5.5 Controles bruikbaarheidsgrenstoestand (BGT)

Controles op de bruikbaarheidsgrenstoestand worden uitgevoerd voor spanningsbeperking, scheurwijdte en doorbuigingsgrenzen. Spanningen worden gecontroleerd in beton- en wapeningselementen volgens ACI 318-19, op een vergelijkbare manier als gespecificeerd voor de Sterkte.

Spanningsbeperking

Toelaatbare drukspanningen in beton bij gebruikslast moeten worden gecontroleerd voor voorgespannen staven van Klasse U en T. Op basis van Tabel R24.5.2.1 is er geen controle op spanningsbeperking vereist voor beton dat als gescheurd wordt beschouwd. De gebruiker moet de klasse van de voorgespannen staaf instellen in de instellingen van de rekenstaaf.

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

De toelaatbare drukspanning voor staven die aan tijdelijke belastingen zijn onderworpen, wordt in ACI 318-19 24.5.4.1 gespecificeerd als 0.6f_c'. De drukspanningsgrens van 0.45f_c' is vastgesteld om de kans op bezwijken van voorgespannen betonnen staven als gevolg van herhaalde belastingen te verkleinen. Deze grens leek ook redelijk om overmatige kruipvervorming te voorkomen. Bij hogere spanningswaarden nemen kruiprekken doorgaans sneller toe naarmate de aangebrachte spanning toeneemt.

De drukspanning in het beton wordt geëvalueerd als de verhouding tussen de maximale hoofddrukspanning f_c = σ_c2 verkregen uit de EEM-analyse voor bruikbaarheid en de grenswaarde, die is vastgesteld op basis van Tabel 24.5.4.1.

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

In de applicatie wordt Voorspanning plus blijvende belasting behandeld als een langetermijncombinatie, en Voorspanning plus totale belasting als een kortetermijncombinatie.

Doorbuiging

Op basis van het geselecteerde combinatietype (langetermijn of kortetermijn) wordt ofwel de langetermijn- ofwel de kortetermijndoorbuiging geëvalueerd. De maximaal toelaatbare doorbuigingswaarde moet door de gebruiker worden bepaald en moet in overeenstemming zijn met ACI 138-19 24.2. 

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

In de applicatie is het mogelijk om de doorbuigingen door eigen gewicht Δ_DL en veranderlijke belasting Δ_LL afzonderlijk weer te geven, evenals de totale doorbuiging Δ_Tot (blijvend+veranderlijk), terwijl tegelijkertijd de vervormde vorm wordt weergegeven.

Doorbuigingen bij afgesneden uiteinden kunnen niet worden gecontroleerd.

Scheurwijdte

Scheurwijdtes en scheurrichtingen worden berekend voor kortetermijn- of langetermijncombinaties voor de bruikbaarheidsgrenstoestand. Aangezien ACI geen grenswaarden voor scheurwijdtes rechtstreeks voorschrijft, moet de gebruiker een grenswaarde voor de scheurwijdte w_lim opgeven.

De controles worden als volgt weergegeven:

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

waarbij:

w         kortetermijn- of langetermijnscheurwijdte berekend door EEM-analyse,

w_lim     grenswaarde van de scheurwijdte gedefinieerd door de gebruiker.

De methode voor het berekenen van scheurwijdtes die in de applicatie wordt gebruikt, en die in dit document ook in meer detail wordt beschreven, is in overeenstemming met ACI 224R-01. Het is daarom mogelijk om ACI 224R-01 Tabel 4.1 te gebruiken om de grenswaarde van scheurwijdtes te bepalen.

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

Er zijn twee manieren om scheurwijdtes te berekenen (gestabiliseerde en niet-gestabiliseerde scheurvorming). In het algemene geval (gestabiliseerde scheurvorming) wordt de scheurwijdte berekend door de rekken op 1D-elementen van wapeningsstaven te integreren. De scheurrichting wordt vervolgens berekend vanuit de drie dichtstbijzijnde (vanaf het middelpunt van het gegeven 1D eindige-elementensegment van de wapening) integratiepunten van 2D-betonelementen. Hoewel deze benadering voor het berekenen van de scheurrichtingen niet overeenkomt met de werkelijke positie van de scheuren, levert deze nog steeds representatieve waarden op die leiden tot scheurwijdteresultaten die vergeleken kunnen worden met de door de norm vereiste scheurwijdtewaarden op de positie van de wapeningsstaaf.