Вес стальной трубы: формулы и способы расчета

Удельная масса g (раньше ее называли удельным весом) – масса единицы объема материала в абсолютно плотном состоянии (без пор).

Расчет балок из труб на изгиб

Онлайн калькулятор

Предназначение калькулятора для определения изгиба

Для создания каркасов различных строений самое большое распространение получила древесина. Из нее, как из пластилина, можно сотворить конструкцию любой сложности. Однако далеко не последнее место занимает и такой конструкционный материал как различные металлические профили. Их выгодно отличает такое свойство как пластичность, долговечность и прочность. Не последнее место среди таких материалов занимают профильные и круглые трубы. Попытайтесь представить себе навес для автомобиля из профильной трубы с покрытием из поликарбоната и такое же строение из уголка.

Похоже, двух мнений быть не может. А любая балка в конструкции должна быть просчитана. Это необходимо по двум причинам:

  • Получить объект с достаточным запасом прочности под воздействием собственного веса, а также ветровых и снеговых нагрузок.
  • Подобрать минимально допустимый для строения профиль с целью минимизировать расходы на материалы.

Для достижения этой цели необходимо воспользоваться нашим онлайн калькулятором и рассчитать балку из трубы на изгиб. Это в случае, если деталь закреплена с одной стороны (консольная). Если же закреплены оба конца, понадобится рассчитать балку на прогиб.

При этом необходимо учитывать следующие обстоятельства:

  1. Размеры и сечение: (профильная или круглая). Для балки из профильной прямоугольной трубы расчет производится с учетом направления воздействия. При расчете балок из квадратной трубы этот фактор одинаков для любого направления воздействия.
  2. Прочностные характеристики материала с учетом толщины стенок и марки материала. Это особенно актуально при использовании балок из круглой трубы, расчет которой в значительной степени зависит от указанных характеристик ввиду многообразия применяемых материалов.

Виды вероятных нагрузок

Как можно классифицировать нагрузки на балку? В соответствии с СП «Нагрузки и воздействия» моменты нагружения конструкции можно распределить по следующим признакам:

  • постоянные – давление и вес которых не изменяются с течением времени, это такие, как собственный вес конструкции,
  • временные длительные, учитывающие вес дополнительных конструкций сооружения, включая оборудование, мебель и прочее,
  • кратковременные поперечные, зависящие от внешних условий эксплуатации – нагрузки от ветра, снега или дождя, для определения которых производится собственный расчет, зависящий от района расположения объекта. Такие нагружения в экстремальных условиях создают условия, при которых возможно прогибание балки.
  • особые условия воздействия, к которым можно отнести воздействие от удара автомобиля во время парковки, в результате которого опора может прогибаться,
  • сейсмические – для местностей с определенной сейсмической активностью.

Прочностью перекрытия определяется уровень безопасности проживания на загородном участке или в деревенском доме.

Степень нагружения конструкций можно подбирать по таблицам, при этом учитываются:

  1. величина момента инерции, обозначенная в стандартах,
  2. длина пролета,
  3. величина нагрузки,
  4. модуль Юнга (справочные данные).

В таблицах приводятся готовые данные, рассчитанные по специальной формуле например для круглых, квадратных и прямоугольных профилей. Все прочностные расчеты несущих конструкций по определению сложны в исполнении и требуют специальной инженерной подготовки в области сопротивления материалов. Поэтому лучше воспользоваться специальным онлайн-калькулятором. Чтобы рассчитать нагрузки достаточно ввести исходные данные в таблицу и на выходе можно получить точный результат быстро и без особых затруднений.

Балочная ферма, подсчет которой произведен таким образом, будет надежной конструкцией на долгое время. При правильном расчете предельная жесткость перекрытия гарантирована.

Особенности расчета нержавеющего прокатного листа

Листовая сталь классифицируется по нескольким направлениям в зависимости от толщины сечения:

  • толстолистые изделия – свыше 4 мм;
  • тонколистый прокат – менее 4 мм.

В зависимости от способа производства допускается удельное значение отклонения от утвержденных норм. Все это сказывается на фактической массе изделия. Именно потому касательно продукции данного типа существуют правила ГОСТ. Нормативы предусматривают строгий сортамент изделий из прокатной стали, в который включаются не только габариты листа, но и его масса с учетом допустимых отклонений.

Определение массы погонного метра стального листа из нержавейки

Определить вес листовой нержавейки можно при помощи обычных формул из школьного курса физики. При этом неважно, какую категорию имеет сталь, произведена она по ГОСТу или по другим стандартам.

Чтобы выполнить расчетные операции, необходимо иметь на руках такие данные:

  • марка стали и ее плотность согласно нормативной документации;
  • размерные габариты листа (толщина, длина и ширина).

Посчитать вес листового проката несложно, для этого нужно лишь знать подходящую формулу. В случае с необходимостью проведения расчетных операций касательно прочих типов проката со сложными геометрическими параметрами (шестигранники, уголки и т.д.) потребуется воспользоваться специализированным металлургическим калькулятором или таблицами, которые обозначены в стандартах ГОСТ.

Формула для определения массы металлического листа имеет следующий вид:

Читайте также:  Кирпич печной размеры, характеристики, описание и отзывы

P = H x B x L x Pl, где

P – теоретическая масса полуфабрикатного металлического изделия;

H – толщина проката;

B – ширина листового проката;

L – показатель длины прокатного листа;

Pl – плотность стали. Чтобы узнать этот параметр, необходимо для начала определить, из какой марки стали сделан лист, и изучить документацию.

Необходимо отметить, что полученный результат будет теоретическим. Не стоит исключать ситуации, когда геометрические параметры изделия не соответствуют стандартам, имеют отклонения в рамках допустимых значений.

Таблица расчета массы листового проката из нержавеющей стали будет иметь следующий вид:

Толщина листа

Раскрой (стандарт)

Вес метра погонного, кг

0,5

1000х2000

8

0,6

9,6

0,8

12,8

1

16

1,25

20

1,5

24

2

32

2,5

40

3

48

4

64

5

80

6

96

0,5

1250х2500

12,5

0,6

15

0,8

20

1

25

1,25

31,25

1,5

37,5

2

50

2,5

62,5

3

75

4

100

5

125

6

150

0,8

1500х3000

28,8

1

36

1,25

45

1,5

54

2

72

2,5

90

3

108

4

144

5

180

6

16

Определение весового и объемного водопоглощения

Водопоглощение – свойство материала впитывать и удерживать в себе воду при непосредственном контакте с нею.

Различают водопоглощение весовое и объемное : весовое – это отношение веса поглощенной материалом воды к весу его в сухом состоянии. Объемное водопоглощение (кажущаяся пористость) – отношение веса поглощенной воды к объему материала в естественном состоянии; численно оно равно объему доступных для воды пор. Объемное водопоглощение всегда меньше 100%.

Водопоглощение строительных материалов колеблется в очень широких пределах. Так, у кирпича глиняного обыкновенного оно равно 8-20%, у керамической плитки пола –до 4,%, у тяжелого бетона – до 3,0%, у гранита – 0,5-0,7%, у древесины сосны – до 21,2%.

Водопоглощение материала можно характеризовать и коэффициентом размягчения, который показывает, на сколько снизилась прочность от водонасыщения, и определяется по формуле

Кразм=Rн/Rс,

где Rн – предел прочности в насыщенном состоянии, кГ/см2;

Rс, — то же, в сухом состоянии, кГ/см2.

Коэффициент размягчения колеблется в пределах от нуля (у глинистых необожженных материалов) до 1,0 (у материалов, не изменяющих своей прочности от водонасыщения – стекла, стали, битума).

Материалы, у которых Кразм больше 0,7, считают водостойкими, и их можно применять для наружных отделочных работ.

Для определения водопоглощения образцы высушивают до постоянного веса, взвешивают и насыщают водой. В зависимости от вида материала насыщения водой производят в различных условиях и в различные сроки выдержки. Например, для каменных материалов он равен 48ч, для древесных – 30 суток. При определении водопоглощения керамических плиток для полов их кипятят в течении 1ч.

После водонасыщения образцы вынимают из сосуда с водой, обтирают влажной мягкой тканью и взвешивают. Вес воды, вытекающей из пор образца на чашу весов, следует включать в вес насыщенного водой образца.

Величину весового и объемного водопоглощения вычисляют в процентах по формулам:

где g – масса материала в насыщенном состоянии, г;

g1 – то же, в сухом состоянии, г;

γ0 – объемная масса, г/см3;

V – объем материала, см3.

Полученные данные заносят в таблицу

Материалы

Масса образца, г

Объем образца, см3

Водопоглощение,%

сухого

насыщенного водой

весовое

объемное

Характеристики качества и хранения

Исходя из нормативов ГОСТа 2590-88, эксплуатируется горячекатаный и холоднокатаный (натянутый) металлопрокат. Стальной круг является сырьем для производства сортового проката, заготовками к втулкам, валам и прочим деталям. Если круг произведен методом горячей обкатки, он может быть трех видов точности: высокой (А), повышенной (Б) и обыкновенной (В). От этих значений вкупе с длиной, зависят параметры возможного отклонения, например: для класса Б сечение может быть в рамках от +0.6 мм до -2.0 мм.

Длина прута связана с характеристиками стали:

  • прутья от 2 до 6 м. из углеродистых и легированных сплавов;
  • изделия от 1 до 6 м. изготовлены из низколегированной стали;
  • прокат от 2 до 12 м. из углеродистой и низколегированной стали.

По договоренности с клиентом, заготовки могут иметь индивидуальный размер, длиной до 24 метров. Кроме длины, основным параметром при приобретении, считается диаметр. Массовый выпуск осуществляется в промежутке 5-270 мм. С возможностью увеличения до 300 мм, по согласованию с заказчиком. ГОСТом предусмотрено производство и хранение изделий в двух состояниях: мотках и прутах.

Вес металлопроката

Теоретический вес металлопроката указывается в специальных справочниках по металлообработке. Чтобы не пользоваться дополнительной литературой, можно рассчитать теоретический вес по формулам или посмотреть в таблицах проката металла.

Формулы расчета

Чтобы пользоваться формулами, нужно знать размеры металлопроката, другие величины. На сайтах можно встретить онлайн-калькуляторы для проведения расчетов.

Расчет веса металлопроката:

m=?*(d-s)*s*?/1000

Расшифровка:

  1. M — теоретическая масса.
  2. ? — Является постоянной величиной.
  3. D — наружный диаметр, измеряемый в мм.
  4. S — толщина стенок по мм.
  5. N — 1000/m.
  6. ? — плотность, измеряемая в г/см3.

Расчет веса одного металлического листа в тонне:

m=V*?/10

Расшифровка:

  1. M — теоретическая масса листа, измеряемая в кг.
  2. V — обозначения объема листа.
  3. ? — плотность, измеряемая в г/см3.

Расчет теоретической массы для одного погонного метра из круглой бухты:

m=x*d2*?/4000

Расшифровка:

  1. М — теоретическая масса 1 п/ м круга, измеряемая в кг.
  2. X — 3,14.
  3. D — наружный диаметр в мм,
  4. P — плотность, измеряемая в г/см3,
Читайте также:  Какой сайдинг лучше для обшивки дома – сравнение материалов

Вес металла — таблица, расчет веса

В таблицах указан теоретический вес металлопроката. Фактический вес может отличатся от теоретического веса ± 0,2% — 3%.

Определение теоретической массы 1 погонного метра трубы
Для : m = ?*(d — s)*s*?/1000Для «черной» трубы: m = (d — s)*s/40,55где: m — теор. масса одного погонного метра трубы в кг, ? = 3,14 (постоянная величина), d — наружный диаметр в мм, s — толщина стенки в мм,? — плотность в г/куб. см.
Определение теоретической массы 1 погонного метра круга
m = ?*d2*?/4000где: m — теор. масса 1 п/ м круга в кг, ? = 3,14 (постоянная величина), d — наружный диаметр в мм,? — плотность стали в г/куб. см.
Определение теоретической массы одного листа
m = V* ?/ 1E 6где: m — теор. масса 1 п/ м листа в кг, V — объем листа = Толщина х Ширина х Длина, мм, ? — плотность стали в г/куб. см,1Е6 — число 10 в 6-й степени.
Определение примерного количества листов в одной тонне
n = 1Е 9 / V*?где: ? — плотность стали в г/куб. см.V — объем листа = Толщина х Ширина х Длина, мм,

Плотность разных марок сталей (по данным ГОСТ 9941-81)

Маркастали Плотность,?, г/см3 Маркастали Плотность,?, г/см3
04Х18Н10 7,90 08Х18Н10 7,90
08Х20Н14С2 7,70 08Х17Т 7,70
10Х17Н13М2Т 8,00 08Х13 7,70
08Х18Н12Б 7,90 12Х13 7,70
10Х23Н18 7,95 12Х17 7,70
08Х18Н10Т 7,90 15Х25Т 7,60
08Х18Н12Т 7,95 12Х18Н9 7,90

Формулы расчета

Вес металла — таблица, расчет веса
Определение теоретической массы одного погонного метра трубы
m=?*(d-s)*s*?/1000, гдеm=теоретическая масса одного погонного метра трубы в кг, ?=3,14 (постоянная величина), d=наружный диаметр в мм, s=толщина стенки в мм, n=1000/m,?=плотность в г/см3
Определение примерного количества погонных метров трубы в одной тонне
n=1000/m
Определение примерного количества листа в одной тонне
n=10/V*?
Определение теоретической массы одного листа
m=V*?/10, гдеm=теоретическая масса одного листа в кг, V=Объем листа=толщина (мм)*, ширина (мм)*, длина (мм),?=плотность в г/см3
Определение теоретической массы одного погонного метра круга
m=x*d2*?/4000, гдеm=теоретическая масса 1 п/ м круга в кг,x=3,14 (постоянная величина),d=наружный диаметр в мм,p=плотность в г/см3,Плотность принимается в г/куб. см:

Формула расчета веса 1 п/ м трубы. Когда надо быстро узнать сколько весит погонный метр трубы из углеродистой стали, а справочной таблицы нет, воспользуйтесь этой формулой — Мп = (( Ду — Тс ) / 40,5) * Тс Ду — диаметр трубы (мм), Тс — толщина стенки (мм), Мп — вес 1 п/ м трубы в кг.

Таблица удельного веса металлов

Элемент Символ Плотность г/см3
Азот N 1,25
Алюминий Al 2,69808
Барий Ba 3,61
Бериллий Be 1,86
Бор B 2,33
Ванадий V 6,12
Висмут Bi 9,79
Вольфрам W 19,27
Гадолиний Gg 7,886
Галлий Ga 5,91
Гафний Hf 13,36
Германий Ge 19,3
Гольмий Ho 8,799
Диспрозий Dy 8,559
Европий Eu 5,24
Железо Fe 7,87
Золото Au 19,32
Индий In 7,3
Иридий Ir 22,4
Иттербий Yb 6,959
Иттрий Y 4,472
Кадмий Cd 8,642
Кобальт Co 8,85
Кремний Si 2,3263
Лантан La 6,162
Литий Li 0,534
Лютеций Lu
Магний Mg 1,741
Марганец Mn 7,43
Медь Cu 8,96
Молибден Mo 10,22
Неодим Nd 7,007
Никель Ni 8,91
Ниобий Nb 8,55
Олово Sn 7,29
Осмий Os 22,48
Палладий Pd 12,1
Платина Pt 21
Празеодим Pr 6,769
Рений Re 21,04
Родий Rh 12,5
Ртуть Hg 13,5
Рутений Ru 12,3
Самарий Sm 7,53
Свинец Pb 11,337
Селен Se 4,7924
Серебро Ag 10,5
Скандий Sc 2,99
Сурьма Sb 6,69
Талий Tl 11,85
Тантал Ta 16,6
Теллур Te 6,25
Тербий Tb 8,253
Титан Ti 4,505
Тулий Tu 9,318
Углерод C 2,2
Фосфор P 1,83
Хром Cr 7,2
Церий Ce 6,768
Цинк Zn 7,13
Цирконий Zr 6,5
Эрбий Er 9,062

Использование онлайн-калькуляторов

Когда под рукой есть доступ к интернету, рассчитать массу любого металлопроката можно за считаные секунды. Достаточно смартфона с выходом в интернет или наличием специальной программы. Алгоритм расчета с использованием таких калькуляторов предельно простой. В первую очередь выбирается тип металлопроката и марка стали, из которой он произведен. Заполняются все необходимые поля для расчета (толщина, длина, ширина) и нажимается кнопка для произведения расчета. Главное при таком методе — правильно указать все данные в требуемых единицах измерения.

Расчет по удельной массе

Такая методика используется в крайне редких случаях, когда нет калькулятора или стандартов ГОСТ. В данном случае потребуется знать удельный вес используемой арматуры и объем материалов. Обычно для расчетов берутся пруты диаметром 10 мм, но если, например, необходимо рассчитать показатели прутьев 16 мм в диаметре, нужно просто подставить число в формулу. Для решения задачи будет достаточно школьных знаний из курса физики.

Зная плотность стали — 7850 кг/м3, достаточно умножить этот показатель на объем каждого прута. Вычислить его легко, так как это цилиндр. Таким нехитрым способом можно получить требуемые данные в считаные секунды. Чаще всего прибегают к такой методике в научных исследованиях. Узнать, сколько будет весить любой строительный материал, можно именно таким способом, достаточно знать плотность вещества.

Чтобы убедиться в точности полученных данных, следует сравнить их с таблицей ГОСТ. После проведенных расчетов показатели должны быть идентичными. То же самое можно проделать с арматурой диаметром 8 мм.

Читайте также:  Декор из пенопласта: легко, красиво, практично (52 фото)

Плотность качественного мёда

Плотность любого вещества — это отношение его массы к тому объёму, который оно занимает. Чем больше её значение у пчелиного мёда, тем он лучше. В некоторых странах для того чтобы данный товар попал на рынок, его плотность должна быть не ниже установленного государством предела. В Австралии нефальсифицированным считается мёд с удельным весом 1,45 кг/л, в Канаде и Новой Зеландии к потребителю может поступить только продукт, перешагнувший рубеж в 1, 47, в России — в 1,41 кг/л (разнотравье ли это с Алтая или цветочный мёд из ближайшего села, разницы нет).

Тем, кто хочет знать плотность меда в кг/м3, а не в г/см3, достаточно будет лишь умножить значение, данное в г/см3, на 1000.

Плотность воды — 1 кг/л (г/см3). Литр натурального зрелого мёда должен весить не меньше 1,42 кг, то есть иметь плотность 1420 кг/м3. Это значит, что 1 кг этого продукта весит как минимум на 420 г больше, чем литр воды. Содержание влаги в составе мёда зависит и от его вида. Например, в качественном люцерновом её должно быть около 17%, в свежеоткачанном гречишном — 22,12, в хлопчатниковом — 14,86.

Факторы, влияющие на плотность мёда

В формировании значения этого параметра играют роль: сорт, зрелость, период сбора пчёлами нектара (дождливая погода), регион, в котором расположена пасека, условия хранения. Некоторые пчеловоды выдерживают мёд во избежание забраживания в таре, вместо крышки накрытой тканью.

Это позволяет лишней влаге испариться, а продукту — дозреть. Хранение мёда с водностью менее 18% в открытой ёмкости в помещении с повышенной влажностью может повысить значение этого параметра даже у закристаллизовавшегося продукта.

Незрелый мёд с влажностью более 21%, выкачанный из сот раньше, чем пчёлы законсервировали его восковыми крышечками, или разбавленный водой, имеет более низкое качество и может легко забродить из-за того, что в нём при повышенной водности начинает вегетировать естественная микрофлора.

Плотность зависит и от вязкости зрелого продукта, которая делится на 5 групп:

  1. Очень жидкий — клеверный, акациевый и т. д.;
  2. Жидкий — гречишный, липовый и др.;
  3. Густой — одуванчиковый, эспарцетовый и т. д.;
  4. Клейкий — падевый;
  5. Студнеобразный — вересковый.

В морозные дни объём мёда может уменьшиться на 10%. Плотность при этом повысится (масса будет приходиться на меньший объём). В жару, за счёт теплового расширения, объём увеличится на 5%, плотность уменьшится (масса будет распределяться по большему объёму).

Плотность мёда в кг/л может сильно отличаться в зависимости от его разновидности: рапсовый — 1,66 кг/л; мёд с пергой — 1,97; кипрейный — 1.3 кг/л; каштановый — 4 кг/л (самый тяжелый); гречишный закристаллизовавшийся — 1,52 кг/л; акациевый — 1,3 кг/л; липовый — 1,44 кг/л. Продукт из разных регионов имеет разные характеристики не только по вкусу, аромату и цвету, но и по содержанию в нём влаги.

Масса стальной трубы: методики расчета

В статье мы постараемся разобраться, в каких случаях необходим расчет массы трубы и как это делается.

Эти трубы не отмеряют рулеткой. Их взвешивают

Зачем это нужно?

Расчет металлоконструкций

Прежде, чем начать изготавливать какую-либо металлоконструкцию — нужно выполнить расчет прочности.

  • Если речь идет о трубопроводе — необходимо знать, с какой частотой нужно ставить опоры, чтобы труба не провисала. Причем масса трубопровода — это не только вес транспортируемой жидкости, но и  масса стальных труб, из которых он состоит.

Расчет прочности металлоконструкции должен учитывать и ее собственный вес

  • Когда мы говорим о несущем каркасе офисного зданий, спортивного комплекса или выставочного зала — нам опять-таки необходим расчет веса конструкции. Ведь на фундамент и опоры будут давить своим весом не только находящиеся в здании люди.

    Фактически, вес стального каркаса здания из сэнвич-панелей составляет большую часть полной массы здания вместе со всем содержимым.

Обратите внимание:  в качестве основы для перекрытий куда чаще трубы (чаще всего квадратной или профильной) применяется швеллер или двутавровая балка. Они обеспечивают большую прочность при том же удельном весе.

Масса стальной трубы: методики расчета

Расчет количества труб при закупке

Предположим, вы составили проект трубопровода или металлоконструкции и рассчитали, что вам необходимо закупить 1200 метров трубы с толщиной стенок 4 миллиметра и с внешним диаметром 100 миллиметров.

Однако на металлобазе вас будет ожидать сюрприз: оптовые партии труб продаются не метрами, а тоннажем. Раз так, единственный выход — пересчитать необходимое вам количество труб из метров в тонны.

Это устройство поштучно взвешивает трубы большого диаметра

Вспоминаем геометрию

Расчет массы круглой трубы

  1. Рассчитываем длину окружности трубы. Она равна произведению наружного диаметра трубы на число пи.
  2. Рассчитываем площадь поверхности погонного метра трубы. Она равна произведению длины окружности на… тот самый один метр.
  3. Рассчитываем объем вещества в погонном метре трубы. С достаточной точностью его можно считать равным произведению площади на толщину стенки.
  4. Рассчитываем массу погонного метра трубы. Сталь имеет плотность 7850 кг/м3.

    Масса погонного метра будет равна произведению этого числа на рассчитанный нами объем вещества трубы.

  5. Умножаем получившуюся массу погонного метра на длину трубопровода. В метрах, разумеется. Празднуем победу.

Давайте в качестве примера рассчитаем массу тех самых тысячи двухсот метров трубы диаметром 100 мм и со стенками толщиной 4 мм.