Калкулатор тежине челика - Тренутна тежина за шипке, листове и цеви

Калкулатор тежине челика

Калкулатор тежине челика одређује масу комада челика на основу његовог облика и димензија. Ради са три уобичајена облика: пуним шипкама, равним лимовима и шупљим цевима. Калкулатор множи запремину облика густином челика, а затим приказује резултат у килограмима, грамима и фунтама.

Познавање тежине комада челика важно је пре наручивања, подизања или отпреме. Радионици је потребна за одређивање цене сечења. Инжењеру је потребна да провери да ли греда не премашује пројектовано оптерећење конструкције. Руководиоцу дизалице потребна је да потврди да је терет у оквиру номиналне носивости машине.

Формула за тежину челика

Општа формула је:

$\text{Тежина} = \text{Zapremina} \times \text{Густина}$

Густина је маса садржана у датој запремини материјала. Меки (угљенични) челик има густину од 7,85 грама по кубном центиметру (г/см³). То значи да један кубни центиметар меког челика, коцка мања од коцке шећера, тежи 7,85 грама.

Запремина се мери у кубним центиметрима (цм³) и зависи од облика. За три облика у наставку користе се различите формуле за запремину, па је важно изабрати одговарајућу.

Формула за запремину шипке (цилиндра)

Шипка је пун цилиндар, као што су округла шипка или комад арматуре.

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

• V = запремина (кубни сантиметри)
• r = полупречник шипке (цм), једнак пречнику ÷ 2
• L = дужина шипке (цм)

Формула за запремину лима (равне плоче)

Лим је равна правоугаона плоча, као што су челична плоча или лим.

$V = L \times W \times T$

• L = дужина (цм)
• W = ширина (цм)
• T = дебљина (цм)

Формула за запремину цеви (шупљег цилиндра)

Цев је шупља изнутра. Њена запремина једнака је запремини спољашњег цилиндра умањеној за запремину унутрашњег (шупљег) цилиндра.

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

• L = дужина (цм)
• R_o = спољашњи полупречник (цм), једнак спољашњем пречнику ÷ 2
• R_i = унутрашњи полупречник (цм), једнак унутрашњем пречнику ÷ 2

Када је запремина позната, тежина у килограмима добија се према формули:

$\text{Тежина (кг)} = \frac{\text{Запремина (цм}^3\text{)} \times 7.85}{1000}$

Како израчунати тежину челика

1. Одредите облик: шипка, лим или цев.
2. Измерите потребне димензије у центиметрима (пречник и дужину за шипку; дужину, ширину и дебљину за лим; спољашњи пречник, унутрашњи пречник и дужину за цев).
3. Примените одговарајућу формулу за запремину изнад.
4. Помножите запремину са 7,85 g/cm³ да бисте добили тежину у грамима, а затим поделите са 1000 да бисте добили килограме.
5. За фунте, поделите тежину у грамима са 453,59237. Једна фунта је тачно дефинисана као 0,45359237 килограма, па 453,59237 грама чине једну фунту.

Код цеви унутрашњи пречник мора бити мањи од спољашњег пречника. Ако цев има спољашњи пречник од 5 cm и зидове дебљине 0,3 cm, унутрашњи пречник је 5,0 − (2 × 0,3) = 4,4 cm, а не 4,7 cm, јер зид постоји са обе стране отвора.

Решени пример

Пример 1: челична шипка

Шипка има пречник 2,5 cm и дужину 300 cm.

1. Полупречник = 2,5 ÷ 2 = 1,25 cm
2. Запремина = π × 1,25² × 300 ≈ 1.472,6 cm³
3. Тежина = 1.472,6 × 7,85 ÷ 1000 ≈ 11,56 kg (11.560,1 g ÷ 453,59237 ≈ 25,49 фунти)

Пример 2: челични лим

Лим је дугачак 120 cm, широк 80 cm и дебео 0,3 cm.

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

Пример 3: челична цев

Цев има спољашњи пречник 4,2 cm, унутрашњи пречник 3,8 cm и дужину 250 cm.

1. Спољашњи полупречник = 2,1 cm; унутрашњи полупречник = 1,9 cm
2. Запремина = π × 250 × (2,1² − 1,9²) = π × 250 × 0,8 ≈ 628,3 cm³
3. Тежина = 628,3 × 7,85 ÷ 1000 ≈ 4,93 kg

Густина челика према врсти

Вредност 7,85 g/cm³ односи се на меки (угљенични) челик, који се углавном састоји од гвожђа са малом количином угљеника. Друге легуре челика и метали се разликују:

Да бисте проценили тежину другог метала, помножите резултат за челик са (густина тог метала ÷ 7,85).

Најчешће постављана питања

Зашто се израчуната тежина разликује од тежине коју наводи добављач?

Неколико фактора узрокује мала одступања. Челичане производе шипке и лимове у оквиру производне толеранције, па шипка од „10 mm“ у стварности може имати пречник 9,8–10,2 mm. И превлаке додају тежину: топло цинковање додаје приближно 3–5%, а ваљачка окалина, тамни оксидни слој који остаје после топлог ваљања, додаје приближно 0,5–1%. Израчуната тежина обично се разликује највише 2–3% од тежине измерене на ваги, што је довољно прецизно за понуде и планирање материјала.

Може ли се ова формула користити за нерђајући челик или алуминијум?

Да, уз прилагођавање густини. Резултат за меки челик помножите односом густине другог метала и 7,85. За нерђајући челик додајте око 2%. За алуминијум поделите са приближно 2,9. Табела густина изнад даје факторе за прилагођавање код других уобичајених метала.

Како се израчунава тежина арматуре?

Арматура се израчунава на исти начин као пуна шипка, уз коришћење номиналног пречника. Ребраста арматура, која има ребра ради бољег приањања, тежи око 1–2% више од глатке шипке истог пречника; та разлика је довољно мала да се код већине процена занемари. Арматура од 10 mm има тежину од приближно 0,62 kg по метру према формули за шипку; арматура од 16 mm има тежину од приближно 1,58 kg по метру.

Како се израчунава тежина квадратних или правоугаоних профилних цеви?

Квадратна и правоугаона профилна цев није цилиндар, па се формуле за шипку и цев не могу директно применити. Уместо тога, одузмите унутрашњу шупљу запремину од спољашње пуне запремине: спољашња запремина је дужина × спољашња ширина × спољашња висина, а унутрашња запремина је дужина × (спољашња ширина − 2 × дебљина зида) × (спољашња висина − 2 × дебљина зида). За дужину од 100 cm, спољашње димензије 5 cm × 3 cm и зидове дебљине 0,3 cm: спољашња запремина је 1.500 cm³, унутрашња запремина је 100 × 4,4 × 2,4 = 1.056 cm³, па је запремина челика 444 cm³, што даје тежину од приближно 3,49 kg.

Зашто мала грешка у мерењу има тако велики значај?

Запремина шипке или цеви зависи од квадрата полупречника, па се мала грешка у пречнику увећава. Грешка од 1 mm при пречнику од 10 cm мења израчунату тежину за приближно 2%. Мерење помоћу помичног мерила уместо мерне траке даје резултате ближе тежини измереној на ваги.

Литература

1. ASTM A6/A6M-19, Стандардна спецификација за опште захтеве за ваљане конструкционе челичне шипке, плоче, профиле и таласасти лим за шипове, ASTM Интернешенел, 2019.
2. Амерички институт за челичне конструкције, Приручник за челичне конструкције, 15. издање.
3. BS EN 10025-1:2004, Топло ваљани производи од конструкционих челика — Општи технички услови испоруке, Британски институт за стандарде.
4. Б. Н. Тејлор и А. Томпсон (ур.), Посебна публикација NIST-а 811: Водич за употребу Међународног система јединица (SI), издање 2008, Додатак Б.8 (1 фунта авоардупоа = тачно 0,453 592 37 kg).