săgeata

În funcție de tipul de combinație selectat (de lungă durată sau de scurtă durată), se evaluează săgeata de lungă durată sau cea de scurtă durată. Valoarea maximă admisibilă a săgeții trebuie stabilită de utilizator și trebuie considerată conform ACI 138-19 24.2. 

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

În aplicație, este posibil să se afișeze separat săgețile din încărcarea permanentă Δ_DL și din încărcarea utilă Δ_LL, precum și săgeata totală Δ_Tot (permanentă + utilă), afișând în același timp forma deformată.

Săgețile la capetele tăiate nu pot fi verificate.

Deschiderea fisurilor

Deschiderea și orientarea fisurilor se calculează pentru combinațiile de scurtă durată sau de lungă durată la starea limită de serviciu. Deoarece ACI nu prescrie direct limite pentru deschiderea fisurilor, utilizatorul trebuie să specifice o deschidere limită a fisurilor w_lim.

Verificările sunt prezentate astfel:

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

unde:

w         deschiderea fisurilor de scurtă sau de lungă durată, calculată prin analiza cu elemente finite,

w_lim     valoarea limită a deschiderii fisurilor, definită de utilizator.

Metoda de calcul al deschiderii fisurilor utilizată în aplicație, descrisă mai detaliat și în acest document, este conformă cu ACI 224R-01. Prin urmare, este posibil să se utilizeze Tabelul 4.1 din ACI 224R-01 pentru a determina valoarea limită a deschiderii fisurilor.

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

Există două moduri de calcul al deschiderii fisurilor (fisurare stabilizată și nestabilizată). În cazul general (fisurare stabilizată), deschiderea fisurii se calculează prin integrarea deformațiilor pe elementele 1D ale barelor de armătură. Direcția fisurii se calculează apoi din cele mai apropiate trei puncte de integrare (față de centrul elementului finit 1D de armătură considerat) ale elementelor 2D de beton. Deși această abordare a calculului direcțiilor fisurilor nu corespunde poziției reale a fisurilor, ea oferă totuși valori reprezentative, care conduc la rezultate ale deschiderii fisurilor ce pot fi comparate cu valorile deschiderii fisurilor impuse de cod, în poziția barei de armătură.