4.5 Használhatósági határállapot vizsgálata

Az SLS vizsgálatokat a feszültségkorlátozásra, a repedéstágasságra és a lehajlási határértékekre végezzük el. A feszültségeket a beton- és vasalás elemekben az EN 1992-1-1 szerint ellenőrizzük, az ULS-nél leírtakhoz hasonló módon.

Feszültségkorlátozás

A betonban fellépő nyomófeszültséget korlátozni kell a hosszirányú repedések elkerülése érdekében. Az EN 1992-1-1 7.2 (2) szerint hosszirányú repedések alakulhatnak ki, ha a feszültségszint a terhek karakterisztikus kombinációja esetén meghaladja a k₁f_ck értéket. A beton nyomófeszültségét a használhatósági határállapotokra végzett végeselemes (FE) analízisből kapott maximális főnyomófeszültség (σ_c = σ_c2 ) és a σ_c,lim határérték hányadosaként értékeljük. Ekkor:

$$\frac{σ_{c}}{σ_{c,lim}}$$

$$σ_{c,lim} = k_1\cdot f_{ck}$$

ahol:

f_ck        a beton karakterisztikus hengerszilárdsága,

k₁         =0,6.

Ha a betonban a kvázi-állandó teherkombináció alatt fellépő feszültség kisebb, mint k₂f_ck az EN 1992-1-1 7.2(3) szerint, lineáris kúszás feltételezhető. Ha a betonban fellépő feszültség meghaladja a k₂f_ck értéket, nemlineáris kúszást kell figyelembe venni (lásd EN 1992-1-1 3.1.4). Az IDEA StatiCa Detail programban csak az EN 1992-1-1 3.1.4 (3) szerinti lineáris kúszás feltételezhető (lásd Anyagmodellek (EN)).

Feltételezhető, hogy az elfogadhatatlan repedezettség vagy deformáció elkerülhető, ha a terhek karakterisztikus kombinációja esetén a vasalás húzófeszültsége nem haladja meg a k₃f_yk értéket (EN 1992-1-1 7.2 (5)). A vasalás szilárdsági ellenőrzését a repedéseknél a vasalásban fellépő feszültség (σ_s = σ_sr) és az előírt σ_s,lim határérték hányadosaként értékeljük:

$$\frac{σ_{s}}{σ_{s,lim}}$$

$$σ_{s,lim} =  k_3\cdot f_{yk}$$

ahol:

f_yk        a vasalás folyáshatára,

k₃        =0,8.

Lehajlás

A lehajlások csak falakra, illetve izosztatikus (statikailag határozott) vagy hiperstatikus (statikailag határozatlan) gerendákra vizsgálhatók. Ezekben az esetekben a lehajlások abszolút értékét vesszük figyelembe (a terhelés előtti kiindulási állapothoz viszonyítva), a lehajlások megengedett legnagyobb értékét pedig a felhasználónak kell megadnia. A levágott végeknél a lehajlások nem ellenőrizhetők, mivel ezek lényegében instabil szerkezetek, ahol az egyensúlyt a végerők hozzáadásával biztosítjuk, ezért a lehajlások nem reálisak. A rövid távú u_z,st vagy a hosszú távú u_z,lt lehajlás kiszámítható, és ellenőrizhető a felhasználó által megadott határértékekkel szemben:

$$\frac{u_ z}{u_{z,lim}}$$

ahol:

u_z         az FE analízissel számított rövid vagy hosszú távú lehajlás,

u_z,lim    a lehajlás felhasználó által megadott határértéke.

Repedéstágasság

A repedéstágasságokat és a repedések irányát csak a hosszú távú hatásokra számítjuk (E_c,eff alkalmazásával), azokra a kombinációkra, amelyeknél a repedéstágasság értékelése engedélyezett. Az Eurocode szerinti, a felhasználó által megadott határértékeken alapuló ellenőrzéseket a következőképpen adjuk meg:

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

ahol:

w         az FE analízissel számított repedéstágasság,

w_lim     a repedéstágasság felhasználó által megadott határértéke.

A repedéstágasság számításának két módja van (stabilizált és nem stabilizált repedezettség). Általános esetben (stabilizált repedezettség) a repedéstágasságot a betonacél rudak 1D elemein az alakváltozások integrálásával számítjuk. A repedés irányát ezután a 2D betonelemek három legközelebbi integrációs pontjából számítjuk (az adott 1D vasalás végeselem középpontjától mérve). Bár a repedések irányának ez a számítási módja nem felel meg a repedések tényleges helyzetének, mégis reprezentatív értékeket ad, amelyek olyan repedéstágasság-eredményekhez vezetnek, amelyek a betonacél rúd helyén összehasonlíthatók a szabvány által előírt repedéstágasság-értékekkel.