Составляющие нагрузки, действующие на фундамент печи

Составляющие нагрузки	Нагрузка на
опорные колонны	фундамент
Футеровка	0,9	4,0
Оборудование и стальные конструкции, т/м3 полезного объема печи	0,6-0,9	2,8-3,2
Шихта, т/м3 полезного объема печи	0,8-0,9	-
Чугун и шлак, т/м3 полезного объема печи	-	1,2-1,6
Фундамент и рабочая площадка, т/м3 полезного объема печи	-	7-9
Наклонный мост (при опирании пилона), т	-	150-200
Поддоменник, т	-	80-150

В общем случае нагрузка на фундамент существенно зависит от типа (вида) используемого оборудования, например, системы охлаждения шахты. Так, для доменной печи полезным объемом 2002 м³ при использовании чугунных холодильников масса огнеупорных материалов (огнеупорная кладка шахты, жаропрочный бетон) составляет около 5000 т, а масса холодильников - 820 т. В случае использования системы охлаждения шахты на основе крупноблочных охлаждаемых панелей составляющая нагрузки на фундамент от шахты существенно уменьшается: масса металлических конструкций системы охлаждения шахты (скобы и калачи) составляет 115,4 т, а масса огнеупорных материалов - около 4000 т (в том числе бетон для заполнения панелей и стыков - 430 т, огнеупорная кладка - остальное).

Форма фундамента должна способствовать лучшему сопротивлению тем­пературным напряжениям и равномерному распределению давления на грунт. Обычно подошва выполняется в виде многоугольной плиты, а пень – круглым.

Массив фундамента должен иметь хорошую сплошность, т. е. не иметь пустот и рыхлых полостей. Все материалы, применяемые для бетонирования, тщательно подготавливаются с точки зрения фракционного состава, отсутствия посторонних примесей и мусора. Бетонирование ведут ускоренным темпом, без перерывов от начала и до конца в целях получения максимальной однородности тела фундамента.

За состоянием фундамента доменной печи систематически наблюдают как визуально, так и с помощью контрольно-измерительной аппаратуры (термопар). При появлении глубоких трещин проводят их инъектирование огнеупорным раствором. При капитальных ремонтах 1-го разряда бетон фундамента после удаления кладки лещади проверяют на степень дегидратации заливкой поверхности пня водой. Размягчающуюся часть его удаляют и вновь бетонируют огнеупорным бетоном с восстановлением арматуры.

Упрочнение фундамента выполняется в виде металлических колец опоясывающих его на уровне верхней и нижней части подошвы, а также последующим их соединением перемычками.

Расчет фундамента доменной печи

Для печи V_п = 2100 м³ суммарная нагрузка на грунт составит:

Р_печ = 15 · V_п = 15 · 2100 = 31500 т.

При допустимой нагрузке на грунт Р_доп = 1 МПа (10 кг/см²) площадь подошвы фундамента составит:

м².

Тогда диаметр окружности, описанной вокруг подошвы и выполнен­ной в виде n - угольной плиты (n = 8) составит:

м².

Диаметр огнеупорной части пня фундамента доменной печи равен внешнему диаметру лещади составит:

d₃ = d_г +2·∆ d = 9,9 + 2 2= 13,9,

где ∆ d – толщина стен горна (обычно 1-2 м).

Диаметр железобетонной части пня фундамента

d₂ = d₃ + 2·∆ d₁ = 13,9 + 2-2,5 = 18,9 м,

где ∆ d₁ - место для установки колонн горна (обычно 1,5-2,5 м).

По опытным данным высота подошвы h₁ = 1-2 м (принимаем h₁ = 1,5 м), а высота пня 1,5-2 м (принимаем h₃ = 0,5 мм, h₄ = 1,5 м).

Угол наклона образующей консольной части γ - 20-60°, тогда высота пирамидальной части подошвы

м

По результатам расчета вычертить фундамент доменной печи с указанием всех размеров и вида материалов, используемых при его возведении. По аналогичной схеме с учетом конфигурации рассчитать фундамент воздухонагревателей и других сооружений.

Вопросы для самоконтроля

1. Какие нагрузки по величине и направлению испытывает фундамент доменной печи?

2. Как усилить консольную часть фундамента?

3. Предложите пути усиления конструкций пня доменной печи.

4. Какой вариант опоры фундамента на непрочном грунте наиболее экономичен?

5. От каких сооружений и устройств фундамент несет нагрузки?

6. Чем вызываются осадки фундамента доменной печи?

Литература

1. Вегман Е.Ф., Жеребин Б.Н., Похвиснев А.Н., Юсфин Ю.С. Металлургия чугуна. – М.: Металлургия, 2004. – C. 543-545.

2. Ефименко Г,Г., Гиммельфарб А.А., Левченко В.Е. Металлургия чугуна. - К.: Вищa шк., 1981. – С. 315-346.

3. Доменное производство: Справочник. - Т.2. - М., Металлургия, 1963. – С.40-44.

4. СП 22.13330.2011 Основания зданий и сооружений. Актуализированная редакция СНиП 2.02.01-83. – 157 с.

5. Пособие по проектированию оснований зданий и сооружений (к СНиП 2.02.01-83). НИИОСП им. Герсеванов. – М.: Стройиздат, 1985. – C.102-114.