Obciążenia termiczne

Obciążenia termiczne rosną w momencie uruchamiania baterii koksowniczej. Trwa to ok. 8-10 tygodni, żeby móc uzyskać średnią temperaturę eksploatacyjną. W trakcie rozruchu normują się warunki statyczno-termiczne pracy baterii, które bezpośrednio decydują o jej poprawnej eksploatacji (uprawnienia budowlane).
W momencie, kiedy bateria się rozgrzewa występuje szereg obciążeń. Pojawiają się obciążenia statyczne i termiczne (zmienne w czasie), które są odpowiedzialne za odkształcenia elementów baterii. Tego typu odkształcenia muszą zostać bezpiecznie przejęte przez konstrukcję podbudowy. Mowa tu o siłach wewnętrznych, które występują w konstrukcji w efekcie nierównomiernego nagrzania, wzajemnego oddziaływania na siebie oraz o siłach tarcia, które pojawiają się przy termicznym rozszerzaniu się tych elementów. Tego typu siły będą oddziaływać w kierunku podłużnym, poprzecznym i na wysokości baterii.

Układ sił działających na elementy podbudowy w drugim stanie obciążeń

Blok ceramiczny ma zdolność do rozszerzania się pod wpływem nagrzania. Następnie, na styku bloku ceramicznego oraz bloku kanałów dymowych powstają siły rozciągające. Są one przede wszystkim w kierunku poprzecznym. Dzieje się tak ze względu na to, że blok ceramiczny podpiera się na bloku kanałów przy pomocy ustawionych poprzecznie ścian regeneratorów, a te wydłużają się i w ten sposób oddziałują na konstrukcję podporową. Jeżeli blok ceramiczny rozszerzałby się w kierunku podłużnym, to nastąpiłoby wychylanie się z pionu ścian regeneratorów (testy uprawnienia budowlane).

Wielkość siły tarcia, która może wystąpić w przypadku bloku ceramicznego i bloku kanałów dymowych, zależy m.in. od chropowatości tych powierzchni. Żeby zmniejszyć tarcie należy umieścić stalowe blachy na styku obu bloków. Grubość jednej blachy to ok. 0,5 mm, która jest posmarowana smarem lub grafitem. Wtedy współczynnik tarcia jest mieści się w granicach 0,35-4-0,5, podobnie jak w przypadku tarcia blach po betonie.
Przykładowo: jeżeli przyjmie się, że współczynnik tarcia cegły o beton jest równe u=0,5, a obciążenie pionowe to q=12,25 T/m2, to otrzyma się siłę poziomą równą 41,4 T dla pasma o szerokości 1 m.

Obliczenie płyty fundamentowej

W trakcie obliczania płyty fundamentowej znajdującej się w drugim stanie obciążeń trzeba wziąć pod uwagę następujące wpływy:
a) grubościenność płyty,
b) wpływ nierównomiernego nagrzania: w pierwszym okresie przy nieliniowym rozkładzie temperatur na grubości płyty, zaś po ustabilizowaniu się przepływu ciepła – przy rozkładzie liniowym;
c) naprężenia od ciężaru płyty, przy zmianie jej kształtu – po wygięciu wypukłością do góry,
d) tarcie w płaszczyźnie styku płyty z gruntem.

Ciężko obliczyć płytę fundamentową biorąc pod uwagę wcześniej wymienione wpływy. Z tego też powodu w rzeczywistości używa się uproszczeń – płytę traktuje się jako pasmo belkowe, oddzielnie dla kierunku poprzecznego oraz podłużnego (program jednolite akty prawne na egzamin uprawnienia).
Obciążenie eksploatacyjne baterii koksowniczej to przede wszystkim obciążenia, które pochodzą z maszyn piecowych, a zwłaszcza takie obciążenie, które wynika z pracy maszyny wsadowej. Występuje ono przy obsadzaniu i opróżnianiu komór koksowniczych. W momencie, gdy proces koksowania będzie zakończony, to wypycha się koks z komory przy użyciu drąga wypychowego maszyny wsadowej. Działa wówczas pozioma siła przyłożona. Występuje ona w środku wysokości komór i jest przenoszona na podbudowę przy pomocy sztywnego bloku ceramicznego. Siła ta jest zmienna – zależy ona nie tylko od baterii, ale także od poszczególnych komór danej baterii. Jej wielkość zależy od kilku czynników, m.in.:

• ciężaru wsadu,
• stopnia gotowości wsadu do wypchnięcia,
• stanu technicznego komory koksowej,
• rodzaju wsadu pod względem zdolności do rozprężenia
• tzw. reżimu koksowania, czyli różnicy temperatur na wysokości komory.
  Aby móc ustalić wielkość siły wypchnięcia, trzeba zwrócić uwagę na przypadek normalnego wypychania koksu, przypadek tzw. „ciężkiego chodu” wsadu oraz wypychania przy zastosowaniu uderzeń w „nabój” koksowy (uprawnienia architektoniczne 2021).