Acélsúly Kalkulátor - Azonnali Súly Rudakhoz, Lemezekhez és Csövekhez

Acélsúly-kalkulátor

Az acélsúly-kalkulátor egy acéldarab tömegét határozza meg az alakja és méretei alapján. Három gyakori alakzatra használható: tömör rudakra, sík lemezekre és üreges csövekre. A kalkulátor az alakzat térfogatát megszorozza az acél sűrűségével, majd az eredményt kilogrammban, grammban és fontban adja meg.

Egy acéldarab tömegének ismerete fontos a megrendelés, emelés vagy szállítás előtt. Egy műhelynek erre van szüksége a darabolás árának meghatározásához. Egy mérnök annak ellenőrzésére használja, hogy egy gerenda nem lépi-e túl a szerkezet tervezett terhelését. A darukezelőnek ezzel kell megerősítenie, hogy a teher a gép névleges teherbírásán belül van.

Acélsúly-képlet

Az általános képlet:

$\text{Tömeg} = \text{Térfogat} \times \text{Sűrűség}$

A sűrűség egy anyag adott térfogatába besűrűsödött tömege. A lágyacél (szénacél) sűrűsége 7,85 gramm köbcentiméterenként (g/cm³). Ez azt jelenti, hogy egy köbcentiméter lágyacél, amely kisebb egy kockacukornál, 7,85 grammot nyom.

A térfogatot köbcentiméterben (cm³) mérik, és az alaktól függ. Az alábbi három alakzathoz eltérő térfogatképletek tartoznak, ezért fontos a megfelelőt kiválasztani.

Rúd (henger) térfogatképlete

A rúd tömör henger, például köracél vagy betonacél-darab.

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

• V = térfogat (cm³)
• r = a rúd sugara (cm), amely egyenlő az átmérő osztva 2-vel
• L = a rúd hossza (cm)

Lemez (sík lap) térfogatképlete

A lemez sík, téglalap alakú hasáb, például acéllemez vagy fémlemez.

$V = L \times W \times T$

• L = hosszúság (cm)
• W = szélesség (cm)
• T = vastagság (cm)

Cső (üreges henger) térfogatképlete

A cső középen üreges vezeték. Térfogata a külső henger térfogatának és a belső (üreges) henger térfogatának különbsége.

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

• L = hosszúság (cm)
• R_o = külső sugár (cm), amely egyenlő a külső átmérő osztva 2-vel
• R_i = belső sugár (cm), amely egyenlő a belső átmérő osztva 2-vel

A térfogat ismeretében a kilogrammban kifejezett tömeg:

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

Az acélsúly kiszámítása

1. Határozza meg az alakot: rúd, lemez vagy cső.
2. Mérje meg a szükséges méreteket centiméterben (rúdnál az átmérőt és a hosszt; lemeznél a hosszúságot, szélességet és vastagságot; csőnél a külső átmérőt, belső átmérőt és a hosszt).
3. Alkalmazza a fenti, megfelelő térfogatképletet.
4. A grammban kifejezett tömeg meghatározásához szorozza meg a térfogatot 7,85 g/cm³ értékkel, majd a kilogrammhoz ossza el 1000 értékkel.
5. A fontban kifejezett tömeghez ossza el a grammban mért tömeget 453,59237 értékkel. Egy font pontosan 0,45359237 kilogrammnak felel meg, így 453,59237 gramm ad ki egy fontot.

Cső esetén a belső átmérőnek kisebbnek kell lennie a külső átmérőnél. Ha egy cső külső átmérője 5 cm, falvastagsága pedig 0,3 cm, akkor a belső átmérő 5,0 − (2 × 0,3) = 4,4 cm, nem pedig 4,7 cm, mivel a fal az üreg mindkét oldalán jelen van.

Számítási példa

1. példa: Acélrúd

Egy rúd átmérője 2,5 cm, hossza pedig 300 cm.

1. Sugár = 2,5 ÷ 2 = 1,25 cm
2. Térfogat = π × 1,25² × 300 ≈ 1 472,6 cm³
3. Tömeg = 1 472,6 × 7,85 ÷ 1000 ≈ 11,56 kg (11 560,1 g ÷ 453,59237 ≈ 25,49 font)

2. példa: Acéllemez

Egy lemez hossza 120 cm, szélessége 80 cm, vastagsága pedig 0,3 cm.

1. Térfogat = 120 × 80 × 0,3 = 2 880 cm³
2. Tömeg = 2 880 × 7,85 ÷ 1000 ≈ 22,61 kg

3. példa: Acélcső

Egy cső külső átmérője 4,2 cm, belső átmérője 3,8 cm, hossza pedig 250 cm.

1. Külső sugár = 2,1 cm; belső sugár = 1,9 cm
2. Térfogat = π × 250 × (2,1² − 1,9²) = π × 250 × 0,8 ≈ 628,3 cm³
3. Tömeg = 628,3 × 7,85 ÷ 1000 ≈ 4,93 kg

Acélsűrűség típusonként

Az 7,85 g/cm³ érték a lágyacélra (szénacélra) vonatkozik, amely főként vasból és kis mennyiségű szénből áll. Más acélötvözetek és fémek sűrűsége eltér:

Egy másik fém tömegének becsléséhez szorozza meg az acélra kapott eredményt (az adott fém sűrűsége ÷ 7,85) értékével.

Gyakran ismételt kérdések

Miért tér el a kiszámított tömeg a beszállító által megadott tömegtől?

Több tényező is okozhat kisebb eltéréseket. Az acélművek a rudakat és lemezeket gyártási tűréssel állítják elő, ezért egy „10 mm”-es rúd ténylegesen 9,8–10,2 mm átmérőjű lehet. A bevonatok szintén növelik a tömeget: a tűzihorganyzás hozzávetőlegesen 3–5%-kal, a reve, vagyis a meleghengerlés után visszamaradó sötét oxidréteg pedig körülbelül 0,5–1%-kal. A számított tömeg rendszerint 2–3%-on belül van a mérlegen mért tömeghez képest, ami elegendő pontosság az árajánlatokhoz és az anyagtervezéshez.

Használható ez a képlet rozsdamentes acélhoz vagy alumíniumhoz?

Igen, a sűrűség figyelembevételével. A lágyacélra kapott eredményt szorozza meg az adott fém sűrűségének és a 7,85 értéknek a hányadosával. Rozsdamentes acélnál adjon hozzá körülbelül 2%-ot. Alumíniumnál ossza el körülbelül 2,9 értékkel. A fenti sűrűségtáblázat megadja a korrekciós tényezőket más gyakori fémekhez.

Hogyan számítják ki a betonacél tömegét?

A betonacélt (betonacél rudat) ugyanúgy kell kiszámítani, mint a tömör rudat, a névleges átmérő alapján. A tapadást biztosító bordákkal ellátott bordás betonacél tömege körülbelül 1–2%-kal nagyobb, mint az azonos átmérőjű sima rúdé; ez a különbség a legtöbb becslésnél elhanyagolható. Egy 10 mm-es betonacél tömege a rúdképlettel számolva körülbelül 0,62 kg méterenként; egy 16 mm-es betonacélnál ez körülbelül 1,58 kg méterenként.

Hogyan számítják ki a négyzetes vagy téglalap keresztmetszetű zártszelvény tömegét?

A négyzetes és téglalap keresztmetszetű zártszelvény nem henger, ezért a rúd- és csőképletek közvetlenül nem alkalmazhatók. Ehelyett a tömör külső térfogatból ki kell vonni a belső üreg térfogatát: a külső térfogat a hosszúság × külső szélesség × külső magasság, a belső térfogat pedig a hosszúság × (külső szélesség − 2 × falvastagság) × (külső magasság − 2 × falvastagság). 100 cm hosszúság, 5 cm × 3 cm külső méretek és 0,3 cm falvastagság esetén a külső térfogat 1 500 cm³, a belső térfogat pedig 100 × 4,4 × 2,4 = 1 056 cm³, így az acél térfogata 444 cm³, tömege pedig körülbelül 3,49 kg.

Miért számít ennyit egy kis mérési hiba?

A rúd vagy cső térfogata a sugár négyzetétől függ, ezért az átmérő kis hibája felerősödik. Egy 1 mm-es hiba egy 10 cm átmérőjű darabnál körülbelül 2%-kal módosítja a számított tömeget. Ha mérőszalag helyett tolómérőt használ, az eredmény közelebb lesz a mérlegen mért tömeghez.

Hivatkozások

1. ASTM A6/A6M-19, A hengerelt szerkezeti acélrudak, lemezek, idomacélok és szádfalak általános követelményeinek szabványos előírása, ASTM International, 2019.
2. American Institute of Steel Construction, Acélszerkezeti kézikönyv, 15. kiadás.
3. BS EN 10025-1:2004, Szerkezeti acélok melegen hengerelt termékei — Általános műszaki szállítási feltételek, British Standards Institution.
4. B. N. Taylor és A. Thompson (szerk.), NIST Special Publication 811: Útmutató a nemzetközi mértékegységrendszer (SI) használatához, 2008. évi kiadás, B.8. függelék (1 font avoirdupois = pontosan 0,453 592 37 kg).