Kalkulator Težine Čelika - Trenutni Izračun za Šipke, Ploče i Cijevi

Kalkulator težine čelika

Kalkulator težine čelika određuje masu komada čelika na temelju njegova oblika i dimenzija. Radi za tri uobičajena oblika: pune šipke, ravne ploče i šuplje cijevi. Kalkulator množi volumen oblika gustoćom čelika, a zatim rezultat prikazuje u kilogramima, gramima i funtama.

Poznavanje težine komada čelika važno je prije naručivanja, podizanja ili slanja. Radionici je potrebna za određivanje cijene rezanja. Inženjeru je potrebna kako bi provjerio da greda ne premašuje projektno opterećenje konstrukcije. Rukovatelju dizalicom potrebna je kako bi potvrdio da je teret unutar nazivnog kapaciteta stroja.

Formula za težinu čelika

Opća formula glasi:

$\text{Masa} = \text{Zapremina} \times \text{Gustoća}$

Gustoća je masa sadržana u određenom volumenu materijala. Meki (ugljični) čelik ima gustoću od 7,85 grama po kubičnom centimetru (g/cm³). To znači da jedan kubični centimetar mekog čelika, kocka manja od kocke šećera, teži 7,85 grama.

Volumen se mjeri u kubičnim centimetrima (cm³) i ovisi o obliku. Tri oblika u nastavku koriste različite formule za volumen, pa je važno odabrati odgovarajuću.

Formula za volumen šipke (valjka)

Šipka je puni valjak, poput okrugle šipke ili komada armaturne šipke.

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

• V = volumen (cm³)
• r = polumjer šipke (cm), jednak promjeru ÷ 2
• L = duljina šipke (cm)

Formula za volumen ploče (ravne ploče)

Ploča je ravna pravokutna ploča, poput čelične ploče ili lima.

$V = L \times W \times T$

• L = duljina (cm)
• W = širina (cm)
• T = debljina (cm)

Formula za volumen cijevi (šupljeg valjka)

Cijev je šuplji profil. Njezin volumen jednak je volumenu vanjskog valjka umanjenom za volumen unutarnjeg (šupljeg) valjka.

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

• L = duljina (cm)
• R_o = vanjski polumjer (cm), jednak vanjskom promjeru ÷ 2
• R_i = unutarnji polumjer (cm), jednak unutarnjem promjeru ÷ 2

Nakon što je volumen poznat, težina u kilogramima dobiva se formulom:

$\text{Težina (kg)} = \frac{\text{Volumen (cm}^3\text{)} \times 7.85}{1000}$

Kako izračunati težinu čelika

1. Odredite oblik: šipka, ploča ili cijev.
2. Izmjerite potrebne dimenzije u centimetrima (promjer i duljinu za šipku; duljinu, širinu i debljinu za ploču; vanjski promjer, unutarnji promjer i duljinu za cijev).
3. Primijenite odgovarajuću gornju formulu za volumen.
4. Pomnožite volumen s 7,85 g/cm³ kako biste dobili težinu u gramima, a zatim podijelite s 1000 za kilograme.
5. Za funte podijelite težinu u gramima s 453,59237. Jedna funta definirana je kao točno 0,45359237 kilograma, pa 453,59237 grama čine jednu funtu.

Kod cijevi unutarnji promjer mora biti manji od vanjskog promjera. Ako cijev ima vanjski promjer 5 cm i stijenke debljine 0,3 cm, unutarnji promjer iznosi 5,0 − (2 × 0,3) = 4,4 cm, a ne 4,7 cm, jer stijenka postoji s obje strane otvora.

Primjer izračuna

Primjer 1: čelična šipka

Šipka ima promjer 2,5 cm i duljinu 300 cm.

1. Polumjer = 2,5 ÷ 2 = 1,25 cm
2. Volumen = π × 1,25² × 300 ≈ 1.472,6 cm³
3. Težina = 1.472,6 × 7,85 ÷ 1000 ≈ 11,56 kg (11.560,1 g ÷ 453,59237 ≈ 25,49 lb)

Primjer 2: čelična ploča

Ploča je duga 120 cm, široka 80 cm i debela 0,3 cm.

1. Volumen = 120 × 80 × 0,3 = 2.880 cm³
2. Težina = 2.880 × 7,85 ÷ 1000 ≈ 22,61 kg

Primjer 3: čelična cijev

Cijev ima vanjski promjer 4,2 cm, unutarnji promjer 3,8 cm i duljinu 250 cm.

1. Vanjski polumjer = 2,1 cm; unutarnji polumjer = 1,9 cm
2. Volumen = π × 250 × (2,1² − 1,9²) = π × 250 × 0,8 ≈ 628,3 cm³
3. Težina = 628,3 × 7,85 ÷ 1000 ≈ 4,93 kg

Gustoća čelika prema vrsti

Vrijednost 7,85 g/cm³ odnosi se na meki (ugljični) čelik, koji se uglavnom sastoji od željeza s malom količinom ugljika. Druge legure čelika i metali razlikuju se:

Za procjenu težine drugog metala pomnožite rezultat za čelik s (gustoća tog metala ÷ 7,85).

Često postavljana pitanja

Zašto se izračunata težina razlikuje od težine koju navodi dobavljač?

Nekoliko čimbenika uzrokuje mala odstupanja. Čeličane proizvode šipke i ploče unutar proizvodne tolerancije, pa šipka od „10 mm” zapravo može imati mjeru 9,8–10,2 mm. I premazi dodaju težinu: vruće pocinčavanje dodaje približno 3–5%, a valjaonička okujina, tamni oksidni sloj koji nastaje pri vrućem valjanju, dodaje približno 0,5–1%. Izračunata težina obično je unutar 2–3% težine izmjerene na vagi, što je dovoljno blizu za ponude i planiranje materijala.

Može li se ova formula koristiti za nehrđajući čelik ili aluminij?

Da, uz prilagodbu prema gustoći. Pomnožite rezultat za meki čelik omjerom gustoće drugog metala i 7,85. Za nehrđajući čelik dodajte približno 2 %. Za aluminij podijelite s približno 2,9. Gornja tablica gustoća sadržava faktore prilagodbe za druge uobičajene metale.

Kako se izračunava težina armature?

Armatura (armaturna šipka) izračunava se na isti način kao puna šipka, uz uporabu nazivnog promjera. Rebrasta armatura, koja ima rebra za bolje prianjanje, teži oko 1–2% više od glatke šipke istog promjera; ta je razlika dovoljno mala da se u većini procjena može zanemariti. Armatura od 10 mm prema formuli za šipku ima težinu od približno 0,62 kg po metru; armatura od 16 mm ima težinu od približno 1,58 kg po metru.

Kako se izračunava težina kvadratnih ili pravokutnih cijevi?

Kvadratni i pravokutni cijevni profili nisu valjci, pa se formule za šipke i cijevi ne primjenjuju izravno. Umjesto toga od volumena punog vanjskog dijela oduzima se unutarnji šuplji volumen: vanjski volumen iznosi duljina × vanjska širina × vanjska visina, a unutarnji volumen iznosi duljina × (vanjska širina − 2 × debljina stijenke) × (vanjska visina − 2 × debljina stijenke). Za duljinu 100 cm, vanjske dimenzije 5 cm × 3 cm i stijenke debljine 0,3 cm: vanjski volumen iznosi 1.500 cm³, unutarnji volumen iznosi 100 × 4,4 × 2,4 = 1.056 cm³, pa volumen čelika iznosi 444 cm³, što daje težinu od približno 3,49 kg.

Zašto je mala pogreška mjerenja toliko važna?

Volumen šipke ili cijevi ovisi o kvadratu polumjera, pa se mala pogreška u promjeru povećava. Pogreška od 1 mm pri promjeru od 10 cm mijenja izračunatu težinu za približno 2 %. Mjerenje pomičnom mjerkom umjesto mjernom vrpcom daje rezultate bliže težini izmjerenoj na vagi.

Reference

1. ASTM A6/A6M-19, Standardna specifikacija za opće zahtjeve za valjane šipke, ploče, profile i čelične talpe, ASTM International, 2019.
2. American Institute of Steel Construction, Priručnik za čelične konstrukcije, 15. izdanje.
3. BS EN 10025-1:2004, Vruće valjani proizvodi od konstrukcijskih čelika — Opći tehnički uvjeti isporuke, British Standards Institution.
4. B. N. Taylor i A. Thompson (ur.), NIST-ova posebna publikacija 811: Vodič za uporabu Međunarodnog sustava jedinica (SI), izdanje 2008, Dodatak B.8 (1 lb avoirdupois = točno 0,453 592 37 kg).