Łożyska elastomerowe w konstrukcjach budowlanych

Łożyska elastomerowe są nowoczesnymi elementami  stosowanymi do centrowania i przegubowego przekazywania obciążeń podporowych zarówno w konstrukcjach żelbetowych jak stalowych. 
Elastomery praktycznie zastąpiły inne łożyska w przypadku dużych i bardzo dużych, szczególnie dynamicznych obciążeń, na przykład w mostach wiadukatach drogowych. Charakteryzują się znaczną odkształcalnością i rozciągliwością z jednoczesnym zachowaniem cech sprężystych. Są bardzo odporne na odkształcenia objętościowe, a jednocześnie  są podatne na ścinanie i rozciąganie , , , . Takie właśnie cechy są potrzebne do przenoszenia na podpory reakcji od obciążeń pionowych i poziomych, przy jednoczesnej  swobodzie odkształceń dźwigarów oraz pomostu, wynikających  ze zmian temperatury. Bloki elastomerowe najczęściej są stosowane wraz ze stosownym zbrojeniem.

Na rys.1 pokazano typowe łożuysko konstrukcyjne, przystosowane połączenia z konstrukcją stalową (poprzez górną płytę obudowy).

Betomax 1

Rys.1. Łożysko elastomerowe jednokierunkowo przesuwne poprzecznie wraz z konstrukcją podtrzymującą.Górna płyta łożyska przystosowana do kotwienia przystosowana do kotwienia w konstrukcji stalowej obiektu

 Pierwowzorem dla łożysk elastomerowych były łożyska gumowe, później materiał został udoskonalony ze względu na właściwości wytrzymałościowe. Pierwsze łożyska gumowe zostały zastosowane we Francji w 1932 roku, natomiast do Polski trafiły w 1963 r. 
Zasadniczą częścią łożyska jest płytka elastomerowa (tworzywo polimerowe, np neopre, poliuretan, modyfikowana guma),  pokazane na rys.2.
Betomax-3
Rys.2. Płytki elastomerowe, przygorowane do łożysk konstrukcyjnych

Płytki elastomerowe w łożyskach mogą być nieuzbrojone lub uzbrojone blachami stalowymi (rys.1).

Łożysko elastomerowe są łożyskami odkształcalnymi postaciowo (wielokierunkowo przesuwnymi) w sposób pokazany na rys.3. Elastomer umożłiwia  przesuw materiału  oraz obrót przez deformację do pewnego ograniczonego stopnia, co wynika z charakterytyki katalogowej .

Betomax-2

Rys.3. łożyska elstomerowe – stopnie swobody

W celu zablokowania przesuwu, wprowadzenia obciążeń równolegle do powierzchni łożyska wyposaża się je w dodatkowe konstrukcje stalowe- konstrukcje podtrzymujące. Dzięki tym konstrukcjom możemy przenieść znaczne obciążenia horyzontalne.

Aby mogły być zastosowane jako łożyska nieprzesuwne lub jednokierunkowo przesuwne powinny być zaopatrzone w odpowiednie blokady przemieszczeń (rys. 4). Dla podpór przesuwnych dodatkowo stosuje się powierzchnie ślizgowe np. policzterofluoroetylenu- teflon. Dla zapewnienia przesuwu w łożysku płaską płytę teflonową układa się na sztywnej płycie stalowej. W takim wypadku nie wymagane jest stosowanie klejów.

Betomax-4Rys. 4 Łożysko elastomerowe z elemntami oporowymi

Na rys. 5 pokazano łożyska elastomerowe beton-beton (5a), beton-stal 5b) i stal-stal (5c)

Betomax-5Rys. 5 Zatsosowania łożysk elastomerowych L: a) beton-beton, b) beton-stal, c) stal-stal

Wiele korzyści przynosi zastosowanie łożysk elastomerowych w konstrukcjach stalowych zamiast rtadycyjnych łożysk i płytek centrujacych staklowych.

Projektowanie i produkcja łożysk elastomerowych odbywa się w oparciu o polską normę zsynchronizowaną z dyrektywą budowlaną 89/106/EWG.Do obliczeń łożysk należy stosować odciążenia charakterystyczne. Stan graniczny nośności (SGN) rozwazamy w sytuacji łącznego odkształcenia wynikającego z obciążenia, przesuwu i obrotu.

Wbudowując łożyska w konstrukcjach stalowych, można ustawić je na wcześniej wykonanej obsadzce (cokole), a następnie na łożyskach ustawiać belki stalowe, stosując między górną powierzchnią łożyska a spodem belki warstwę nadlewki z zaprawy żywiczno-cementowej. Zamiast zaprawy można stosować płyty klinowe, ale jest to rozwiązanie wyagające dużej dokładności obróbki, dlatego nie zawsze spełniające warunki dokładnego przylegania powierzchni docisku. Kotwy powinny być przytwierdzone tylko do płyty dolnej. W konstrukcjach stalowych przęseł płyta górna powinna być mocowana lub stabilizowana przy użyciu śrub wysokiej wytrzymałości lub opórek stalowych. Odchylenie ustawienia ożysk w planie w sotsunku do projektowanego w przypadku nosnych konstrukcji stalowych , nie powinno przekraczać 2mm.


Opracowano z wykorzystaniem prac studentów Wydziału architektury i Budownictwa Politechniki Świętokrzyskiej : Karola Janos oraz Lucyny Śmigas.

 

Literatura

Betomax Polska. (2013). Łożyska konstrukcyjne elastomerowe. Betomax. http://www.forbuild.eu/upload/do_pobrania/katalogi/lozyska-konstrukcyjne-elastomerowe-v2-2013.pdf
Łubiński, M., Żółtowski, W., & Włodarczyk, W. (2004). Konstrukcje metalowe. Część 2-  Obiekty budowlane. Arkady.
Niemirko, A., & IBDM. (2006). Zalecenia dotyczace łożyskowania obiektów mostowych oraz kontroli łożysk podczas eksploatacji. GDDKiA. https://www.gddkia.gov.pl/userfiles/articles/p/prace-naukowo-badawcze-zrealizow_3435//documents/2005-2009-38-z2.pdf
Łożyska konstrukcyjne - Część 3: Łożyska elastomerowe, (2010) (testimony of PN-EN 1337-3).
Ryżyński, A. (1984). Mosty stalowe. Państ. Wydaw. Naukowe.
Wieleba, W. (2013). Bezobsługowe łożyska ślizgowe z polimerów termoplastycznych. Oficyna Wydawn. Politechniki Wrocławskiej.
Comments : 0
O autorze
* dr inż. Leszek Chodor. Architekt i Inżynier Konstruktor; Rzeczoznawca budowlany. Autor wielu projektów budowli, w tym nagrodzonych w konkursach krajowych i zagranicznych, a między innymi: projektu wykonawczego konstrukcji budynku głównego Centrum "Manufaktura" w Łodzi, projektu budowlanego konstrukcji budynku PSE w Konstancinie Bielawa, projektów konstrukcji "Cersanit" ( Starachowice, Wałbrzych, Nowograd Wołyński-Ukraina), projektu konstrukcji hali widowiskowo-sportowej Arena Szczecin Autor kilkudziesięciu prac naukowych z zakresu teorii konstrukcji budowlanych, architektury oraz platformy BIM w projektowaniu.
Translate »