محاسبه‌گر وزن فولاد - وزن فوری میلگرد، ورق و لوله‌ها

ماشین‌حساب وزن فولاد

ماشین‌حساب وزن فولاد جرم یک قطعه فولاد را بر اساس شکل و ابعاد آن پیدا می‌کند. این ماشین‌حساب برای سه شکل رایج کار می‌کند: میله‌های توپر، ورق‌های تخت و لوله‌های توخالی. ماشین‌حساب حجم شکل را در چگالی فولاد ضرب می‌کند و سپس نتیجه را بر حسب کیلوگرم، گرم و پوند گزارش می‌دهد.

دانستن وزن یک قطعه فولاد پیش از سفارش، جابه‌جایی یا حمل آن اهمیت دارد. یک کارگاه برای قیمت‌گذاری برش به این مقدار نیاز دارد. مهندس از آن برای بررسی اینکه تیر از بار طراحی سازه فراتر نرود استفاده می‌کند. اپراتور جرثقیل نیز به آن نیاز دارد تا مطمئن شود بار در محدوده ظرفیت نامی دستگاه است.

فرمول وزن فولاد

فرمول کلی چنین است:

$\text{وزن} = \text{حجم} \times \text{چگالی}$

چگالی، جرم فشرده‌شده در حجم معینی از یک ماده است. چگالی فولاد نرم (کربنی) ۷٫۸۵ گرم بر سانتی‌متر مکعب (g/cm³) است. یعنی یک سانتی‌متر مکعب فولاد نرم، که مکعبی کوچک‌تر از حبه قند است، ۷٫۸۵ گرم وزن دارد.

حجم بر حسب سانتی‌متر مکعب (cm³) اندازه‌گیری می‌شود و به شکل جسم بستگی دارد. سه شکل زیر از فرمول‌های متفاوتی برای حجم استفاده می‌کنند؛ بنابراین انتخاب فرمول درست اهمیت دارد.

فرمول حجم میله (استوانه)

میله یک استوانه توپر است، مانند میله گرد یا قطعه‌ای از میلگرد.

$V = \pi \times r^2 \times L$

• V = حجم (cm³)
• r = شعاع میله (cm)، برابر با قطر ÷ ۲
• L = طول میله (cm)

فرمول حجم ورق تخت

ورق یک قطعه تخت و مستطیلی است، مانند فولاد پلیت یا ورق فلزی.

$V = L \times W \times T$

• L = طول (cm)
• W = عرض (cm)
• T = ضخامت (cm)

فرمول حجم لوله (استوانه توخالی)

لوله، مجرایی با مرکز توخالی است. حجم آن از تفریق حجم استوانه داخلی (توخالی) از حجم استوانه خارجی به دست می‌آید.

$V = \pi \times L \times (R_o^2 - R_i^2)$

• L = طول (cm)
• R_o = شعاع خارجی (cm)، برابر با قطر خارجی ÷ ۲
• R_i = شعاع داخلی (cm)، برابر با قطر داخلی ÷ ۲

پس از مشخص شدن حجم، وزن بر حسب کیلوگرم از رابطه زیر به دست می‌آید:

$\text{وزن (کیلوگرم)} = \frac{\text{حجم (cm}^3\text{)} \times 7.85}{1000}$

روش محاسبه وزن فولاد

1. شکل را مشخص کنید: میله، ورق یا لوله.
2. ابعاد لازم را بر حسب سانتی‌متر اندازه‌گیری کنید (قطر و طول برای میله؛ طول، عرض و ضخامت برای ورق؛ قطر خارجی، قطر داخلی و طول برای لوله).
3. فرمول حجم متناظر را از بخش بالا به کار ببرید.
4. حجم را در ۷٫۸۵ g/cm³ ضرب کنید تا وزن بر حسب گرم به دست آید، سپس برای به‌دست‌آوردن کیلوگرم آن را بر ۱۰۰۰ تقسیم کنید.
5. برای محاسبه بر حسب پوند، وزن بر حسب گرم را بر ۴۵۳٫۵۹۲۳۷ تقسیم کنید. یک پوند دقیقاً برابر با ۰٫۴۵۳۵۹۲۳۷ کیلوگرم تعریف می‌شود؛ بنابراین ۴۵۳٫۵۹۲۳۷ گرم برابر با یک پوند است.

در لوله، قطر داخلی باید از قطر خارجی کوچک‌تر باشد. اگر قطر خارجی لوله‌ای ۵ cm و ضخامت دیواره‌های آن ۰٫۳ cm باشد، قطر داخلی برابر است با ۵٫۰ − (۲ × ۰٫۳) = ۴٫۴ cm، نه ۴٫۷ cm، زیرا دیواره در هر دو طرف سوراخ وجود دارد.

مثال حل‌شده

مثال ۱: یک میله فولادی

قطر یک میله ۲٫۵ cm و طول آن ۳۰۰ cm است.

1. شعاع = ۲٫۵ ÷ ۲ = ۱٫۲۵ cm
2. حجم = π × ۱٫۲۵² × ۳۰۰ ≈ ۱٬۴۷۲٫۶ cm³
3. وزن = ۱٬۴۷۲٫۶ × ۷٫۸۵ ÷ ۱۰۰۰ ≈ ۱۱٫۵۶ kg (۱۱٬۵۶۰٫۱ g ÷ ۴۵۳٫۵۹۲۳۷ ≈ ۲۵٫۴۹ پوند)

مثال ۲: یک ورق فولادی

طول ورق ۱۲۰ cm، عرض آن ۸۰ cm و ضخامت آن ۰٫۳ cm است.

1. حجم = ۱۲۰ × ۸۰ × ۰٫۳ = ۲٬۸۸۰ cm³
2. وزن = ۲٬۸۸۰ × ۷٫۸۵ ÷ ۱۰۰۰ ≈ ۲۲٫۶۱ kg

مثال ۳: یک لوله فولادی

قطر خارجی لوله ۴٫۲ cm، قطر داخلی آن ۳٫۸ cm و طول آن ۲۵۰ cm است.

1. شعاع خارجی = ۲٫۱ cm؛ شعاع داخلی = ۱٫۹ cm
2. حجم = π × ۲۵۰ × (۲٫۱² − ۱٫۹²) = π × ۲۵۰ × ۰٫۸ ≈ ۶۲۸٫۳ cm³
3. وزن = ۶۲۸٫۳ × ۷٫۸۵ ÷ ۱۰۰۰ ≈ ۴٫۹۳ kg

چگالی فولاد بر اساس نوع

مقدار ۷٫۸۵ g/cm³ برای فولاد نرم (کربنی) به کار می‌رود که بیشتر از آهن و مقدار کمی کربن تشکیل شده است. آلیاژهای دیگر فولاد و فلزات متفاوت‌اند:

برای برآورد وزن فلزی دیگر، نتیجه وزن فولاد را در (چگالی آن فلز ÷ ۷٫۸۵) ضرب کنید.

پرسش‌های متداول

چرا وزن محاسبه‌شده با وزن اعلامی تأمین‌کننده تفاوت دارد؟

چند عامل باعث اختلاف‌های جزئی می‌شوند. کارخانه‌های فولاد میله‌ها و ورق‌ها را با تلرانس تولید می‌کنند؛ بنابراین یک میله «۱۰ mm» ممکن است در واقع ۹٫۸–۱۰٫۲ mm اندازه داشته باشد. پوشش‌ها نیز وزن اضافه می‌کنند: گالوانیزه‌کاری گرم حدود ۳–۵% و پوسته اکسیدی، یعنی لایه تیره‌ای که در اثر نورد گرم باقی می‌ماند، حدود ۰٫۵–۱% به وزن می‌افزاید. وزن محاسبه‌شده معمولاً در محدوده ۲–۳% وزن به‌دست‌آمده از ترازو قرار دارد؛ این دقت برای قیمت‌گذاری و برنامه‌ریزی مواد کافی است.

آیا می‌توان از این فرمول برای فولاد زنگ‌نزن یا آلومینیوم استفاده کرد؟

بله، با اصلاح بر اساس چگالی. نتیجه فولاد نرم را در نسبت چگالی فلز دیگر به ۷٫۸۵ ضرب کنید. برای فولاد زنگ‌نزن، حدود ۲٪ اضافه کنید. برای آلومینیوم، بر حدود ۲٫۹ تقسیم کنید. جدول چگالی بالا ضریب‌های اصلاح فلزات رایج دیگر را نشان می‌دهد.

وزن میلگرد چگونه محاسبه می‌شود؟

میلگرد (میلگرد تقویتی) مانند میله توپر و با استفاده از قطر اسمی آن محاسبه می‌شود. میلگرد آجدار، که برای ایجاد چسبندگی آج‌هایی دارد، حدود ۱–۲% بیشتر از میله صاف با همان قطر وزن دارد؛ این اختلاف برای بیشتر برآوردها آن‌قدر کم است که می‌توان از آن صرف‌نظر کرد. وزن یک میلگرد ۱۰ mm با استفاده از فرمول میله، حدود ۰٫۶۲ kg در هر متر به دست می‌آید؛ وزن یک میلگرد ۱۶ mm نیز حدود ۱٫۵۸ kg در هر متر است.

وزن لوله‌های مربعی یا مستطیلی چگونه محاسبه می‌شود؟

لوله مربعی و مستطیلی استوانه نیست؛ بنابراین فرمول‌های میله و لوله مستقیماً برای آن کاربرد ندارند. در عوض، حجم داخلی توخالی را از حجم خارجی توپر کم کنید: حجم خارجی برابر است با طول × عرض خارجی × ارتفاع خارجی، و حجم داخلی برابر است با طول × (عرض خارجی − ۲ × ضخامت دیواره) × (ارتفاع خارجی − ۲ × ضخامت دیواره). برای طول ۱۰۰ cm، ابعاد خارجی ۵ cm × ۳ cm و دیواره‌های ۰٫۳ cm، حجم خارجی ۱٬۵۰۰ cm³ است و حجم داخلی ۱۰۰ × ۴٫۴ × ۲٫۴ = ۱٬۰۵۶ cm³ می‌شود؛ بنابراین حجم فولاد ۴۴۴ cm³ و وزن آن حدود ۳٫۴۹ kg است.

چرا یک خطای اندازه‌گیری کوچک این‌قدر اهمیت دارد؟

حجم میله یا لوله به مجذور شعاع بستگی دارد؛ بنابراین خطای کوچک در قطر تشدید می‌شود. خطای ۱ mm در قطر ۱۰ cm، وزن محاسبه‌شده را حدود ۲٪ تغییر می‌دهد. اندازه‌گیری با کولیس، به‌جای متر نواری، نتیجه را به وزن به‌دست‌آمده از ترازو نزدیک‌تر می‌کند.

منابع

1. ASTM A6/A6M-19، مشخصات استاندارد الزامات عمومی برای میله‌ها، ورق‌ها، مقاطع و شمع‌کوبی ورقی فولاد سازه‌ای نوردشده، ASTM International، ۲۰۱۹.
2. مؤسسه آمریکایی ساخت فولاد، راهنمای ساخت فولاد، ویرایش شماره ۱۵.
3. BS EN ۱۰۰۲۵-۱:۲۰۰۴، محصولات نورد گرم فولادهای سازه‌ای — شرایط عمومی تحویل فنی، مؤسسه استاندارد بریتانیا.
4. B. N. Taylor و A. Thompson (ویراستاران)، انتشارات ویژه NIST شماره ۸۱۱: راهنمای استفاده از دستگاه بین‌المللی یکاها (SI)، ویرایش ۲۰۰۸، پیوست B.8 (۱ پوند آووآردوپوآ = دقیقاً ۰٫۴۵۳ ۵۹۲ ۳۷ kg).