Oceny stanu granicznego użytkowalności przeprowadzane są dla ograniczenia naprężeń, szerokości rys oraz ugięć. Naprężenia sprawdzane są w elementach betonowych i zbrojeniu zgodnie z ACI 318-19 w sposób analogiczny do określonego dla stanu granicznego nośności.
Ograniczenie naprężeń
Dopuszczalne naprężenia ściskające w betonie przy obciążeniu eksploatacyjnym należy weryfikować dla elementów sprężonych klasy U i T. Na podstawie Tabeli R24.5.2.1, nie jest wymagane sprawdzenie ograniczenia naprężeń dla betonu, który przyjmuje się jako zarysowany. Użytkownik musi ustawić klasę elementu sprężonego w ustawieniach elementu projektowego.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 53\qquad Prestressed flexural member class selection}}}\]
Dopuszczalne naprężenie ściskające dla elementów poddanych obciążeniom chwilowym jest określone przez ACI 318-19 24.5.4.1 jako 0.6fc'. Limit naprężeń ściskających wynoszący 0.45fc' został ustanowiony w celu zmniejszenia prawdopodobieństwa zniszczenia elementów sprężonych pod wpływem obciążeń powtarzalnych. Limit ten wydawał się również uzasadniony w celu wykluczenia nadmiernych odkształceń od pełzania. Przy wyższych wartościach naprężeń odkształcenia od pełzania mają tendencję do szybszego wzrostu wraz ze wzrostem naprężeń.
Naprężenie ściskające w betonie jest oceniane jako stosunek maksymalnego głównego naprężenia ściskającego fc = σc2 uzyskanego z analizy MES dla stanu użytkowalności do wartości granicznej, która jest ustalana na podstawie Tabeli 24.5.4.1.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 54\qquad Concrete compressive stress limits at service loads}}}\]
W aplikacji, Prestress plus sustained load jest traktowane jako kombinacja długoterminowa, a Prestress plus total load jako kombinacja krótkoterminowa.
Ugięcie
Na podstawie wybranego typu kombinacji (długoterminowej lub krótkoterminowej) wyznaczane jest odpowiednio ugięcie długoterminowe lub krótkoterminowe. Maksymalna dopuszczalna wartość ugięcia powinna być określona przez użytkownika i uwzględniona zgodnie z ACI 138-19 24.2.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 55\qquad Maximum allowable deflection value}}}\]
W aplikacji możliwe jest wyświetlenie ugięć od obciążenia stałego ΔDL i obciążenia zmiennego ΔLL oddzielnie, jak również całkowitego ugięcia ΔTot (stałe+zmienne), przy jednoczesnym wyświetlaniu odkształconego kształtu.
Ugięć na przyciętych końcach nie można sprawdzać.
Szerokość rys
Szerokości rys i orientacje rys są obliczane dla krótkoterminowych lub długoterminowych kombinacji stanu użytkowalności. Ponieważ ACI nie określa bezpośrednio granicznych szerokości rys, użytkownik musi podać graniczną szerokość rysy wlim.
Weryfikacje są przedstawiane w następujący sposób:
\[\frac{w}{w_{lim}}\]
gdzie:
w krótko- lub długoterminowa szerokość rysy obliczona metodą MES,
wlim graniczna wartość szerokości rysy zdefiniowana przez użytkownika.
Metoda obliczania szerokości rys stosowana w aplikacji, opisana również bardziej szczegółowo w niniejszym dokumencie, jest zgodna z ACI 224R-01. Możliwe jest zatem zastosowanie Tabeli 4.1 z ACI 224R-01 do wyznaczenia granicznej wartości szerokości rys.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 56\qquad Reasonable crack widths for reinforced concrete under service load}}}\]
Istnieją dwa sposoby obliczania szerokości rys (ustabilizowane i nieustabilizowane zarysowanie). W ogólnym przypadku (ustabilizowane zarysowanie) szerokość rysy jest obliczana przez całkowanie odkształceń na elementach 1D prętów zbrojeniowych. Kierunek rysy jest następnie obliczany na podstawie trzech najbliższych (od środka danego elementu skończonego 1D zbrojenia) punktów całkowania elementów 2D betonu. Chociaż takie podejście do obliczania kierunków rys nie odpowiada rzeczywistemu położeniu rys, dostarcza ono reprezentatywnych wartości prowadzących do wyników szerokości rys, które można porównać z wartościami szerokości rys wymaganymi przez normę w miejscu pręta zbrojeniowego.