건설 관련 우려 사항: 금속 확장

Gregory Havel의 기사 및 사진

"강철은 온도가 100oF 상승할 때마다 길이가 0.06%에서 0.07%로 팽창합니다. 온도가 상승함에 따라 팽창률도 증가합니다. 1,000oF로 가열되면 강철 부재는 길이 100피트에 걸쳐 9½인치 확장됩니다… 석조 구조물에 의해 억제되고 화재 온도가 약 1,000oF에서 지속되면 강철의 팽창으로 석조 구조물이 변위되어 부분적 또는 전체 붕괴가 발생할 수 있습니다." (Brannigan의 소방서를 위한 건물 건설, 제4판, 206페이지) 빔을 고정하는 석조 또는 콘크리트 벽이 이동되지 않을 만큼 충분히 크다면, 빔의 길이가 늘어나고 열로 인해 빔이 약해지면 빔이 휘어지게 됩니다. 그리고 중간에 실패합니다. 이 정보는 소방관 I 및 II 과정부터 우리에게 전달되었습니다.

사진 1은 석조 및 콘크리트 벽, 강철 기둥, 강철 대들보 트러스 및 막대 장선의 조립을 보여줍니다. 대들보 트러스와 철근 장선은 벽에 연결하거나 서로 용접 및 볼트로 고정됩니다. 낮과 밤, 겨울과 여름 사이의 온도 변화가 미미한 것으로 간주되므로 구조용 강철의 팽창 설계에는 허용되지 않습니다. 에어컨이 설치된 건물의 정상 온도 범위는 20oF 미만일 수 있습니다. 추운 기후의 난방되지 않는 건물에서는 온도 범위가 100oF 미만일 가능성이 높습니다. 건물 내부에 화재가 발생하면 강철의 팽창과 수축이 문제가 됩니다.

대형 건물에서 구조용 강철로 지지되는 금속 파이프의 길이는 수백 피트에 이릅니다. 이러한 파이프가 난방 및 냉방을 위해 온수 또는 냉수를 운반할 때 내부 온도 범위는 40oF ~ 200oF입니다. 증기를 운반할 때 내부 온도는 실온에서 300oF 이상까지 다양합니다. 가정용 온수와 냉수를 운반할 때 내부 온도는 40oF에서 150oF까지 다양합니다. 건물 및 기타 규정에서는 에너지 보존을 위해 이러한 파이프를 단열할 것을 요구합니다.

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강철 파이프는 구조용 강철과 동일한 속도로 가열되면 팽창합니다. 구리 파이프는 가열되면 강철보다 약 40% 더 높은 속도로 팽창합니다. 파이프의 정상 작동 온도 범위 내에서 팽창 및 수축은 벽이 파손되거나 파이프가 휘어질 만큼 높지 않을 수 있지만 소음이 발생할 수 있으며 제어되지 않으면 결국 파이프 연결부에서 누출이 발생할 수 있습니다.

파이프의 팽창을 제어하는 ​​한 가지 방법은 팽창 조인트를 사용하는 것입니다. 한 가지 유형은 파이프의 긴 길이에서 간격을 두고 유연한 골판지 금속 파이프 또는 고무 튜브 섹션을 사용합니다. 또 다른 유형은 기계적 밀봉 또는 O-링이 있는 슬립 조인트 피팅입니다. 둘 다 새 제품일 때는 잘 작동하지만 결국에는 누출이 발생하여 교체가 필요합니다.

또 다른 방법은 100년 이상 사용되어 온 확장 루프를 사용하는 것입니다. 사진 2는 두 개의 강철 파이프에 있는 확장 루프를 보여줍니다. 이 파이프는 겨울에는 난방용 온수를 운반하고 여름에는 에어컨용 냉수를 운반합니다. 이 설치에서는 자동 화재 스프링클러 시스템에 사용되는 것보다 고온 고무 가스켓이 포함된 Victaulic® 피팅을 사용합니다. 이 건물에서는 파이프의 흐름이 확장 루프 사이의 중간에서 제한됩니다.

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사진 3은 온수 및 냉수, 난방용 온수 및 증기를 운반하는 단열 파이프 그룹의 확장 루프를 보여줍니다. 이 시스템에서 구속 장치는 파이프의 중앙이 아닌 확장 루프의 중앙에 있습니다.

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오늘날 확장 조인트는 일반적으로 확장 루프를 위한 공간이 없는 곳에 사용됩니다. 확장 루프보다 설치하는 데 노동력이 덜 필요하지만 확장 루프의 재료보다 비용이 더 많이 드는 경우가 많습니다. 또한 주기적으로 교체가 필요합니다.