Проблемы строительства: расширение добычи металлов

Статья и фотографии Грегори Гавела

«Сталь будет расширяться с 0,06 процента до 0,07 процента в длину на каждые 100 градусов повышения температуры. Скорость расширения увеличивается по мере повышения температуры. Нагретый до 1000 градусов по Фаренгейту стальной элемент будет расширяться на 9½ дюйма на 100 футах длины… Если стальные балки ограничены, например, каменной конструкцией, а температура огня поддерживается на уровне около 1000°F, расширение стали может вызвать смещение каменной кладки, что приведет к частичному или полному обрушению». (Строительство здания Браннигана для пожарной службы, четвертое издание, стр. 206) Если каменная кладка или бетонные стены, удерживающие балку, достаточно массивны, чтобы не смещаться, увеличение длины балки и ее ослабление от жары приведет к ее короблению. и терпит неудачу в середине пролета. Эта информация была передана нам, начиная с наших курсов пожарных I и II.

На фото 1 показана сборка каменной кладки и бетонных стен, стальных колонн, стальных балочных ферм и стержневых балок. Балочные фермы и стержневые балки крепятся либо за счет соединения со стенами, либо посредством сварных швов и болтов друг с другом. Допуск на расширение конструкционной стали в проекте не предусмотрен, поскольку перепад температур днем ​​и ночью или зимой и летом считается незначительным. В здании с кондиционером нормальный диапазон температур может составлять менее 20°F. В неотапливаемом здании в холодном климате диапазон температур, вероятно, будет менее 100°F. Расширение и сжатие стали становится проблемой, когда внутри здания возникает пожар.

В любом большом здании металлические трубы, поддерживаемые конструкционной сталью, могут иметь длину в сотни футов. Когда по этим трубам подается нагретая или охлажденная вода для отопления и кондиционирования воздуха, их внутренняя температура может варьироваться от 40 до 200 градусов по Фаренгейту. Когда они переносят пар, их внутренняя температура может варьироваться от комнатной температуры до более 300°F. Когда они несут горячую и холодную воду, их внутренняя температура может варьироваться от 40 до 150 градусов по Фаренгейту. Строительные и другие нормы и правила требуют, чтобы эти трубы были изолированы для экономии энергии.

(1) Нажмите, чтобы увеличить

Стальные трубы расширяются при нагревании с той же скоростью, что и конструкционная сталь. Медные трубы расширяются при нагревании со скоростью примерно на 40 процентов выше, чем стальные. Хотя расширение и сжатие в пределах нормального диапазона рабочих температур трубы может быть недостаточно сильным, чтобы вызвать разрушение стенок или коробление трубы, оно может быть шумным и в конечном итоге приведет к утечкам в стыках труб, если это не контролировать.

Одним из способов контроля расширения труб является использование компенсаторов. В одном типе используются отрезки гибкой гофрированной металлической трубы или резиновой трубки через определенные промежутки времени на длинном участке трубы. Другой тип — фитинг с скользящим соединением с механическим уплотнением или уплотнительными кольцами. Оба они хорошо работают, когда они новые, но оба со временем протекут и потребуют замены.

Другой метод — использование компенсационных петель, которые используются уже более 100 лет. На фото 2 показаны расширительные петли в двух стальных трубах, по которым будет подаваться горячая вода для отопления зимой и охлажденная вода для кондиционирования воздуха летом. В этой установке используются фитинги Victaulic® с прокладками из более высокотемпературной резины, чем те, которые используются в автоматических спринклерных системах пожаротушения. В этом здании участки труб будут ограничены в середине участка между петлями расширения.

(2) Нажмите, чтобы увеличить

На фото 3 показаны компенсационные петли в группе изолированных труб, подающих горячую и холодную бытовую воду, горячую воду для отопления и пар. В этой системе ограничители располагаются в центре компенсационных петель, а не в середине участков трубы.

(3) Нажмите, чтобы увеличить

Сегодня компенсаторы обычно используются там, где нет места для компенсационных петель. Хотя их установка требует меньше труда, чем компенсационные петли, они часто стоят дороже, чем материалы для компенсационных петель. Кроме того, они требуют периодической замены.