Gebrauchstauglichkeitsnachweise werden für Spannungsbegrenzung, Rissbreite und Durchbiegungsgrenzen durchgeführt. Spannungen werden in Beton- und Bewehrungselementen gemäß ACI 318-19 auf ähnliche Weise wie für die Tragfähigkeit überprüft.
Spannungsbegrenzung
Zulässige Betondruckspannungen unter Gebrauchslast sind für vorgespannte Bauteile der Klasse U und T nachzuweisen. Gemäß Tabelle R24.5.2.1 ist kein Spannungsbegrenzungsnachweis für Beton erforderlich, der als gerissen angenommen wird. Der Benutzer muss die Klasse des vorgespannten Bauteils in den Bemessungsbauteileinstellungen festlegen.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 53\qquad Prestressed flexural member class selection}}}\]
Die zulässige Druckspannung für Bauteile unter veränderlichen Lasten wird durch ACI 318-19 24.5.4.1 mit 0,6fc' festgelegt. Der Druckspannungsgrenzwert von 0,45fc' wurde eingeführt, um die Versagenswahrscheinlichkeit vorgespannter Betonbauteile infolge wiederholter Belastung zu verringern. Dieser Grenzwert erschien auch sinnvoll, um übermäßige Kriechverformungen auszuschließen. Bei höheren Spannungswerten nehmen die Kriechdehnungen mit zunehmender Spannung schneller zu.
Die Betondruckspannung wird als Verhältnis zwischen der maximalen Hauptdruckspannung fc = σc2 aus der FE-Analyse für die Gebrauchstauglichkeit und dem Grenzwert bewertet, der auf Grundlage von Tabelle 24.5.4.1 festgelegt wird.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 54\qquad Concrete compressive stress limits at service loads}}}\]
In der Anwendung wird Vorspannung plus Dauerlast als Langzeitkombination und Vorspannung plus Gesamtlast als Kurzzeitkombination behandelt.
Durchbiegung
Abhängig vom gewählten Kombinationstyp (Langzeit oder Kurzzeit) wird entweder die Langzeit- oder die Kurzzeitdurchbiegung ausgewertet. Der maximal zulässige Durchbiegungswert ist vom Benutzer festzulegen und gemäß ACI 138-19 24.2 zu berücksichtigen.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 55\qquad Maximum allowable deflection value}}}\]
In der Anwendung können die Durchbiegungen aus Eigengewicht ΔDL und Nutzlast ΔLL separat sowie die Gesamtdurchbiegung ΔTot (Eigengewicht + Nutzlast) angezeigt werden, jeweils zusammen mit der verformten Gestalt.
Durchbiegungen an abgeschnittenen Enden können nicht nachgewiesen werden.
Rissbreite
Rissbreiten und Rissrichtungen werden für Gebrauchstauglichkeits-Kurzzeitkombinationen oder Langzeitkombinationen berechnet. Da ACI keine direkten Grenzrissbreiten vorschreibt, muss der Benutzer eine Grenzrissbreite wlim festlegen.
Die Nachweise werden wie folgt dargestellt:
\[\frac{w}{w_{lim}}\]
wobei:
w Kurzzeit- oder Langzeit-Rissbreite, berechnet durch FE-Analyse,
wlim vom Benutzer definierter Grenzwert der Rissbreite.
Die in der Anwendung verwendete Methode zur Berechnung der Rissbreiten, die auch in diesem Dokument ausführlicher beschrieben wird, entspricht ACI 224R-01. Es ist daher möglich, Tabelle 4.1 aus ACI 224R-01 zur Bestimmung des Grenzwerts der Rissbreiten zu verwenden.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 56\qquad Reasonable crack widths for reinforced concrete under service load}}}\]
Es gibt zwei Methoden zur Berechnung von Rissbreiten (stabilisierte und nicht stabilisierte Rissbildung). Im allgemeinen Fall (stabilisierte Rissbildung) wird die Rissbreite durch Integration der Dehnungen an 1D-Elementen der Bewehrungsstäbe berechnet. Die Rissrichtung wird dann aus den drei nächstgelegenen (vom Mittelpunkt des jeweiligen 1D-Finite-Elements der Bewehrung) Integrationspunkten der 2D-Betonelemente berechnet. Obwohl dieser Ansatz zur Berechnung der Rissrichtungen nicht der tatsächlichen Lage der Risse entspricht, liefert er dennoch repräsentative Werte, die zu Rissbreitenergebnissen führen, die mit den normativ geforderten Rissbreitenwerten an der Position des Bewehrungsstabs verglichen werden können.