凍結で破裂しない水道管を発明しました。名付けて「十字水道管」です。

図が、その水道管の断面図です。こうすれば水道管は、凍結しても氷による膨張に耐えられるので、破裂しませんよね？
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https://news.yahoo.co.jp/articles/110df04f4cbe92 …
「もうこれは災害」札幌で水道管破裂続発　水を落としても破裂…44年ぶりの記録的寒さが直撃
1/7(木)

　年末年始の札幌は、44年ぶりに５日連続でマイナス10度を下回る記録的な寒さとなりました。その影響で、水道管が凍結し、破裂する被害が急増しています。

　天井から滝のように水が流れます。５日未明、札幌のアパートで撮影された映像です。上の部屋で水道管が凍結し破損したとみられ、元栓を閉めるまで水は６時間以上、流れ続けました。

　住人は、部屋の修理が終わるまでの１か月、ホテル暮らしを強いられています。
　また、札幌の知事公館も、５日、水道管の破損で水浸しになり、３月31日まで休館することになりました。

　相次ぐ水道凍結は、年末年始の厳しい冷え込みが影響しています。
　札幌は、先月30日から５日連続でマイナス10度を下回り、44年ぶりの記録的な寒さとなりました。

　西区にある雑貨店です。３日に水道管が凍結していました。

　「（年末は）水を落として帰ったんですけど、水道管が破れて、いっぺんに噴いたんですよね。床全部が水浸しになった」「…こんな状態で、どうすることもできない」（夢と雑貨ホワイトリーフ・新谷勲オーナー）

　手に負えず、業者に修理を依頼しました。札幌市水道局に寄せられた水道凍結などの問い合わせは、今年の三が日で1217件、過去10年で最も多かった2012年の三が日の4倍以上です。
　また、４日には１日で1093件の問い合わせが寄せられました。

　「もうこれは災害ですね。４日から電話が鳴りっぱなしです」（石狩設備工業・熊谷雅之社長）

　依頼してから30時間、西区の雑貨店に修理業者が到着しました。水道管は、縦に裂けていました。

　「（水を落としても）配管に水が溜まっている。溜まっていた水が凍って破裂してしまった」（石狩設備工業・熊谷雅之社長）

　今年の水道凍結被害は「災害」だと話す修理業者。作業開始から2時間…。

　「ひねってみてください」「オー出た！よかった…」「おめでとうございます」（熊谷社長）

　業者はこの後も、30件以上の水道修理に向かうということです。

質問者からの補足コメント

• 材質を塩化ビニールにすれば、変形しても元に戻ります。接合部などの、この十字水道管を使いにくい所だけ、保温する成り、ニクロム線で加熱するなり、強力な鋼鉄管にすれば良いのです。全てを、そうするより安く付きます。

  No.2の回答に寄せられた補足コメントです。 補足日時：2021/01/08 13:47

• 断面が変形して、断面積が増えて、膨張に耐えられるからです。円形断面では膨張できません。

  No.1の回答に寄せられた補足コメントです。 補足日時：2021/01/08 13:50

• 継手は、図のように、水道管と継手を接着剤でつなげば良いだけです。

  
    補足日時：2021/01/09 14:53

• 

  水は凍結により110%体積が増加します。この体積増加に対応できる「高靭性材料」は高価に成ります。

  No.6の回答に寄せられた補足コメントです。 補足日時：2021/01/12 09:14

No.2 ベストアンサー 回答者： し水 回答日時： 2021/01/08 13:03

凍結にて、凹みの部分より力を逃がす事ができると思います。

ただ 一度変形した金属配管は元の形状には戻りません。
凍結を繰り返すうちに、丸い配管形状なり破裂するでしょう。
圧力損失も多く、汚れも付着しやすいですね。
形状から配管接続は困難で溶接接合になるでしょう。漏水が多発しそうですし、管末の水栓の脱着も悩みどころですね。

この回答へのお礼

材質を塩化ビニールにすれば、変形しても元に戻ります。接合部などの、この十字水道管を使いにくい所だけ、保温する成り、ニクロム線で加熱するなり、強力な鋼鉄管にすれば良いのです。全てを、そうするより安く付きます。

お礼日時：2021/01/08 13:47

No.6 回答者： han-ka-2 回答日時： 2021/01/09 08:22

薄肉円断面だと引張だけで抵抗。

この断面だと曲げも生じるだけの話であって，引張応力が凹部凸部で生じるのは同じ。あとは材料の靭性だけで破壊するか否かは決まる。なら，円断面で，水道管の暴露部には高靭性材料を使えばいいだけ。

この回答へのお礼

水は凍結により110%体積が増加します。この体積増加に対応できる「高靭性材料」は高価に成ります。

お礼日時：2021/01/12 09:14

No.5 回答者： lon_donburi_dge 回答日時： 2021/01/08 16:49

塩ビって氷点下で使ったら割れやすくならない？

No.4 回答者： yhr2 回答日時： 2021/01/08 15:35

機械工学の「応力集中」というものをご存じないですか？

機械屋さん、構造屋さんには常識だと思いますが。

↓　応力集中
https://kotobank.jp/word/%E5%BF%9C%E5%8A%9B%E9%9 …

https://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%BF%9C%E5%8A%9B …

https://d-engineer.com/zairiki/ouryokusyuutyuu.h …

https://www.ipros.jp/technote/basic-fracture-eng …

https://jp.misumi-ec.com/tech-info/categories/pl …

No.3 回答者： ひなげしのはな 回答日時： 2021/01/08 13:06

まぁ、この件は、

水に流しましょうッ！

この回答へのお礼

頭が凍結しましたか？

お礼日時：2021/01/08 13:53

No.1 回答者： lon_donburi_dge 回答日時： 2021/01/08 12:53

場所によって水圧が不均等にかかりそうな気がしますが、そもそもこの構造だと

なぜ膨張に耐えられるのですか？
ご説明いただけると幸いです。

この回答へのお礼

断面が変形して、断面積が増えて、膨張に耐えられるからです。円形断面では膨張できません。

お礼日時：2021/01/08 13:50