Opis i područje primjene

Elastomerni ležajevi su deformabilni elementi koji se koriste za prijenos opterećenja s jednog dijela konstrukcije na drugi. Uz relativno male troškove proizvodnje i jednostavnu ugradnju optimalno se primjenjuju u mostogradnji, visokogradnji i industrijskim objektima. Mogu biti armirani (AEL) i nearmirani (NEL). AEL sadrže armaturu od čeličnih limova visoke čvrstoće, koji se toplinskom vulkanizacijom spajaju sa slojevima elastomernog materijala (u daljnjem tekstu elastomera).

Čelični limovi su sa svih strana obloženi elastomerom i tako zaštićeni od korozije.
Elastomeri se proizvode od sintetskog kloroprenkaučuka koji je otporan na starenje pod djelovanjem atmosferskih utjecaja, koji obično vladaju na objektu. Elastomerni ležajevi se proizvode prema zahtjevima o kvaliteti o kvaliteti koji su propisani ISO-standardima i prema prijedlogu o proizvodnji, kontroli kvalitete i primjeni elastomernih ležajeva IGH – Zagreb.
Mogu se upotrebljavati kod temperatura između – 30° C (243K) i +50° C (323K). Dopustive su međutim kratkotrajne temperature do +70° C (343K).

Elastomerni ležajevi omogućuju:

• istovremene pomake u dva okomita smjera
• istovremena zakretanja u tri okomite ravnine
• preuzimanje vertikalnih (normalnih) opterećenja
• preuzimanje horizontalnihh opterećenja

Objekti mogu u pravilu ležati samo na elastomernim ležajevima bez upotrebe nepokretnih ležajeva.

U odnosu na konvencionalne ležajeve sa elastomernim ležajevima se mogu postići znatne uštede zbog jednostavnog ugrađivanja i jeftinog održavanja.

Oblik i dimenzije

Armirani i nearmirani Polirol elastomerni ležajevi su tlocrtu u pravilu pravokutni ili okrugli. Prema specijalnoj narudžbi mogu se proizvoditi i drugih oblika.
Tipovi sa oznakama ležajeva prikazani su u KATALOGU.
Armirani Polirol ležajevi se proizvode prema standardnim veličinama prikazanim u KATALOGU.
Po specijalnoj narudžbi mogu se proizvoditi i u drugim veličinama; u tom slučaju debljina sloja elastomera i debljina čeličnih limova odgovaraju debljinama najbližeg po površini manjeg ležaja standardne veličine.

Dopuštena opterećenja i pomaci

Na elastomerni ležaj za vrijeme korištenja mogu djelovati normalna sila (Fz), posmične sile (Hx, Hy) i momenti savijanja (Mx, My).

Dopuštena naprezanja i pomaci za razna opterećenja dana su u KATALOGU.

Normalna opterećenja

Armirani polirol elastomerni ležajevi mogu preuzeti normalna opterećenja do 4500 kN, prema KATALOGU. Za međuveličine se određuje dopušteno opterećenje na osnovi dopuštenog centričnog pritiska najbližeg manjeg formata ležaja.

Dopušteni normalni pritisci AEL standardnih formata su dani u KATALOGU. Koeficijent sigurnosti za kratkotrajna normalna opterećenja je >10. S obzirom na sigurnost protiv klizanja utvrđuje se najmanji centrični pritisak.

s_mind >3 N/mm2 za ležajeve do 350 × 400 mm,
s_mind >5 N/mm2 za ležajeve veće od 350 × 400 mm

ili minimalni koeficijent sigurnosti protiv klizanja gdje je:

s_min - minimalni pritisak
f_min - minimalni koeficijent trenja

za spoj beton – elastomer:

G_min - minimalni model posmika
tang_max - maksimalna posmična deformacija

Posmična opterećenja i deformacije

Dopuštene posmične deformacije iznose:

tan g_d =0,7 za 0,1 a < T < 0,2 a
tan g_d =0,9 za 0,2 a < T < 0,3 a

u = horizontalni pomak
T = debljina elastomera

Posmične deformacije u više pravaca treba vektorski zbrojiti. Pomake građevina paralelno sa ravninom ležajeva određuje se prema tehničkim propisima.
Horizontalne sile nastale zbog prisilnih posmičnih deformacija ležajeva, ako djeluju statički nepovoljno uzimaju se u obzir kod proračuna konstrukcija.
Horizontalne sile nastale zbog prisilnih posmičnih deformacija iznose:

H₁ = tan g₁ × A × G
A – površina ležaja
G – modul posmika

Kratkotrajne posmične deformacije od vanjskog opterećenja iznose:
ukupne posmične deformacije moraju biti:
tan g₁ + tan g₂ < tan g_d

Ako se kod niskih temperatura javljaju dodatne posmične deformacije (npr. zbog pokretnih opterećenja) vrši se posebna provjera konstrukcija. Pri tome treba uzeti da je na temperaturi od + 30°C veličina G = 2N = mm2 za elastomerne ležajeve tvrdoće 60 + 5 Shora.

Zakretanje

Zakretanje elastomernih ležajeva se određuje na temelju zakretanja konstrukcije. Dopušteni kutovi zakretanja ležajeva dani su u KATALOGU, a po jednom sloju elastomera u KATALOGU. Kriterij za određivanje dopuštenih kutova zakretanja određeni su na osnovi zahtjeva da na rubovima ne dođe do podizanja ležajeva, odnosno da se ekscentrična sila nalazi unutar jezgre poprečnog presjeka .
Za međuveličine vrijedi kut zakretanja dopušten za najbližu veću stranicu ležaja standardnog formata pri istoj debljini sloja elastomera.
Pri zakretanju ležajeva moraju se uzeti u obzir slijedeći računski elementi ako djeluju statički nepovoljno.

Za pravokutne ležajeve

Za okrugle ležajeve

gdje je:

a - stranica normalna na os kuta zakretanja kod pravokutnog ležaja
b - stranica paralelna s osi kuta zakretanja kod pravokutnog ležaja
D - promjer kod okruglog ležaja
t - debljina sloja elastomera
a - kut zakretanja po jednom sloju elastomera

Dimenzioniranje

Građevinske konstrukcije oslonjene na elastomerne ležajeve treba redovito rješavati kao gipke statički neodređene sisteme, uzimajući u obzir deformabilne karakteristike ležajeva, te se dimenzije ležajeva određuju iterativnim postupkom prema dijagramu toka dimenzioniranja.
Na početku se izvrši približan proračun raspodjele sila i deformacija u konstrukciji.
Na osnovi približnog proračuna odabiru se dimenzije elastomernih ležajeva i vrši se detaljniji statički i dinamički proračun konstrukcije.

Iz statičkog i dinamičkog proračuna konstrukcije dobivaju se podaci za dimenzioniranje ležajeva. Na temelju tih podataka određuju se i kontroliraju slijedeće veličine: najveći pritisak, sigurnost protiv klizanja, visina ležaja, stabilnost posmične deformacije, debljina armature i zakretanja ležaja.
Prikazani se postupak ponavlja, zbog odabiranja novih dimenzija ležajeva i prema zahtjevnoj točnosti proračuna zbog novih veličina sila i momenata.

Ugrađivanje

Da bi se spriječila neželjena naprezanje ležajeva moraju površine uz ležajeve biti međusobno paralelne, ravne i okomite na rezultantu od stalnog opterećenja. Zbog toga se u pravilu između ležaja i donjeg dijela konstrukcije predviđa sloj za izravnavanje (npr. mort debljine 2 – 3 cm). Kontaktne površine ležajeva i konstrukcije trebaju biti vodoravne, odnosno nagnute tako da pod utjecajem težine ili stalnog opterećenja (npr. pritisak zemlje) ne nastanu posmične deformacije ležajeva.

Ležajeve treba postaviti tako da se bez teškoće mogu izmijeniti (predvidjeti mogućnost smještaja i odizanja konstrukcije hidrauličkim prešama).
Redovito nije dopušteno postavljanje dva ili više ležajeva, jedan za drugim u uzdužnom smjeru konstrukcije na jednom osloncu.
Ležajevi raznih dimenzija se zbog nejednakih krutosti ne mogu postavljati jedan pored drugog.

Upotreba Polirol elastomernih ležajeva zajedno s drugim vrstama ležajeva dopuštena je samo ako se na jednom osloncu upotrebljavaju samo ležajevi iste vrste. Zavarivanje na pločama ležajevima s usidrenjem nije dopušteno. Ako je kontaktna površina ispod ili iznad ležaja oštećena, treba je sanirati podlivanjem tako da se na onu stranu koja se podliva umeću klinovi i čelična ploča debljine min. 20 mm. Nakon stvrdnjavanja materijala za podlijevanje odstranjuju se klinovi.
Odgovarajućim zaštitnim mjerama treba osigurati da ležajevi ne dolaze u dodir s mastima, rastvaračima, i sl., a osobito ne s ustajalim uljem.

Elemente na kontaktnim površinama sa ležajevima treba konstruirati i izvesti tako da mogu izdržati predviđena opterećenja bez štetnih lokalnih deformacija. Ako se prilikom ugrađivanja zahtijevaju prednamješteni ležajevi, prednamještanje uvijek izvodi proizvođač ležajeva. prednamještanje treba izvoditi tako da se ležajevi ne mogu više deformirati prije stupanja u funkciju i tako da su osigurani pri transportu. Ležajeve treba tako dimenzionirati da se prednamještanje ne treba mijenjati na gradilištu.
Naknadne promjene su dopuštene samo onda ako ih uz odgovornost proizvođača ležajeva izvode njegovi ili od njega upućeni stručnjaci.
Dijelovi ležajeva s obzirom na potrebno prednamještanje, treba tako međusobno povezati da se na početku svog funkcioniranja nalaze u projektiranom položaju i obliku. Proizvođač ležajeva mora za taj slučaj dati pomoćne konstrukcije. Ako se ležajevi moraju isporučiti u dijelovima moraju ih na gradilištu složiti ili stručnjaci proizvođača ležajeva ili od njega obučeni stručnjaci.