Metoda obliczania wagi stali
Ten kalkulator określa wagę stali na podstawie wymiarów przekroju, długości i gęstości materiału. Nadaje się do szybkiego oszacowania ciężaru prętów zbrojeniowych, rur okrągłych, dwuteowników, ceowników, kątowników, płaskowników, teowników i profili zamkniętych prostokątnych podczas zakupu, cięcia, transportu i wstępnej oceny obciążeń.
Obliczenia opierają się na teoretycznej geometrii przekroju. W większości zastosowań to wystarcza, aby uzyskać czytelną wartość orientacyjną ciężaru jednego elementu lub partii identycznych elementów przed porównaniem z tablicami profili, katalogiem producenta lub specyfikacją dostawy.
Wartości orientacyjne i zalecenia
Ogólna zasada obliczeń
Kolejność obliczeń. Najpierw na podstawie wprowadzonych wymiarów w milimetrach wyznaczane jest pole przekroju. Następnie pole jest przeliczane na metry kwadratowe, mnożone przez długość elementu w metrach oraz przez gęstość materiału w kg/m3. Wynikiem jest ciężar w kilogramach.
Ciężar = Pole przekroju × Długość × Gęstość
Jednostki miary. Wymiary przekroju podaje się w mm, długość w m, a gęstość w kg/m3. Takie podejście zapewnia spójny sposób obliczeń dla wszystkich kształtów profili, a zmienia się jedynie metoda wyznaczania pola przekroju.
Gęstość. Wartość domyślna jest zwykle przyjmowana jako 7850 kg/m3 dla zwykłej stali konstrukcyjnej. Jeżeli użytkownik wprowadzi inną wartość gęstości, końcowy ciężar zostanie przeliczony proporcjonalnie, dlatego kalkulator można stosować także do stali o nieco innej rzeczywistej gęstości.
Pręt okrągły i pręt zbrojeniowy
Geometria koła. Dla pręta okrągłego pole przekroju wyznacza się z średnicy zewnętrznej d. Stosowany jest wzór na pole koła z przyjętą w obliczeniach wartością π = 3.14.
S = 3.14 × d2 / 4
Znaczenie wyniku. Po przeliczeniu pola z mm2 na m2 obliczana jest objętość całej długości, a następnie ciężar. W przypadku pręta zbrojeniowego jest to ciężar teoretyczny wynikający z geometrii pręta, a nie masa tabelaryczna konkretnego wyrobu producenta.
Rura okrągła
Przekrój pusty. Dla rury okrągłej najpierw oblicza się pole koła zewnętrznego, a następnie odejmuje się pole pustki wewnętrznej. Średnicę wewnętrzną przyjmuje się jako d - 2t, gdzie d oznacza średnicę zewnętrzną, a t grubość ścianki.
S = 3.14 × (d2 - (d - 2t)2) / 4
Znaczenie praktyczne. Takie obliczenie pokazuje, ile metalu pozostaje w przekroju po odjęciu pustej części. Ciężar jest następnie wyznaczany ze wzoru ogólnego z użyciem długości i gęstości.
Dwuteownik, ceownik i teownik
Przekrój złożony. Kalkulator traktuje te profile jako zestaw prostych prostokątów. Pole przekroju uzyskuje się przez zsumowanie pól środnika i półek, bez złożonego modelowania promieni zaokrągleń, powierzchni pochylonych i przejść technologicznych.
Dwuteownik. Dla dwuteownika przyjmuje się pole środnika o wysokości h - 2h1 i grubości t, a następnie dodaje się pola dwóch półek o szerokości b i wysokości h1.
S = (h - 2h1) × t + 2 × b × h1
Ceownik. Dla ceownika stosuje się tę samą logikę sumowania pól. Sumuje się pole środnika oraz pola dwóch półek.
S = (h - 2t) × s + 2 × b × t
Teownik. Dla teownika pole przekroju otrzymuje się jako sumę pola półki oraz pola środnika poniżej półki.
S = b × h1 + (h - h1) × t
Naddatek na zaokrąglenia. Dla dwuteowników, ceowników i teowników kalkulator pokazuje również zwiększoną wartość ciężaru z orientacyjnym naddatkiem do 1.5%. Wynika to z faktu, że w rzeczywistych profilach walcowanych wewnętrzne przejścia i połączenia zazwyczaj nie są idealnie prostokątne i mogą nieznacznie zwiększać rzeczywiste pole metalu.
Kątownik
Przekrój z dwóch ramion. Pole kątownika wyznacza się jako sumę pól dwóch ramion z uwzględnieniem tego, że strefa nakładania nie może być liczona podwójnie. W rezultacie otrzymuje się teoretyczne pole kątownika równoramiennego lub nierównoramiennego na podstawie wprowadzonych wymiarów.
S = a × t + (b - t) × t
Naddatek na promień wewnętrzny. Pokazywana jest także dodatkowa wartość orientacyjna ze zwiększeniem do 1%. Wynika to z tego, że rzeczywisty kątownik walcowany na gorąco zwykle ma promień wewnętrzny w narożu, który nieznacznie zwiększa pole przekroju w porównaniu z uproszczonym modelem prostokątnym.
Płaskownik
Najprostsze obliczenie. Dla płaskownika pole przekroju jest równe szerokości pomnożonej przez grubość. Następnie z długości wyznacza się objętość, a z gęstości ciężar końcowy.
S = h × t
Kiedy to obliczenie jest szczególnie przydatne. Tę metodę często stosuje się do taśm, blach nakładkowych, elementów osadzanych i innych części o stałym przekroju prostokątnym, w których geometria nie wymaga dodatkowych naddatków.
Profil zamknięty prostokątny
Uproszczony model ścianek. Dla profilu zamkniętego prostokątnego lub kwadratowego pole oblicza się jako sumę pól dwóch ścianek poziomych i dwóch ścianek pionowych. Jednocześnie od wysokości odejmuje się podwójną grubość ścianki, aby wewnętrzna pustka nie była uwzględniana w obliczeniu ilości metalu.
S = 2 × b × t + 2 × (h - 2t) × t
Wybór wartości końcowej. Głównym wynikiem jest obliczony ciężar na podstawie wprowadzonego modelu prostokątnego. Kalkulator pokazuje również dodatkową wartość orientacyjną do 5% niższą od wyniku podstawowego, ponieważ rzeczywiste naroża profilu zamkniętego prostokątnego są zaokrąglone, a pole metalu jest zwykle nieco mniejsze niż w idealnym obrysie prostokątnym.
Zaokrąglenie wyniku
Dokładność wyświetlania. Końcowy ciężar jest wyświetlany z zaokrągleniem do 0.001 kg. Jest to wygodne przy małych detalach i krótkich odcinkach, ale w przypadku dużych partii łączny ciężar dostawy nadal warto sprawdzić według tablic profili, dokumentu dostawy lub certyfikatu producenta.
Powiązane normy europejskie
Tablice profili i wymiary. Do sprawdzania geometrii oraz tabelarycznej masy walcowanych profili konstrukcyjnych powszechnie stosuje się EN 10365 „Walcowane na gorąco stalowe ceowniki oraz kształtowniki I i H. Wymiary i masy”. Tego rodzaju dokumenty służą do porównania, czy obliczenie wykonane z wprowadzonych wymiarów odpowiada profilowi standardowemu.
Kątowniki. Dla kątowników równoramiennych i nierównoramiennych zwykle stosuje się EN 10056-1 „Kątowniki równoramienne i nierównoramienne ze stali konstrukcyjnej. Część 1. Wymiary” oraz EN 10056-2 „Kątowniki równoramienne i nierównoramienne ze stali konstrukcyjnej. Część 2. Tolerancje kształtu i wymiarów”.
Profile zamknięte. Dla okrągłych, kwadratowych i prostokątnych profili zamkniętych zwykle stosuje się EN 10219-2 „Zimnogięte spawane profile zamknięte konstrukcyjne. Część 2. Tolerancje, wymiary i właściwości przekroju” oraz EN 10210-2 „Gorąco wykańczane profile zamknięte konstrukcyjne. Część 2. Tolerancje, wymiary i właściwości przekroju”.
Stal zbrojeniowa. Dla prętów zbrojeniowych ważnym odniesieniem jest EN 10080 „Stal do zbrojenia betonu. Spajalna stal zbrojeniowa. Postanowienia ogólne”. Norma ta jest przydatna przy porównywaniu obliczonego ciężaru z właściwościami konkretnego wyrobu ze stali zbrojeniowej.
Jak stosować normy razem z kalkulatorem. Kalkulator najpierw podaje ciężar teoretyczny na podstawie geometrii i gęstości. Jeżeli potrzebna jest wartość odniesienia dla dostawy lub wartość normowa, wynik należy następnie porównać z masą tabelaryczną standardowego profilu według odpowiedniej normy europejskiej.
FAQs
Dlaczego ciężar z kalkulatora może różnić się od ciężaru w katalogu?
Kalkulator określa ciężar teoretyczny na podstawie wprowadzonych wymiarów i gęstości. Katalog lub tablica profili zwykle uwzględnia rzeczywisty kształt profilu, promienie, sposób produkcji oraz tolerancje, dlatego wartości końcowe mogą się nieznacznie różnić.
Czy tego obliczenia można używać dla stali nierdzewnej lub innego metalu?
Tak, jeżeli zostanie wprowadzona odpowiednia gęstość materiału w kg/m3. Logika obliczeń pozostaje taka sama, ponieważ kalkulator najpierw wyznacza objętość metalu, a następnie przelicza ją na ciężar z użyciem gęstości.
Który wynik należy uznać za główny, jeśli kalkulator pokazuje dwie wartości?
Za główny należy uznać wynik podstawowego obliczenia opartego na wprowadzonej geometrii. Dodatkowa wartość służy jako praktyczna orientacja wtedy, gdy kształt rzeczywistego profilu może nieco odbiegać od uproszczonego modelu obliczeniowego z powodu zaokrąglonych naroży i przejść.
Czy to obliczenie nadaje się do zamawiania transportu i szacowania obciążeń?
Do wstępnego oszacowania ciężaru stali takie obliczenie sprawdza się dobrze. Przy ostatecznych decyzjach logistycznych, doborze nośności podnoszenia i sprawdzeniach konstrukcyjnych lepiej potwierdzić ciężar stali na podstawie specyfikacji dostawcy oraz danych projektowych.
Co jest dokładniejsze przy zakupie, obliczenie z wymiarów czy masa tabelaryczna?
W przypadku niestandardowego elementu wycinanego z blachy lub wykonywanego według określonych wymiarów bardziej przydatne jest obliczenie geometryczne. Dla standardowych walcowanych profili stalowych z asortymentu zwykle dokładniej jest opierać się na masie tabelarycznej według odpowiedniej normy europejskiej lub katalogu producenta.