강재 무게 계산기 - 로드, 시트 및 튜브의 즉각적인 무게

강철 중량 계산기

강철 중량 계산기는 형상과 치수로 강철 조각의 질량을 계산합니다. 일반적인 세 가지 형상인 솔리드 봉, 평판, 중공 튜브에 사용할 수 있습니다. 계산기는 형상의 부피에 강철의 밀도를 곱한 뒤 결과를 킬로그램, 그램, 파운드로 표시합니다.

강철 조각의 중량을 아는 것은 주문, 인양 또는 운송 전에 중요합니다. 작업장은 절단 가격을 산정하는 데 이 값이 필요합니다. 엔지니어는 보가 구조물의 설계 하중을 초과하지 않는지 확인하는 데 사용합니다. 크레인 운전자는 하중이 장비의 정격 용량 이내인지 확인하는 데 필요합니다.

강철 중량 공식

일반 공식은 다음과 같습니다.

$\text{중량} = \text{체적} \times \text{밀도}$

밀도는 재료의 일정한 부피 안에 들어 있는 질량입니다. 연강(탄소강)의 밀도는 세제곱센티미터당 7.85그램(g/cm³)입니다. 즉, 각설탕보다 작은 정육면체인 연강 1세제곱센티미터의 중량은 7.85그램입니다.

부피는 세제곱센티미터(cm³)로 측정하며 형상에 따라 달라집니다. 아래의 세 가지 형상은 서로 다른 부피 공식을 사용하므로 올바른 공식을 선택해야 합니다.

봉(원기둥)의 부피 공식

봉은 원형 봉이나 철근처럼 속이 찬 원기둥입니다.

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

• V = 부피(cm³)
• r = 봉의 반지름(cm), 지름 ÷ 2
• L = 봉의 길이(cm)

판(평판)의 부피 공식

판은 강판이나 판금처럼 평평한 직사각형 슬래브입니다.

$V = L \times W \times T$

• L = 길이(cm)
• W = 너비(cm)
• T = 두께(cm)

튜브(중공 원기둥)의 부피 공식

튜브는 가운데가 빈 관입니다. 튜브의 부피는 바깥쪽 원기둥의 부피에서 안쪽의 중공 원기둥 부피를 뺀 값입니다.

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

• L = 길이(cm)
• R_o = 외부 반지름(cm), 외경 ÷ 2
• R_i = 내부 반지름(cm), 내경 ÷ 2

부피를 알면 중량(킬로그램)은 다음 공식으로 구합니다.

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

강철 중량 계산 방법

1. 형상을 확인합니다. 봉, 판 또는 튜브 중 하나입니다.
2. 필요한 치수를 센티미터로 측정합니다(봉은 지름과 길이, 판은 길이·너비·두께, 튜브는 외경·내경·길이).
3. 위에서 해당하는 부피 공식을 적용합니다.
4. 부피에 7.85 g/cm³를 곱해 중량을 그램으로 구한 다음, 1000으로 나누어 킬로그램으로 환산합니다.
5. 파운드로 환산하려면 중량(그램)을 453.59237로 나눕니다. 1파운드는 정확히 0.45359237킬로그램으로 정의되므로, 453.59237그램이 1파운드입니다.

튜브에서는 내경이 외경보다 작아야 합니다. 외경이 5 cm이고 벽 두께가 0.3 cm인 튜브의 내경은 5.0 − (2 × 0.3) = 4.4 cm입니다. 구멍 양쪽에 벽이 있으므로 4.7 cm가 아닙니다.

풀이 예시

예 1: 강철 봉

봉의 지름은 2.5 cm이고 길이는 300 cm입니다.

1. 반지름 = 2.5 ÷ 2 = 1.25 cm
2. 부피 = π × 1.25² × 300 ≈ 1,472.6 cm³
3. 중량 = 1,472.6 × 7.85 ÷ 1000 ≈ 11.56 kg (11,560.1 g ÷ 453.59237 ≈ 25.49 파운드)

예 2: 강철 판

판의 길이는 120 cm, 너비는 80 cm, 두께는 0.3 cm입니다.

1. 부피 = 120 × 80 × 0.3 = 2,880 cm³
2. 중량 = 2,880 × 7.85 ÷ 1000 ≈ 22.61 kg

예 3: 강철 튜브

튜브의 외경은 4.2 cm, 내경은 3.8 cm, 길이는 250 cm입니다.

1. 외부 반지름 = 2.1 cm; 내부 반지름 = 1.9 cm
2. 부피 = π × 250 × (2.1² − 1.9²) = π × 250 × 0.8 ≈ 628.3 cm³
3. 중량 = 628.3 × 7.85 ÷ 1000 ≈ 4.93 kg

종류별 강철 밀도

7.85 g/cm³라는 수치는 주로 철과 소량의 탄소로 이루어진 연강(탄소강)에 해당합니다. 다른 강철 합금과 금속은 다음과 같이 다릅니다.

다른 금속의 중량을 추정하려면 강철 계산 결과에 (해당 금속의 밀도 ÷ 7.85)를 곱합니다.

자주 묻는 질문

계산한 중량이 공급업체가 제시한 중량과 다른 이유는 무엇인가?

몇 가지 요인으로 작은 차이가 생깁니다. 제철소는 제조 공차 범위 안에서 봉과 판을 생산하므로, “10 mm” 봉의 실제 치수는 9.8–10.2 mm일 수 있습니다. 코팅도 중량을 늘립니다. 용융 아연 도금은 대략 3–5%, 열간 압연 후 남는 어두운 산화물층인 밀 스케일은 대략 0.5–1%의 중량을 더합니다. 계산 중량은 대개 저울로 잰 중량의 2–3% 이내이므로 견적과 자재 계획에 충분히 적합합니다.

이 공식은 스테인리스강이나 알루미늄에도 사용할 수 있는가?

사용할 수 있지만 밀도에 맞게 조정해야 합니다. 연강 계산 결과에 다른 금속의 밀도를 7.85로 나눈 비율을 곱합니다. 스테인리스강은 약 2%를 더합니다. 알루미늄은 약 2.9로 나눕니다. 위의 밀도 표에 다른 일반 금속의 조정 계수가 나와 있습니다.

철근 중량은 어떻게 계산하는가?

철근은 공칭 지름을 사용해 솔리드 봉과 같은 방식으로 계산합니다. 마찰력을 높이기 위한 리브가 있는 이형철근은 같은 지름의 원형 봉보다 약 1–2% 무겁지만, 대부분의 추정에서는 무시해도 될 만큼 작은 차이입니다. 10 mm 철근은 봉 공식을 사용하면 미터당 약 0.62 kg이고, 16 mm 철근은 미터당 약 1.58 kg입니다.

사각 또는 직사각형 튜브의 중량은 어떻게 계산하는가?

사각 및 직사각형 튜브는 원기둥이 아니므로 봉과 튜브 공식이 직접 적용되지 않습니다. 대신 속이 빈 내부 부피를 바깥쪽 솔리드 부피에서 뺍니다. 외부 부피는 길이 × 외부 너비 × 외부 높이이고, 내부 부피는 길이 × (외부 너비 − 2 × 벽 두께) × (외부 높이 − 2 × 벽 두께)입니다. 길이 100 cm, 외부 치수 5 cm × 3 cm, 벽 두께 0.3 cm인 경우 외부 부피는 1,500 cm³이고, 내부 부피는 100 × 4.4 × 2.4 = 1,056 cm³입니다. 따라서 강철 부피는 444 cm³이고 중량은 약 3.49 kg입니다.

작은 측정 오차가 큰 영향을 미치는 이유는 무엇인가?

봉이나 튜브의 부피는 반지름의 제곱에 따라 달라지므로 지름의 작은 오차가 확대됩니다. 지름 10 cm에서 1 mm의 오차가 나면 계산 중량이 약 2% 달라집니다. 줄자 대신 버니어 캘리퍼스로 측정하면 결과가 저울로 잰 중량에 더 가까워집니다.

참고 문헌

1. ASTM A6/A6M-19, 압연 구조용 강 봉·판·형강 및 강널말뚝의 일반 요구사항 표준 규격, ASTM 인터내셔널, 2019.
2. 미국 강철건설협회, 강철 건설 매뉴얼, 15판.
3. BS EN 10025-1:2004, 구조용 강의 열간 압연 제품 — 일반 기술 인도 조건, 영국표준협회.
4. B. N. Taylor 및 A. Thompson(편저), NIST 특별 간행물 811: 국제단위계(SI) 사용 안내서, 2008년판, 부록 B.8(상용 파운드 1파운드 = 정확히 0.453 592 37 kg).