Stan użytkowy

Stan użytkowy jest to stan obciążenia obejmujący sprężenie wstępne uszczuplone przez straty reologiczne oraz obejmujący wszystkie obciążenia stałe i najniekorzystniejsze obciążenia użytkowe (program uprawnienia budowlane na komputer).
Norma niemiecka DIN-4227 precyzuje ściślej pojęcie elementu sprężonego betonowego, jako elementu, w który wprowadza się takie siły wstępne, by pod obciążeniem użytkowym nie występowały lub też występowały tylko w ściśle ograniczonym stopniu naprężenia rozciągające.

Jest to oczywiście definicja węższa, mająca zastosowanie jedynie do betonu sprężonego (program uprawnienia budowlane na ANDROID).
H. Riisch w swoim komentarzu do tej normy zwraca uwagę na następującą praktycznie ważną okoliczność. Otóż, sprężenie wstępne przeciwdziała zazwyczaj obciążeniom zewnętrznym, naprężenia wypadkowe (w szczególności naprężenia rozciągające) stanowią więc różnicę dwóch w przybliżeniu równych wielkości; różnica zbliżonych wartości liczbowych jest szczególnie wrażliwa na błędy i pociąga za sobą konieczność dużej dokładności w realizacji sił sprężających, a także ostrożności w dopuszczaniu naprężeń rozciągających (uprawnienia budowlane).

Określenie strefy ściskanej i strefy rozciąganej jest w DIN-4227 rozszerzone, np. w tym ostatnim przypadku przez wprowadzenie pojęcia strefy rozciąganej wstępnie ściskanej w istocie obciążenia zewnętrzne wywołałyby z reguły rozciąganie tylko w przypadku, gdyby nie było wstępnego sprężenia, tzyli gdyby działały same (określenie polskiej normy tak właśnie należy rozumieć), w ogólności zaś wywołują jedynie zmniejszenie naprężeń wstępnych ściskających. Toteż logicznie poprawna definicja strefy ściskanej i strefy rozciąganej przekroju wstępnie sprężonego powinna określać je jako strefy, w których obciążenia zewnętrzne wywołują odpowiednio przyrost lub zmniejszenie naprężeń (program egzamin ustny).

Zgodnie z uwagami norma DIN-4227 rozróżnia sprężenie pełne, przy którym w zasadzie nie dopuszcza się naprężeń rozciągających, i sprężenie ograniczone, gdy dopuszcza się je w określonej wysokości (opinie o programie).
Norma niemiecka określa zamiast stanów obciążenia przypadki obciążenia (niem. Lastfalle) i zestawy obciążeń. Wyróżnia ona następujące przypadki obciążenia:
1) sprężenie wstępne, obejmujące siły i naprężenia wyłącznie pod wpływem sprężenia, tzn. bez udziału obciążeń (np. ciężaru własnego) działających w chwili sprężenia (czyli w sensie wirtualnym),
2) ciężar stały z ewentualnym rozbiciem na poszczególne fazy obciążenia, jeśli jest on stopniowo układany; m. in. zalicza się tu ciężar własny konstrukcji,
3) obciążenie użytkowe, które również należy rozbić na odpowiednie składniki (obciążenia ruchome, wiatrem, śniegiem itp.),
4) zmiany temperatury, wywołujące naprężenia termiczne,
5) pełzanie i skurcz betonu, łącznie z wywołanymi przez nie przegrupowaniami naprężeń w ustrojach hiperstatycznych.

Zestawy obciążeń

Powyższe przypadki obciążenia wchodzą w zakres następujących zestawów obciążeń:
a) stan pierwotny obciążenia, przed przekazaniem sił sprężających na beton, prowadzący do maksymalnych naprężeń w uzbrojeniu naciąganym przed stwardnieniem betonu (strunobeton) (segregator aktów prawnych),
b) stan początkowi przed obciążeniem pełnym ciężarem stałym i obciążeniem użytkowym, prowadzący z reguły do największych naprężeń ściskających w strefie rozciąganej i najmniejszych (ewentualnie rozciągających) w strefie ściskanej,
c) stan z najniekorzystniejszym obciążeniem użytkowym przed rozpoczęciem pełzania i skurczu betonu, prowadzący często (w ustrojach kablobetonowych) do maksymalnego naprężenia w uzbrojeniu,
d) stan z najniekorzystniejszym obciążeniem użytkowym z uwzględnieniem’ pełnego skurczu i pełzania, prowadzący do maksymalnych naprężeń ściskających w strefie ściskanej i minimalnych (ewentualnie rozciągających) w strefie rozciąganej.

Jak widać, powyższe ujęcie różni się od przepisów polskich pominięciem stanu bezużytkowego, charakteryzującego się obciążeniami długotrwałymi, podczas gdy wszystkie wymienione wyżej stany obciążenia są w zasadzie stanami krótkotrwałymi. Ujęcie to wprowadza natomiast stany 1) i 3), które w postaci wyraźnej nie są uwzględnione w normie polskiej.

Klasyfikację obciążeń obliczeniowych według stanów obciążenia należy więc uważać jedynie za pewien podział ogólny, nie eliminujący rozważania wszelkich najniekorzystniejszych możliwości w konkretnym przypadku (promocja 3 w 1). Zaleca się zestawiać naprężenia od poszczególnych składników obciążenia w tablicy, ułatwiającej późniejsze superpozycje naprężeń.