Nagrzanie fundamentu

Zachodzące w piecu procesy technologiczne wywołują w konstrukcji i masie wsadu zmienne w czasie pole temperatur. Nie ustalone pole temperatur fundamentu powoduje również zmienny w czasie stan naprężeń, który musi być superponowany ze stanem naprężeń, wywołanym przez obciążenia statyczne (program uprawnienia budowlane na komputer). Nagrzanie fundamentu do wysokich temperatur powoduje także zmianę struktury betonu i jego własności mechanicznych. W czasie eksploatacji również ogniotrwałe wykładziny trzonu są stopniowo niszczone mechanicznie i chemicznie. W trzonie powstaje kotlina, a surówka, nagrzana do temperatury blisko 1600°C coraz bardziej zbliża się do betonu (program uprawnienia budowlane na ANDROID).

Powoduje to - łącznie ze wzrastającą akumulacją ciepła w bloku fundamentowym - ciągły wzrost temperatur. Zdarzały się nawet przypadki przeniknięcia surówki do betonu, co już powodowało poważne awarie.
Dominujący wpływ nagrzania na stan naprężeń i strukturę betonu wymaga optymalnego dostosowania konstrukcji i właściwego kształtowania przestrzennego i materiałowego bloku fundamentowego. Zagadnienie to stało się ostatnio jeszcze bardziej aktualne, wobec szybkiego wzrostu wielkości jednostek piecowych, a tym samym i skali wpływów termicznych (uprawnienia budowlane).

Pierwotnie stosowano blokowe fundamenty ceramiczne. Przy wzroście pojemności użytkowej pieca ponad 300-400 m3 rozwiązania takie okazały się niewystarczające. Niska wytrzymałość zaprawy, zróżnicowane współczynniki przewodności zaprawy i cegły oraz różnorodne grubości spoin powodowały niszczenie bloków. Rozpoczęto stosować poziome przepony betonowe, które częściowo poprawiały stan konstrukcji. Wzrost wielkości pieców ponad 500 m3 pojemności użytkowej zmuszał już do stosowania fundamentów żelbetowych.

Początkowo były one zbrojone jedynie w dolnej części płytowej wyłącznie na obciążenia statyczne. Liczne zarysowania zewnętrznych powierzchni betonu zmuszały do wprowadzenia zbrojenia obwodowego, szczególnie w górnej blokowej części fundamentu (program egzamin ustny). Równocześnie zwiększano grubość wy- murówki (długie trzony), w sposób bierny odsuwając możliwość awarii, która mogłaby powstać wskutek zbyt głębokiej kotliny.
Obecnie najbardziej rozpowszechnione jest stosowanie fundamentów dwudzielnych. Górna część fundamentu, najbardziej narażona na nagrzanie, jest wykonywana z betonu żaroodpornego. Jest ona silnie zbrojona obwodowo.

Obciążenia dynamiczne

Dolną, płytową część fundamentu wykonuje się ze zwykłego żelbetu. Płyta ta jest wymiarowana przede wszystkim na obciążenia statyczne (opinie o programie).
Coraz też częściej spotyka się rurowe systemy chłodnicze zakładane w górnym poziomie pnia. Medium chłodniczym jest przy tym powietrze lub woda (rzadziej, ze względu na znaczne niebezpieczeństwo w przypadku awarii). Celem systemów chłodniczych jest nie tylko zabezpieczenie fundamentu przed przegrzaniem, lecz również obniżenie średniej temperatury nagrzania wykładziny trzonu, co zwiększa trwałość konstrukcji.

Ciekawe były rozwiązania fundamentów skrzyniowych, w których nadmierną akumulację ciepła w trzonie eliminowano przez samoczynną wentylację. Możliwość jednak wybuchu gazów, które gromadzą się w zamkniętej skrzyni podpiecza, wstrzymała dalsze realizacje tego typu rozwiązań konstrukcyjnych. Istniały też, nie zrealizowane dotąd, próby stosowania dwu płyt, oddzielonych znaczną liczbą kolumn (segregator aktów prawnych). Większy wpływ parcia wiatru występuje w przypadkach posadowienia głębokiego (palowanie, studnie zapuszczane), dla których powierzchnia podstawy fundamentu jest stosunkowo mała. Wpływ parcia wiatru, istotny dla niektórych elementów konstrukcyjnych pieca (np. rurociągi gazu wielkopiecowego lub mosty skipowe), może być w przypadkach projektowania fundamentów pod wielkie piece pomijany.

Zagadnienie obciążeń dynamicznych fundamentów wielkich pieców nie zostało dotąd teoretycznie jednoznacznie rozwiązane (promocja 3 w 1). Zasadniczą trudność stanowi fakt, że przypadki obsunięcia się zawieszonych części wsadu występują sporadycznie i są przez to trudne do zarejestrowania. Są to impulsy jednokrotne, przenoszone na blok fundamentowy o dużej masie i nie mogące przez to wywołać bezpośrednich skutków niszczących.