Tērauda Svara Kalkulators - Momentāns Svars Stieņiem, Loksnēm un Caurulēm

Tērauda svara kalkulators

Tērauda svara kalkulators nosaka tērauda gabala masu pēc tā formas un izmēriem. Tas paredzēts trim izplatītām formām: masīviem stieņiem, plakanām loksnēm un dobām caurulēm. Kalkulators reizina formas tilpumu ar tērauda blīvumu un pēc tam parāda rezultātu kilogramos, gramos un mārciņās.

Tērauda gabala svaru ir svarīgi zināt pirms tā pasūtīšanas, celšanas vai nosūtīšanas. Darbnīcai tas vajadzīgs, lai noteiktu griešanas cenu. Inženierim tas vajadzīgs, lai pārbaudītu, vai sija nepārsniedz konstrukcijas aprēķina slodzi. Celtņa operatoram tas vajadzīgs, lai pārliecinātos, ka krava nepārsniedz mašīnas nominālo celtspēju.

Tērauda svara formula

Vispārīgā formula ir:

$\text{Svars} = \text{Tilpums} \times \text{Blīvums}$

Blīvums ir materiāla noteiktā tilpumā ietilpstošā masa. Mazoglekļa (oglekļa) tērauda blīvums ir 7,85 grami uz kubikcentimetru (g/cm³). Tas nozīmē, ka viens kubikcentimetrs mazoglekļa tērauda — kubs, kas ir mazāks par cukura kubiņu, — sver 7,85 gramus.

Tilpumu mēra kubikcentimetros (cm³), un tas ir atkarīgs no formas. Tālāk norādītajām trim formām izmanto atšķirīgas tilpuma formulas, tāpēc ir svarīgi izvēlēties pareizo.

Stieņa (cilindra) tilpuma formula

Stienis ir pilns cilindrs, piemēram, apaļstienis vai armatūras stienis.

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

• V = tilpums (cm³)
• r = stieņa rādiuss (cm), kas ir vienāds ar diametru ÷ 2
• L = stieņa garums (cm)

Loksnes (plakanas plāksnes) tilpuma formula

Loksne ir plakana taisnstūrveida plāksne, piemēram, plākšņu tērauds vai lokšņu metāls.

$V = L \times W \times T$

• L = garums (cm)
• W = platums (cm)
• T = biezums (cm)

Caurules (dobā cilindra) tilpuma formula

Caurule ir izstrādājums ar dobu vidu. Tās tilpums ir ārējā cilindra tilpums, no kura atņemts iekšējā (dobā) cilindra tilpums.

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

• L = garums (cm)
• R_o = ārējais rādiuss (cm), kas ir vienāds ar ārējo diametru ÷ 2
• R_i = iekšējais rādiuss (cm), kas ir vienāds ar iekšējo diametru ÷ 2

Kad tilpums ir zināms, svaru kilogramos aprēķina šādi:

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

Kā aprēķināt tērauda svaru

1. Nosakiet formu: stienis, loksne vai caurule.
2. Izmēriet vajadzīgos izmērus centimetros (stienim — diametru un garumu; loksnei — garumu, platumu un biezumu; caurulei — ārējo diametru, iekšējo diametru un garumu).
3. Izmantojiet iepriekš norādīto atbilstošo tilpuma formulu.
4. Reiziniet tilpumu ar 7,85 g/cm³, lai iegūtu svaru gramos, pēc tam daliet ar 1000, lai iegūtu svaru kilogramos.
5. Lai iegūtu svaru mārciņās, daliet svaru gramos ar 453,59237. Viena mārciņa ir definēta kā tieši 0,45359237 kilogrami, tātad vienu mārciņu veido 453,59237 grami.

Caurules iekšējam diametram jābūt mazākam par ārējo diametru. Ja caurules ārējais diametrs ir 5 cm un sienas biezums ir 0,3 cm, iekšējais diametrs ir 5,0 − (2 × 0,3) = 4,4 cm, nevis 4,7 cm, jo siena atrodas abās dobuma pusēs.

Aprēķina piemērs

Piemērs 1: tērauda stienis

Stieņa diametrs ir 2,5 cm, bet garums — 300 cm.

1. Rādiuss = 2,5 ÷ 2 = 1,25 cm
2. Tilpums = π × 1,25² × 300 ≈ 1 472,6 cm³
3. Svars = 1 472,6 × 7,85 ÷ 1000 ≈ 11,56 kg (11 560,1 g ÷ 453,59237 ≈ 25,49 lb)

Piemērs 2: tērauda loksne

Loksnes garums ir 120 cm, platums — 80 cm un biezums — 0,3 cm.

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

Piemērs 3: tērauda caurule

Caurules ārējais diametrs ir 4,2 cm, iekšējais diametrs — 3,8 cm, bet garums — 250 cm.

1. Ārējais rādiuss = 2,1 cm; iekšējais rādiuss = 1,9 cm
2. Tilpums = π × 250 × (2,1² − 1,9²) = π × 250 × 0,8 ≈ 628,3 cm³
3. Svars = 628,3 × 7,85 ÷ 1000 ≈ 4,93 kg

Tērauda blīvums pēc veida

Skaitlis 7,85 g/cm³ attiecas uz mazoglekļa (oglekļa) tēraudu, kas galvenokārt sastāv no dzelzs ar nelielu oglekļa daudzumu. Citu tērauda sakausējumu un metālu blīvums atšķiras:

Lai aptuveni aprēķinātu cita metāla svaru, reiziniet tērauda rezultātu ar (attiecīgā metāla blīvums ÷ 7,85).

Biežāk uzdotie jautājumi

Kāpēc aprēķinātais svars atšķiras no piegādātāja norādītā svara?

Nelielas atšķirības rada vairāki faktori. Tērauda rūpnīcas izgatavo stieņus un loksnes noteiktas ražošanas pielaides robežās, tāpēc 10 mm stieņa faktiskais izmērs var būt 9,8–10,2 mm. Arī pārklājumi palielina svaru: karstā cinkošana palielina to aptuveni par 3–5%, bet velmējuma plāva — tumšais oksīdu slānis, kas paliek pēc karstās velmēšanas, — aptuveni par 0,5–1%. Aprēķinātais svars parasti atšķiras no svara uz svariem par ne vairāk kā 2–3%, kas ir pietiekami tuvs rezultāts piedāvājumu sagatavošanai un materiālu plānošanai.

Vai šo formulu var izmantot nerūsējošajam tēraudam vai alumīnijam?

Jā, pielāgojot to blīvumam. Reiziniet mazoglekļa tērauda rezultātu ar cita metāla blīvuma attiecību pret 7,85. Nerūsējošajam tēraudam pieskaitiet aptuveni 2%. Alumīnija gadījumā daliet ar aptuveni 2,9. Iepriekš redzamajā blīvuma tabulā sniegti pielāgošanas koeficienti citiem izplatītiem metāliem.

Kā aprēķina armatūras svaru?

Armatūras svaru aprēķina tāpat kā masīva stieņa svaru, izmantojot nominālo diametru. Profilēta armatūra ar rievām labākai saķerei sver aptuveni par 1–2% vairāk nekā tāda paša diametra gluds stienis; lielākajai daļai aprēķinu šo atšķirību var neņemt vērā. 10 mm armatūras stieņa svars, izmantojot stieņa formulu, ir aptuveni 0,62 kg uz metru, bet 16 mm armatūras stieņa — aptuveni 1,58 kg uz metru.

Kā aprēķina kvadrātveida vai taisnstūrveida profila cauruļu svaru?

Kvadrātveida un taisnstūrveida profila caurule nav cilindrs, tāpēc stieņa un caurules formulas uz to neattiecas tieši. Tā vietā no pilnā ārējā tilpuma jāatņem iekšējais tilpums: ārējais tilpums ir garums × ārējais platums × ārējais augstums, bet iekšējais tilpums ir garums × (ārējais platums − 2 × sienas biezums) × (ārējais augstums − 2 × sienas biezums). Ja garums ir 100 cm, ārējie izmēri ir 5 cm × 3 cm un sienas biezums ir 0,3 cm, ārējais tilpums ir 1 500 cm³, iekšējais tilpums ir 100 × 4,4 × 2,4 = 1 056 cm³, tātad tērauda tilpums ir 444 cm³ un svars — aptuveni 3,49 kg.

Kāpēc neliela mērījuma kļūda rada tik lielu atšķirību?

Stieņa vai caurules tilpums ir atkarīgs no rādiusa kvadrāta, tāpēc neliela diametra kļūda tiek pastiprināta. 1 mm kļūda 10 cm diametrā maina aprēķināto svaru aptuveni par 2%. Mērīšana ar bīdmēru, nevis mērlenti, ļauj iegūt rezultātu, kas ir tuvāks uz svariem izmērītajam svaram.

Literatūras saraksts

1. ASTM A6/A6M-19, Standarta specifikācija vispārīgajām prasībām velmētiem konstrukciju tērauda stieņiem, plāksnēm, profiliem un lokšņu rievpāļiem, ASTM International, 2019.
2. American Institute of Steel Construction, Tērauda konstrukciju rokasgrāmata, 15. izdevums.
3. BS EN 10025-1:2004, Karsti velmēti konstrukciju tērauda izstrādājumi — vispārīgie tehniskās piegādes nosacījumi, British Standards Institution.
4. B. N. Taylor un A. Thompson (red.), NIST Special Publication 811: Starptautiskās mērvienību sistēmas (SI) lietošanas rokasgrāmata, 2008. gada izdevums, B.8. pielikums (1 lb avoirdupois = tieši 0,453 592 37 kg).