Metodo di calcolo del peso dell'acciaio
Questo calcolatore del peso dell'acciaio determina la massa teorica dei profili metallici in base alle dimensioni della sezione trasversale, alla lunghezza e alla densità del materiale. Il calcolo comprende barre tonde e armature per cemento armato, tubi circolari, travi a I, profilati a U, angolari, lamiere, profilati a T e sezioni cave rettangolari o quadrate.
Per le travi a I e i profilati a U, il calcolatore consente anche di utilizzare la massa tabellare dei profili europei standard IPE, HEA, HEB, UPN e UPE. I risultati permettono di determinare la massa al metro, la massa di un singolo elemento e la massa totale di più elementi identici per l'acquisto di acciaio, la produzione di componenti metallici o la pianificazione del trasporto.
Valori di riferimento e raccomandazioni
Principio generale del calcolo della massa
Calcolo in base alla geometria. Innanzitutto si determina l'area della sezione trasversale del metallo, S, in mm2, utilizzando le dimensioni della sezione espresse in millimetri. L'area viene convertita in m2 e moltiplicata per la densità del materiale ρ in kg/m3. Il valore ottenuto rappresenta la massa per metro lineare in kg/m.
M1 = S × ρ / 106
Il fattore 106 serve a convertire l'area della sezione trasversale da mm2 a m2. La massa al metro viene quindi moltiplicata per la lunghezza L in metri, mentre la massa di un elemento viene moltiplicata per la quantità N.
Mpezzo = M1 × L
Mtotale = Mpezzo × N
Densità dell'acciaio. Il valore predefinito è 7850 kg/m3, una densità di calcolo comunemente utilizzata per l'acciaio strutturale al carbonio. Quando la densità cambia, la massa calcolata varia proporzionalmente: un aumento della densità del 2% produce un aumento della massa del 2% se la geometria rimane invariata.
Ad esempio, una barra tonda in acciaio con diametro di 16 mm e densità di 7850 kg/m3 ha una massa teorica di circa 1,578 kg/m. Per una lunghezza di 2 m, la massa di una barra è di circa 3,157 kg.
Barre tonde e armature per cemento armato
Area della sezione circolare. L'area viene calcolata a partire dal diametro d in millimetri. Si utilizza la costante matematica π ≈ 3,141592653589793 senza arrotondarla preventivamente a 3,14.
S = π × d2 / 4
Per le barre di armatura, l'area viene calcolata utilizzando il diametro nominale di una sezione circolare. Non vengono applicati coefficienti correttivi specifici per le nervature delle barre ad aderenza migliorata.
Tubi circolari
Area della sezione anulare. L'area dell'apertura interna viene sottratta dall'area del cerchio esterno. Il diametro interno corrisponde al diametro esterno d meno il doppio dello spessore della parete t.
S = π × t × (d - t)
Le dimensioni d e t sono espresse in millimetri. Affinché esista un'apertura interna, lo spessore della parete deve essere inferiore alla metà del diametro esterno: 2t < d. La formula tiene conto della cavità del tubo senza ulteriori coefficienti correttivi.
Travi a I, profilati a U e profilati a T con dimensioni personalizzate
Sezione trasversale composta. L'area viene calcolata sommando le aree delle parti rettangolari del profilo. Le zone comuni all'anima e alle ali vengono conteggiate una sola volta. I raggi di raccordo e le inclinazioni delle ali non vengono modellati in queste formule.
Trave a I. L'area delle due ali di larghezza b e spessore h1 viene sommata all'area dell'anima centrale di spessore t. L'altezza dell'anima tra le ali è pari a h − 2h1.
S = (h - 2h1) × t + 2 × b × h1
Profilato a U. L'area dell'anima, con spessore s e altezza h − 2t, viene sommata all'area delle due ali di larghezza b e spessore t.
S = (h - 2t) × s + 2 × b × t
Profilato a T. L'area di un'ala di larghezza b e spessore h1 viene sommata all'area dell'anima di spessore t situata sotto tale ala.
S = b × h1 + (h - h1) × t
Per le travi a I e i profilati a U, la somma degli spessori delle due ali deve essere inferiore all'altezza totale della sezione. Per i profilati a T, lo spessore dell'ala deve essere inferiore all'altezza complessiva. Lo spessore dell'anima non deve superare la larghezza dell'ala. Se queste condizioni geometriche non sono rispettate, la massa non viene calcolata.
Angolari, lamiere e sezioni cave
Profilato angolare. L'area è uguale alla somma delle aree di due lati perpendicolari meno la loro zona quadrata di sovrapposizione. La stessa formula si applica agli angolari a lati uguali e disuguali.
S = t × (a + b - t)
In questa formula, a e b rappresentano le dimensioni dei lati e t il loro spessore comune. Lo spessore deve essere inferiore alla dimensione di ciascun lato. I raggi di raccordo degli angoli interni ed esterni non sono inclusi nel calcolo.
Lamiera, piastra o piatto in acciaio. L'area della sezione rettangolare viene calcolata moltiplicando la larghezza b per lo spessore t.
S = b × t
Sezione cava rettangolare. L'area viene calcolata come differenza tra l'area del rettangolo esterno e quella dell'apertura interna. Per un'altezza h, una larghezza b e uno spessore uniforme della parete t, la formula è:
S = 2 × t × (h + b - 2t)
Lo spessore della parete deve essere inferiore alla metà della dimensione esterna minore: 2t < min(h, b). Il calcolo presuppone angoli retti senza raggi di arrotondamento. Non viene applicato alcun fattore di riduzione aggiuntivo per gli angoli della sezione cava.
Profili europei standard in acciaio
Massa tabellare. Per le travi a I standard delle serie IPE, HEA e HEB e i profilati a U delle serie UPN e UPE, la massa per metro lineare viene ricavata direttamente dalla tabella integrata delle dimensioni dei profili. L'area della sezione trasversale non viene ricalcolata: il valore tabellare selezionato in kg/m viene utilizzato come dato iniziale per calcolare la massa in funzione della lunghezza.
Ad esempio, la tabella indica 22,4 kg/m per IPE 200 e 25,3 kg/m per UPN 200. Per una trave IPE 200 lunga 2,5 m, la massa di un elemento è 22,4 × 2,5 = 56 kg, mentre tre elementi identici hanno una massa totale di 168 kg.
Densità assunta. Le masse tabellari dei profili standard corrispondono a una densità nominale dell'acciaio pari a 7850 kg/m3. A questi valori non viene applicata alcuna correzione separata della densità. A differenza dei calcoli basati su sezioni rettangolari semplificate, la massa tabellare tiene conto delle caratteristiche della geometria nominale dei profili laminati in acciaio.
Scelta del metodo di calcolo. Per un profilo standard, il risultato finale viene determinato in base alla massa tabellare. Per un profilo con dimensioni personalizzate, vengono utilizzate l'area geometrica della sezione trasversale e la densità specificata. I risultati dei due metodi non vengono mediati e non vengono aggiunti coefficienti correttivi percentuali.
Precisione e arrotondamento
Calcoli intermedi. L'area della sezione trasversale e la massa per metro vengono calcolate senza arrotondamenti intermedi. L'arrotondamento viene applicato durante la visualizzazione dei risultati. Per masse pari o superiori a 10 kg vengono mostrate fino a due cifre decimali; da 0,01 kg a meno di 10 kg vengono utilizzate tre cifre decimali; per valori inferiori vengono utilizzate quattro cifre decimali. I valori inferiori a 0,0001 kg vengono visualizzati in notazione scientifica.
Massa totale. La massa totale viene calcolata moltiplicando la massa arrotondata di un elemento per il numero intero di elementi. Successivamente, anche il risultato viene arrotondato per la visualizzazione. Pertanto, la massa totale visualizzata è coerente con la massa indicata per un singolo elemento entro la precisione di visualizzazione.
Norme europee di riferimento
Travi a I e profilati a U. La norma EN 10365 «Profilati a U, I e H di acciaio laminati a caldo - Dimensioni e masse» definisce le caratteristiche nominali dei profili laminati in acciaio, comprese le serie IPE, HE, UPN e UPE. Le tolleranze dimensionali e di forma sono inoltre trattate dalla norma EN 10034 «Profilati a I e H di acciaio per impieghi strutturali - Tolleranze di forma e dimensionali» e dalla norma EN 10279 «Profilati a U di acciaio laminati a caldo - Tolleranze di forma, dimensioni e massa».
Profilati angolari. La norma EN 10056-1 «Angolari di acciaio per impieghi strutturali a lati uguali e disuguali - Parte 1: Dimensioni» specifica le dimensioni nominali e le caratteristiche degli angolari laminati a caldo. Le tolleranze di forma e dimensionali sono definite nella norma EN 10056-2 «Parte 2: Tolleranze di forma e dimensionali».
Profilati cavi strutturali. La norma EN 10219-2 «Profilati cavi strutturali saldati formati a freddo di acciai non legati e a grano fine - Parte 2: Tolleranze, dimensioni e caratteristiche della sezione» e la norma EN 10210-2 «Profilati cavi strutturali finiti a caldo di acciai non legati e a grano fine - Parte 2: Tolleranze, dimensioni e caratteristiche della sezione» forniscono dati di riferimento per confrontare le masse calcolate dei tubi e dei profilati cavi con le caratteristiche dei prodotti in acciaio normalizzati.
Acciaio per armature. La norma EN 10080 «Acciaio per armatura di calcestruzzo - Acciaio saldabile per cemento armato - Generalità» stabilisce i requisiti generali per i prodotti in acciaio destinati alle armature. Quando si confronta la massa calcolata dal diametro nominale con i dati del fornitore, è necessario considerare le caratteristiche dello specifico prodotto.
I valori nominali riportati nelle norme e nei cataloghi possono differire dalla massa effettiva di un prodotto entro le tolleranze di fabbricazione. Per stimare la massa di un lotto specifico di prodotti in acciaio, si utilizzano comunemente la massa per metro indicata nelle specifiche del produttore e le lunghezze effettive degli elementi forniti.
FAQs
Perché la massa di una trave a I standard differisce dal risultato calcolato in base alle sue dimensioni?
Nelle tabelle dei profili standard in acciaio, la massa per metro è indicata mediante un valore che tiene conto della forma nominale della sezione laminata. Quando si calcola una trave a I in base alle sue dimensioni, l'anima e le ali vengono rappresentate come rettangoli senza raccordi e zone di transizione. Di conseguenza, i valori possono differire anche quando le dimensioni principali sono identiche.
Quale densità dell'acciaio utilizzare per il calcolo del peso?
Per il comune acciaio strutturale si utilizza spesso una densità di calcolo pari a 7850 kg/m3. Se è nota la densità di un materiale specifico, è possibile utilizzarla per i calcoli basati sulla geometria. La massa calcolata varia in proporzione diretta al rapporto tra la nuova densità e il valore iniziale.
Perché una barra di armatura può avere una massa diversa da quella di una barra tonda liscia dello stesso diametro?
Il calcolatore determina la massa teorica dall'area della sezione circolare e dal diametro nominale. Le barre di armatura ad aderenza migliorata presentano nervature e incavi, mentre la loro massa nominale dipende dalle caratteristiche dello specifico prodotto. Per le armature standard, la massa tabellare per metro può fornire un valore di riferimento più preciso.
Come si calcola il peso totale di più elementi identici in acciaio?
Innanzitutto si determina la massa per metro della sezione trasversale, quindi la massa di un elemento della lunghezza specificata. Questo valore viene poi moltiplicato per il numero di elementi identici. Si presume che tutti gli elementi del lotto abbiano le stesse dimensioni, la stessa lunghezza e la stessa densità del materiale.
Quale metodo è più preciso per una trave a I o un profilato a U: i dati del profilo standard o le dimensioni personalizzate?
Se il profilo in acciaio corrisponde a una serie standard IPE, HEA, HEB, UPN o UPE, è preferibile utilizzare la massa tabellare della dimensione selezionata. Per una sezione non standard, la massa viene calcolata in base alle dimensioni specificate e alla densità dell'acciaio. La differenza tra i due metodi deriva principalmente dal modo in cui viene considerata la geometria nominale del profilo laminato.