Kalkulator teže jekla - Takojšnja teža palic, plošč in cevi

Kalkulator teže jekla

Kalkulator teže jekla določi maso kosa jekla na podlagi njegove oblike in mer. Uporablja se za tri pogoste oblike: polne palice, ravne pločevine in votle cevi. Kalkulator prostornino oblike pomnoži z gostoto jekla, nato pa rezultat prikaže v kilogramih, gramih in funtih.

Poznavanje teže kosa jekla je pomembno, preden se ga naroči, dvigne ali odpošlje. Delavnica jo potrebuje za določitev cene razreza. Inženir jo potrebuje za preverjanje, ali nosilec ne presega projektne obremenitve konstrukcije. Upravljavec žerjava jo potrebuje za potrditev, da je breme znotraj nazivne nosilnosti stroja.

Formula za izračun teže jekla

Splošna formula je:

$\text{Teža} = \text{Prostornina} \times \text{Gostota}$

Gostota je masa, stisnjena v dano prostornino materiala. Mehko (ogljično) jeklo ima gostoto 7,85 gramov na kubični centimeter (g/cm³). To pomeni, da en kubični centimeter mehkega jekla, torej kocka, manjša od kocke sladkorja, tehta 7,85 gramov.

Prostornina se meri v kubičnih centimetrih (cm³) in je odvisna od oblike. Pri treh spodaj navedenih oblikah se uporabljajo različne formule za prostornino, zato je izbira pravilne formule pomembna.

Formula za prostornino palice (valja)

Palica je poln valj, na primer okrogla palica ali kos armaturne palice.

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

• V = prostornina (cm³)
• r = polmer palice (cm), enak premeru ÷ 2
• L = dolžina palice (cm)

Formula za prostornino pločevine (ravne plošče)

Pločevina je ravna pravokotna plošča, na primer jeklena plošča ali kovinska pločevina.

$V = L \times W \times T$

• L = dolžina (cm)
• W = širina (cm)
• T = debelina (cm)

Formula za prostornino cevi (votlega valja)

Cev je votla in ima prazen notranji del. Njena prostornina je prostornina zunanjega valja, zmanjšana za prostornino notranjega (votlega) valja.

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

• L = dolžina (cm)
• R_o = zunanji polmer (cm), enak zunanjemu premeru ÷ 2
• R_i = notranji polmer (cm), enak notranjemu premeru ÷ 2

Ko je prostornina znana, se teža v kilogramih izračuna tako:

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

Kako izračunati težo jekla

1. Določite obliko: palica, pločevina ali cev.
2. Izmerite potrebne mere v centimetrih (premer in dolžino pri palici; dolžino, širino in debelino pri pločevini; zunanji premer, notranji premer in dolžino pri cevi).
3. Uporabite ustrezno zgornjo formulo za prostornino.
4. Prostornino pomnožite z 7,85 g/cm³, da dobite težo v gramih, nato pa jo za izračun kilogramov delite z 1000.
5. Za funte težo v gramih delite z 453,59237. En funt je določen kot natanko 0,45359237 kilograma, zato en funt vsebuje 453,59237 gramov.

Pri cevi mora biti notranji premer manjši od zunanjega premera. Če ima cev zunanji premer 5 cm in steno debeline 0,3 cm, je notranji premer 5,0 − (2 × 0,3) = 4,4 cm, ne 4,7 cm, saj je stena na obeh straneh odprtine.

Primer izračuna

Primer 1: jeklena palica

Palica ima premer 2,5 cm in dolžino 300 cm.

1. Polmer = 2,5 ÷ 2 = 1,25 cm
2. Prostornina = π × 1,25² × 300 ≈ 1.472,6 cm³
3. Teža = 1.472,6 × 7,85 ÷ 1000 ≈ 11,56 kg (11.560,1 g ÷ 453,59237 ≈ 25,49 funta)

Primer 2: jeklena pločevina

Pločevina je dolga 120 cm, široka 80 cm in debela 0,3 cm.

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

Primer 3: jeklena cev

Cev ima zunanji premer 4,2 cm, notranji premer 3,8 cm in dolžino 250 cm.

1. Zunanji polmer = 2,1 cm; notranji polmer = 1,9 cm
2. Prostornina = π × 250 × (2,1² − 1,9²) = π × 250 × 0,8 ≈ 628,3 cm³
3. Teža = 628,3 × 7,85 ÷ 1000 ≈ 4,93 kg

Gostota jekla glede na vrsto

Vrednost 7,85 g/cm³ velja za mehko (ogljično) jeklo, ki je večinoma sestavljeno iz železa z majhno količino ogljika. Druge jeklene zlitine in kovine se razlikujejo:

Če želite oceniti težo druge kovine, rezultat za jeklo pomnožite s količnikom (gostota te kovine ÷ 7,85).

Pogosta vprašanja

Zakaj se izračunana teža razlikuje od teže, ki jo navede dobavitelj?

Manjša odstopanja povzroča več dejavnikov. Jeklarne izdelujejo palice in pločevine v okviru proizvodne tolerance, zato ima lahko palica z oznako »10 mm« dejanski premer 9,8–10,2 mm. Tudi premazi povečajo težo: vroče cinkanje poveča težo približno za 3–5%, valjarniški škaj, temna oksidna plast, ki ostane po vročem valjanju, pa približno za 0,5–1%. Izračunana teža se običajno razlikuje od teže, izmerjene na tehtnici, za največ 2–3%, kar je dovolj natančno za ponudbe in načrtovanje materiala.

Ali se ta formula lahko uporablja za nerjavno jeklo ali aluminij?

Da, če upoštevate gostoto. Rezultat za mehko jeklo pomnožite z razmerjem med gostoto druge kovine in 7,85. Pri nerjavnem jeklu dodajte približno 2 %. Pri aluminiju rezultat delite s približno 2,9. Zgornja preglednica gostot vsebuje korekcijske faktorje za druge pogoste kovine.

Kako se izračuna teža armaturne palice?

Teža armaturne palice se izračuna enako kot pri polni palici, pri čemer se uporabi njen nazivni premer. Rebrasta armatura, ki ima za boljši oprijem rebra, tehta približno 1–2% več kot gladka palica enakega premera; pri večini ocen je ta razlika dovolj majhna, da jo lahko zanemarimo. Armaturna palica 10 mm ima po formuli za palico maso približno 0,62 kg na meter, armaturna palica 16 mm pa približno 1,58 kg na meter.

Kako se izračuna teža kvadratnega ali pravokotnega votlega profila?

Kvadratni in pravokotni votli profil ni valj, zato formul za palico in cev ni mogoče uporabiti neposredno. Namesto tega od zunanje polne prostornine odštejte notranjo votlo prostornino: zunanja prostornina je dolžina × zunanja širina × zunanja višina, notranja prostornina pa je dolžina × (zunanja širina − 2 × debelina stene) × (zunanja višina − 2 × debelina stene). Pri dolžini 100 cm, zunanjih merah 5 cm × 3 cm in stenah debeline 0,3 cm je zunanja prostornina 1.500 cm³, notranja prostornina pa 100 × 4,4 × 2,4 = 1.056 cm³, zato je prostornina jekla 444 cm³, teža pa približno 3,49 kg.

Zakaj je majhna merilna napaka tako pomembna?

Prostornina palice ali cevi je odvisna od kvadrata polmera, zato se majhna napaka pri premeru poveča. Napaka 1 mm pri premeru 10 cm spremeni izračunano težo za približno 2 %. Merjenje s pomičnim merilom namesto z merilnim trakom zagotavlja rezultate, ki so bližje teži, izmerjeni na tehtnici.

Viri

1. ASTM A6/A6M-19, Standardna specifikacija za splošne zahteve za valjane konstrukcijske jeklene palice, plošče, profile in zagatne pilote, ASTM International, 2019.
2. Ameriški inštitut za jeklene konstrukcije, Priročnik za jeklene konstrukcije, 15. izdaja.
3. BS EN 10025-1:2004, Vroče valjani izdelki iz konstrukcijskih jekel — Splošni tehnični dobavni pogoji, British Standards Institution.
4. B. N. Taylor in A. Thompson (ur.), Posebna publikacija NIST 811: Vodnik za uporabo mednarodnega sistema enot (SI), izdaja 2008, dodatek B.8 (1 funt avoirdupois = natanko 0,453 592 37 kg).