Calculator Greutate Oțel - Greutate Instantă pentru Bare, Plăci și Țevi

Calculator pentru greutatea oțelului

Un calculator pentru greutatea oțelului determină masa unei piese de oțel pe baza formei și dimensiunilor sale. Acesta funcționează pentru trei forme comune: bare pline, foi plate și tuburi goale. Calculatorul înmulțește volumul formei cu densitatea oțelului, apoi afișează rezultatul în kilograme, grame și livre.

Cunoașterea greutății unei piese de oțel este importantă înainte ca aceasta să fie comandată, ridicată sau expediată. Un atelier are nevoie de această informație pentru a stabili prețul unei debitări. Un inginer are nevoie de ea pentru a verifica dacă o grindă nu depășește sarcina de proiectare a unei structuri. Un operator de macara are nevoie de ea pentru a confirma că sarcina se încadrează în capacitatea nominală a utilajului.

Formula greutății oțelului

Formula generală este:

$\text{Greutate} = \text{Volum} \times \text{Densitate}$

Densitatea este masa conținută într-un anumit volum al unui material. Oțelul moale (carbon) are o densitate de 7,85 grame pe centimetru cub (g/cm³). Aceasta înseamnă că un centimetru cub de oțel moale, un cub mai mic decât un cub de zahăr, cântărește 7,85 grame.

Volumul se măsoară în centimetri cubi (cm³) și depinde de formă. Cele trei forme de mai jos folosesc formule diferite pentru volum, de aceea alegerea formulei corecte este importantă.

Formula volumului unei bare (cilindru)

O bară este un cilindru plin, cum ar fi o bară rotundă sau o lungime de oțel-beton.

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

• V = volum (cm³)
• r = raza barei (cm), egală cu diametrul ÷ 2
• L = lungimea barei (cm)

Formula volumului unei foi (placă plată)

O foaie este o placă dreptunghiulară plată, cum ar fi o tablă de oțel sau o foaie metalică.

$V = L \times W \times T$

• L = lungime (cm)
• W = lățime (cm)
• T = grosime (cm)

Formula volumului unui tub (cilindru gol)

Un tub este o țeavă cu interior gol. Volumul său este volumul cilindrului exterior minus volumul cilindrului interior (gol).

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

• L = lungime (cm)
• R_o = raza exterioară (cm), egală cu diametrul exterior ÷ 2
• R_i = raza interioară (cm), egală cu diametrul interior ÷ 2

După determinarea volumului, greutatea în kilograme se calculează astfel:

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

Cum se calculează greutatea oțelului

1. Identificați forma: bară, foaie sau tub.
2. Măsurați dimensiunile necesare în centimetri (diametrul și lungimea pentru o bară; lungimea, lățimea și grosimea pentru o foaie; diametrul exterior, diametrul interior și lungimea pentru un tub).
3. Aplicați formula corespunzătoare pentru volum de mai sus.
4. Înmulțiți volumul cu 7,85 g/cm³ pentru a obține greutatea în grame, apoi împărțiți la 1000 pentru a obține kilograme.
5. Pentru livre, împărțiți greutatea în grame la 453,59237. O livră este definită ca având exact 0,45359237 kilograme, astfel încât 453,59237 grame reprezintă o livră.

Pentru un tub, diametrul interior trebuie să fie mai mic decât diametrul exterior. Dacă un tub are un diametru exterior de 5 cm și pereți de 0,3 cm, diametrul interior este 5,0 − (2 × 0,3) = 4,4 cm, nu 4,7 cm, deoarece peretele există pe ambele părți ale golului.

Exemplu de calcul

Exemplul 1: o bară de oțel

O bară are diametrul de 2,5 cm și lungimea de 300 cm.

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

Exemplul 2: o foaie de oțel

O foaie are lungimea de 120 cm, lățimea de 80 cm și grosimea de 0,3 cm.

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

Exemplul 3: un tub de oțel

Un tub are diametrul exterior de 4,2 cm, diametrul interior de 3,8 cm și lungimea de 250 cm.

1. Raza exterioară = 2,1 cm; raza interioară = 1,9 cm
2. Volumul = π × 250 × (2,1² − 1,9²) = π × 250 × 0,8 ≈ 628,3 cm³
3. Greutatea = 628,3 × 7,85 ÷ 1000 ≈ 4,93 kg

Densitatea oțelului în funcție de tip

Valoarea de 7,85 g/cm³ se aplică oțelului moale (carbon), care este alcătuit în principal din fier cu o cantitate mică de carbon. Alte aliaje de oțel și alte metale diferă:

Pentru a estima greutatea unui alt metal, înmulțiți rezultatul pentru oțel cu (densitatea metalului respectiv ÷ 7,85).

Întrebări frecvente

De ce diferă greutatea calculată de greutatea comunicată de furnizor?

Mai mulți factori provoacă mici diferențe. Oțelăriile produc bare și foi în limitele unei toleranțe de fabricație, astfel încât o bară de „10 mm” poate avea de fapt 9,8–10,2 mm. Și acoperirile adaugă greutate: galvanizarea la cald adaugă aproximativ 3–5%, iar calamina, stratul întunecat de oxizi rămas în urma laminării la cald, adaugă aproximativ 0,5–1%. Greutatea calculată se încadrează de obicei la 2–3% față de greutatea cântărită, ceea ce este suficient de apropiat pentru oferte și planificarea materialelor.

Poate fi folosită această formulă pentru oțel inoxidabil sau aluminiu?

Da, prin ajustarea în funcție de densitate. Înmulțiți rezultatul pentru oțelul moale cu raportul dintre densitatea celuilalt metal și 7,85. Pentru oțelul inoxidabil, adăugați aproximativ 2 %. Pentru aluminiu, împărțiți la aproximativ 2,9. Tabelul densităților de mai sus oferă factorii de ajustare pentru alte metale comune.

Cum se calculează greutatea oțelului-beton?

Oțelul-beton (bara pentru armarea betonului) se calculează la fel ca o bară plină, folosind diametrul nominal. Oțelul-beton profilat, care are nervuri pentru aderență, cântărește cu aproximativ 1–2% mai mult decât o bară netedă de același diametru; această diferență este suficient de mică pentru a putea fi ignorată în majoritatea estimărilor. O bară de oțel-beton de 10 mm are aproximativ 0,62 kg pe metru conform formulei pentru bare; una de 16 mm are aproximativ 1,58 kg pe metru.

Cum se calculează greutatea tuburilor pătrate sau dreptunghiulare?

Tuburile pătrate și dreptunghiulare nu sunt cilindrice, astfel încât formulele pentru bare și tuburi nu li se aplică direct. În schimb, scădeți volumul interior gol din volumul exterior plin: volumul exterior este lungimea × lățimea exterioară × înălțimea exterioară, iar volumul interior este lungimea × (lățimea exterioară − 2 × grosimea peretelui) × (înălțimea exterioară − 2 × grosimea peretelui). Pentru o lungime de 100 cm, dimensiuni exterioare de 5 cm × 3 cm și pereți de 0,3 cm: volumul exterior este 1.500 cm³, volumul interior este 100 × 4,4 × 2,4 = 1.056 cm³, astfel încât volumul de oțel este 444 cm³, rezultând o greutate de aproximativ 3,49 kg.

De ce contează atât de mult o mică eroare de măsurare?

Volumul unei bare sau al unui tub depinde de pătratul razei, astfel încât o mică eroare a diametrului este amplificată. O eroare de 1 mm la un diametru de 10 cm modifică greutatea calculată cu aproximativ 2 %. Măsurarea cu un șubler, în locul unei rulete, menține rezultatele mai aproape de greutatea cântărită.

Referințe

1. ASTM A6/A6M-19, Specificație standard pentru cerințe generale aplicabile barelor, plăcilor, profilelor și palplanșelor din oțel structural laminate, ASTM International, 2019.
2. American Institute of Steel Construction, Manual de construcții din oțel, ediția 15.
3. BS EN 10025-1:2004, Produse laminate la cald din oțeluri structurale — Condiții tehnice generale de livrare, British Standards Institution.
4. B. N. Taylor și A. Thompson (eds.), Publicația specială NIST 811: Ghid pentru utilizarea Sistemului Internațional de Unități (SI), ediția 2008, anexa B.8 (1 lb avoirdupois = exact 0,453 592 37 kg).