3.6.7 Mezní stav použitelnosti

Mezní stav použitelnosti

Tato záložka se zobrazí, pokud byl v dialogu 1.1 Základní údaje vybrán alespoň jeden zatěžovací stav nebo jedna kombinace k posouzení mezního stavu použitelnosti.

Teoretický základ pro posouzení mezních stavů použitelnosti je popsán v Kapitola 2.2.

Při posouzení mezního stavu použitelnosti je možné zadat různá kritéria pro posouzení napětí a šířky trhlin, podle kterých je rozdělena výztuž. Následující Tab. 3.3 poskytuje přehled příslušných částí normy.

Ne všechna posouzení musí být splněna. Je možné se např. vzdát posouzení u napětí betonu a oceli, pokud jsou vnitřní síly stanoveny podle teorie pružnosti a při posouzení MSÚ není přesunuto více než 15% a jsou dodržena pravidla podle EN 1992-1-1, Část 9.

Deaktivací jednotlivých posouzení (např. posouzení napětí) dojde k tomu, že nebudou zohledněny při stanovení podélné výztuže. Dostupné výsledky (např. napětí betonu a oceli při zatížení v mezním stavu použitelnosti) se ale přesto zobrazí v tabulkách výsledků 4.1 až 4.4.

EN 1992-1-1, 7.2 (1) vyžaduje Omezení napětí betonu v tlaku σ_c, aby se zamezilo podélným trhlinám, mikrotrhlinám nebo silnému dotvarování, které mohou ovlivnit funkci.

Napětí betonu v tlaku lze redukovat podle Odst. 7.2 (2) a 7.2 (3) pomocí součinitelů k₁ (doporučeno 0.6) a k₂ (doporučeno 0.45) nebo uživatelsky definovaným součinitelem α.

Mezní hodnota přípustné šířky trhlin w_k,max může být stanovena pro horní a spodní stranu prutu podle EN 1992-1-1, 7.3.1 (5). Tlačítkem [Info] se otevře dialog s informací o podmínkách prostředí.

Přípustné šířky trhlin je možné zadat i individuálně pro horní a spodní výztuž.

U posouzení omezení šířek trhlin jsou na výběr tři různá kritéria, podle kterých je kladena výztuž.

Tato kritéria posouzení jsou popsána v Kapitola 2.2.4.

Pro posouzení šířky trhlin musí být vždy splněno jedno z kritérií lim d_s, lim s_l nebo w_k!

Možnost Najít ekonomické vyztužení pro návrh šířky trhlin v Odst. Stanovení podélné výztuže (viz dole) prověří, které z oněch tří kritérií je možné pokrýt s co nejmenším průřezem výztuže. Výztužný prut je přitom tak dlouho doplňován do návrhu výztuže, až je posouzení splněno.

U přímého výpočtu šířek trhlin w_k je možné omezit maximální vzdálenost trhlin s_r,max směrem nahoru pomocí EN 1992-1-1, rov. (7.14), viz Kapitola 2.2.4.

Efektivní pevnost betonu v tahu f_ct,eff,wk v okamžiku vzniku trhlin použitá pro posouzení šířek trhlin může být ovlivněna faktorem střední pevnosti betonu v tahu f_ctm. S pomocí efektivní pevnosti betonu v tahu f_ct,eff,wk se při analytickém posuzování mezní použitelnosti zkoumá, zda má průřez trhliny či nikoli. V základních nastaveních dialogu Detaily, záložka Použitelnost existuje možnost posoudit šířky trhlin i u průřezu bez trhlin, t.j. f_ct,eff,wk není dosaženo (viz Obr. 4.2).

Pokud je políčko zaškrtnuto, je k dispozici dodatečný dialog 1.7 Údaje o průhybu pro zadání parametrů prutu (viz Kapitola 3.7).

EN 1992-1-1, 7.2 (4) vyžaduje Omezení napětí v oceli σ_s, aby se zamezilo nepřípustné tvorbě mezer a deformacím.

Napětí betonu v tlaku lze redukovat podle Odst. 7.2 (5) pomocí součinitelů k₃ (doporučeno 0.8) a k₄ (doporučeno 1.0) nebo uživatelsky definovaným součinitelem α.

U posouzení omezení šířek trhlin se musí rozlišovat mezi působením zatížení a účinky vynuceného přetvoření. Vynucené přetvoření je výrazně omezeno tvorbou trhlin v konstrukční části. Dostatečně dimenzovaná minimální výztuž A_s,min zajišťuje rozdělení celkové redukční složky na vícero trhlin při zohlednění přiměřeně malých šířek. Šířky trhlin jsou oproti tomu v důsledku namáhání zatážením závislé na stávajícím napětí oceli a na uspořádání výztuže.

U vynucených přetvoření musí být vždy splněno kritérium minimální výztuže A_s,min.

Rozložení napětí v oblasti před vznikem trhlin má vliv na součinitel k_c podle EN 1992-1-1, rovn. (7.1). V seznamu je na výběr mezi vícero možnostmi. U vynuceného centrického přetvoření s prostým tahem se použije k_c = 1.0; u ohybového nuceného přetvoření s prostým namáháním ohybem se σ_c v ose konstrukční části rovná nule a je tak podle rov. (7.2) k_c = 0.4. k_c lze alternativně stanovit podle rovn. (7.2) nebo (7.3) v závislosti na zatížení, přičemž střední napětí betonu σ_c se určuje ze zatížení. Součinitel k_c zohledňuje vedle rozdělení napětí i přibližné zvětšení ramene vnitřních sil při tvorbě trhlin.

Seznamem A_s,min - uspořádání se řídí, kterému rozvržení výztuže má být přiřazena minimální výztuž.

Pokud se dá očekávat Tvorba trhlin v průběhu prvních 28 dnů, je třeba podle EN 1992-1-1, 7.3.2 (2) zredukovat efektivní pevnost betonu v tahu f_ct,eff. Do zadávacího pole lze zapsat vhodný redukční faktor. Německá Národní příloha za tímto účelem doporučuje f_ct,eff = 0.50 ⋅ f_ctm (28d). Pokud není možné s jistotou stanovit dobu tvorby trhlin během prvních 28 dní, má se podle německé Národní přílohy použít pro běžný beton pevnost v tahu alespoň 3 N/mm².

Národní příloha pro Německo k EN 1992-1-1, Odst. 7.3.2 (2) rozlišuje u součinitele k pro zohlednění nelineárně distribuovaných vlastních napětí podle druhu účinku vynuceného přetvoření. Je nutné specifikovat, zda tahová napětí vznikají v důsledku

• vynuceného přetvoření, které bylo v konstrukční části vyvoláno samo (např. v důsledku vzniku hydratačního tepla) nebo
• vynuceným přetvořením mimo konstrukční část (např. poklesem podpory)

.

V RF-CONCRETE Members se šířka trhliny u odpovídajícího zatížení počítá přímo, podle EN 1992-1-1, 7.3.4. U vynuceného přetvoření program navrhne minimální výztuž pro omezení zadané šířky trhlin podle EN 1992-1-1, 7.3.2.

Zaškrtávací pole 0.85 A_s,min pro pomalu tvrdnoucí beton nabízí možnost omezit minimální výztuž pro betony s r ≤ 0.3 podle Národní přílohy pro Německo nebo pro Rakousko. Další informace k tomuto bodu naleznete v následujícím odborném příspěvku:
https://www.dlubal.com/en/support-and-learning/support/knowledge-base/000889.

Zaškrtávací pole Automaticky navýšit požadovanou podélnou výztuž pro posouzení mezního stavu použitelnosti umožňuje takové rozložení podélné výztuže, aby bylo splněno posouzení mezního stavu použitelnosti. Pokud tato volba není aktivována, použije se pro posouzení MSP návrh výztuže, který vyjde z kalkulace únosnosti popř. z ručně definovaných zadání.

Rozložení výztuže pro posouzení MSP se děje pomocí iteračního nárůstu výztuže. Počáteční hodnotou pro iterace je výztuž v MSÚ. Program prověří, zda je postačující pro zamýšlené zatížení. Pokud ne, výztuž se postupně navyšuje. Proces navrhování končí bezvýsledně, pokud je vzdálenost prutů s_l výztuže stejná jako průměr prutu d_sl. Ve výsledkových tabulkách je u tohoto bodu indikováno nevyhovující posouzení.

U výpočtu podle EN 1992-1-1 existuje možnost Najít nejekonomičtější vyztužení pro posouzení šířky trhlin. Pomocí tlačítka [Informace] se dají zobrazit vysvětlivky k tomuto postupu. V dialogu Informace je popsáno, kdy platí posouzení šířky trhlin za splněné.

V EN 1992-1-1, Odst. 7.2 je vysvětleno, za jakých podmínek je nutné omezit napětí. To znamená, že ne všechna kritéria posouzení vykazovaná v dialogu 4.1 musí být menší než 1, aby bylo splněno posouzení mezního stavu použitelnosti!

Následující odborný článek na naší webové stránce popisuje, jak program určuje nejekonomičtější výztuž pro analýzu šířky trhlin:
https://www.dlubal.com/cs/podpora-a-skoleni/podpora/databaze-znalosti/000506

Pokud je zaškrtnuté políčko Zohlednit A_s,min podle 7.3.2 také pro přímý výpočet šířky trhlin podle 7.3.4, zohlední se též A_s,min, pokud posouzení šířky trhlin proběhne nejekonomičtěji přímým výpočtem podle 7.3.4. V případě že políčko není zaškrtnuto, je minimální výztuž zohledněna jen tehdy, pokud proběhne posouzení šířky trhlin bez přímého výpočtu.

Tlačítko [Detaily] otevře dialog Detaily. V záložce Použitelnost je možné provést další zadání pro posouzení MSP.

Tato záložka je popsána v Kapitola 4.1.2.