Staal Gewicht Calculator - Direct Gewicht voor Staven, Platen & Buizen

Rekenmachine voor het gewicht van staal

Een rekenmachine voor het gewicht van staal bepaalt de massa van een stuk staal aan de hand van de vorm en afmetingen. De rekenmachine werkt voor drie veelvoorkomende vormen: massieve staven, vlakke platen en holle buizen. Het volume van de vorm wordt vermenigvuldigd met de dichtheid van staal; daarna worden de resultaten weergegeven in kilogram, gram en pond.

Het gewicht van een stuk staal kennen is van belang voordat het wordt besteld, gehesen of verzonden. Een werkplaats heeft dit nodig om een zaagsnede te prijzen. Een ingenieur heeft het nodig om te controleren of een balk de ontwerpbelasting van een constructie niet overschrijdt. Een kraanmachinist heeft het nodig om te bevestigen dat de last binnen het toegestane draagvermogen van de machine valt.

Formule voor het gewicht van staal

De algemene formule is:

$\text{Gewicht} = \text{Volume} \times \text{Dichtheid}$

Dichtheid is de massa die in een bepaald volume van een materiaal is samengepakt. Zacht (koolstof)staal heeft een dichtheid van 7,85 gram per kubieke centimeter (g/cm³). Dat betekent dat één kubieke centimeter zacht staal, een kubus die kleiner is dan een suikerklontje, 7,85 gram weegt.

Het volume wordt gemeten in kubieke centimeter (cm³) en hangt af van de vorm. Voor de drie onderstaande vormen worden verschillende volumeformules gebruikt; daarom is het belangrijk de juiste formule te kiezen.

Formule voor het volume van een staaf (cilinder)

Een staaf is een massieve cilinder, zoals een ronde staaf of een stuk betonstaal.

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

• V = volume (cm³)
• r = straal van de staaf (cm), gelijk aan diameter ÷ 2
• L = lengte van de staaf (cm)

Formule voor het volume van een plaat (vlakke plaat)

Een plaat is een vlakke rechthoekige plak, zoals plaatstaal of plaatmetaal.

$V = L \times W \times T$

• L = lengte (cm)
• W = breedte (cm)
• T = dikte (cm)

Formule voor het volume van een buis (holle cilinder)

Een buis is een pijp met een hol midden. Het volume is het volume van de buitenste cilinder minus het volume van de binnenste (holle) cilinder.

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

• L = lengte (cm)
• R_o = buitenstraal (cm), gelijk aan buitendiameter ÷ 2
• R_i = binnenstraal (cm), gelijk aan binnendiameter ÷ 2

Zodra het volume bekend is, volgt het gewicht in kilogram uit:

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

Zo berekent u het gewicht van staal

1. Bepaal de vorm: staaf, plaat of buis.
2. Meet de benodigde afmetingen in centimeter (diameter en lengte voor een staaf; lengte, breedte en dikte voor een plaat; buitendiameter, binnendiameter en lengte voor een buis).
3. Pas de bijbehorende bovenstaande volumeformule toe.
4. Vermenigvuldig het volume met 7,85 g/cm³ om het gewicht in gram te krijgen en deel dit vervolgens door 1000 voor het gewicht in kilogram.
5. Deel voor ponden het gewicht in gram door 453,59237. Eén pond is exact gedefinieerd als 0,45359237 kilogram, dus 453,59237 gram vormen één pond.

Bij een buis moet de binnendiameter kleiner zijn dan de buitendiameter. Als een buis een buitendiameter van 5 cm en wanden van 0,3 cm heeft, is de binnendiameter 5,0 − (2 × 0,3) = 4,4 cm, niet 4,7 cm, omdat de wand aan beide zijden van de opening zit.

Uitgewerkt voorbeeld

Voorbeeld 1: een stalen staaf

Een staaf heeft een diameter van 2,5 cm en is 300 cm lang.

1. Straal = 2,5 ÷ 2 = 1,25 cm
2. Volume = π × 1,25² × 300 ≈ 1.472,6 cm³
3. Gewicht = 1.472,6 × 7,85 ÷ 1000 ≈ 11,56 kg (11.560,1 g ÷ 453,59237 ≈ 25,49 pond)

Voorbeeld 2: een stalen plaat

Een plaat is 120 cm lang, 80 cm breed en 0,3 cm dik.

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

Voorbeeld 3: een stalen buis

Een buis heeft een buitendiameter van 4,2 cm, een binnendiameter van 3,8 cm en een lengte van 250 cm.

1. Buitenstraal = 2,1 cm; binnenstraal = 1,9 cm
2. Volume = π × 250 × (2,1² − 1,9²) = π × 250 × 0,8 ≈ 628,3 cm³
3. Gewicht = 628,3 × 7,85 ÷ 1000 ≈ 4,93 kg

Staaldichtheid per type

De waarde 7,85 g/cm³ geldt voor zacht (koolstof)staal, dat voornamelijk uit ijzer met een kleine hoeveelheid koolstof bestaat. Andere staallegeringen en metalen verschillen hiervan:

Om het gewicht van een ander metaal te schatten, vermenigvuldigt u het staalresultaat met (de dichtheid van dat metaal ÷ 7,85).

Veelgestelde vragen

Waarom wijkt een berekend gewicht af van het door een leverancier opgegeven gewicht?

Verschillende factoren veroorzaken kleine afwijkingen. Staalfabrieken produceren staven en platen binnen een productietolerantie, waardoor een staaf van "10 mm" in werkelijkheid 9,8–10,2 mm kan meten. Ook coatings voegen gewicht toe: thermisch verzinken voegt ongeveer 3–5% toe en walshuid, de donkere oxidelaag die na warmwalsen achterblijft, voegt ongeveer 0,5–1% toe. Een berekend gewicht wijkt meestal niet meer dan 2–3% af van een weegresultaat, wat nauwkeurig genoeg is voor offertes en materiaalplanning.

Kan deze formule worden gebruikt voor roestvast staal of aluminium?

Ja, door de dichtheid aan te passen. Vermenigvuldig het resultaat voor zacht staal met de verhouding tussen de dichtheid van het andere metaal en 7,85. Tel voor roestvast staal ongeveer 2% op. Deel voor aluminium door ongeveer 2,9. De dichtheidstabel hierboven geeft de aanpassingsfactoren voor andere veelvoorkomende metalen.

Hoe wordt het gewicht van betonstaal berekend?

Betonstaal (wapeningsstaal) wordt op dezelfde manier berekend als een massieve staaf, met gebruik van de nominale diameter. Geribd betonstaal, dat ribben heeft voor meer grip, weegt ongeveer 1–2% meer dan een gladde staaf met dezelfde diameter; voor de meeste schattingen is dit verschil klein genoeg om te negeren. Een 10 mm staaf betonstaal weegt volgens de staafformule ongeveer 0,62 kg per meter; een 16 mm staaf betonstaal weegt ongeveer 1,58 kg per meter.

Hoe wordt het gewicht van vierkante of rechthoekige buizen berekend?

Vierkante en rechthoekige buizen zijn geen cilinders, dus de formules voor staven en buizen zijn niet rechtstreeks van toepassing. Trek in plaats daarvan het holle binnenvolume af van het massieve buitenvolume: het buitenvolume is lengte × buitenbreedte × buitenhoogte en het binnenvolume is lengte × (buitenbreedte − 2 × wanddikte) × (buitenhoogte − 2 × wanddikte). Voor een lengte van 100 cm, buitenafmetingen van 5 cm × 3 cm en wanden van 0,3 cm is het buitenvolume 1.500 cm³, het binnenvolume 100 × 4,4 × 2,4 = 1.056 cm³ en het staalvolume dus 444 cm³, wat een gewicht van ongeveer 3,49 kg oplevert.

Waarom is een kleine meetfout zo belangrijk?

Het volume van een staaf of buis hangt af van het kwadraat van de straal, waardoor een kleine fout in de diameter wordt versterkt. Een fout van 1 mm bij een diameter van 10 cm verandert het berekende gewicht met ongeveer 2%. Meten met een schuifmaat in plaats van een meetlint zorgt ervoor dat de resultaten dichter bij het weegresultaat liggen.

Referenties

1. ASTM A6/A6M-19, Standaardspecificatie voor algemene eisen voor gewalste constructiestalen staven, platen, profielen en damwand, ASTM International, 2019.
2. American Institute of Steel Construction, Steel Construction Manual, 15e editie.
3. BS EN 10025-1:2004, Warmgewalste producten van constructiestaal — Algemene technische leveringsvoorwaarden, British Standards Institution.
4. B. N. Taylor en A. Thompson (red.), NIST Special Publication 811: Handleiding voor het gebruik van het internationale systeem van eenheden (SI), editie 2008, bijlage B.8 (1 pond avoirdupois = exact 0,453 592 37 kg).