Вес стальной трубы: методы расчета

В статье мы постараемся узнать методы расчета того, сколько весит стальная труба.

Да сколько же она весит?

Когда необходимы расчеты?

Основных причины рассчитывать вес трубы, собственно, две:

• Вес труб стальных нужно знать для того, чтобы рассчитать прочность конструкции.
  Если из круглой или профильной трубы монтируется, к примеру, каркас модульного здания, то на основание давит и вес полезной нагрузки — панелей обвески, оконных проемов, людей в здании, письменных столов и прочего — и вес верхних уровней самого каркаса.
  Причем зачастую несущий скелет здания весит больше, чем все остальное в нем.
• Закупка труб, как и прочего металлопроката, осуществляется по весу. Отмерять рулеткой необходимые вам полтора километра магистральной трубы кладовщик, скорее всего, не согласится.

Совет: никто, впрочем, не мешает вам самому обмерять рулеткой пакет труб и рассчитать их суммарную длину в каждом пакете, после чего попросить загрузить необходимое вам количество.

Разумеется, их взвесят, но метры в килограммы пересчитывать придется не вам.

Трубы, как и другой профиль, продают на вес

Методы расчета

Вес 1 метра стальной трубы может быть рассчитан несколькими способами.

Расчет через объем вещества трубы

Чтобы рассчитать удельный вес стальной круглой трубы, достаточно, в общем-то, вспомнить школьный курс геометрии.

У нашей задачи есть два способа решения в рамках пресловутого школьного курса:

• Можно просто рассчитать объем стального листа, который, будучи свернутым, образует нашу трубу.
  Однако при толстых стенках и большой кривизне стенок (малом диаметре трубы) погрешность будет довольно большой.
• Можно рассчитать объем двух цилиндров: с диаметром, равным внешнему диаметру трубы, и с диаметром, равным ее внутреннему диаметру.
  Разность их объема и будет объемом вещества стенок трубы. Точность здесь должна быть ограничена только погрешностями при изготовлении трубы. У нас есть прекрасная возможность проверить, так ли это.

Объем вещества трубы заперт между двумя цилиндрами, ограниченными ее внешним и внутренним диаметрами

Начнем с первого метода. Рассчитаем, используя его, вес 1 метра трубы стальной диаметром 125 миллиметров с толщиной стенок 5 миллиметров.

1. Рассчитаем длину окружности трубы. Она равна произведения числа пи и диаметра трубы: 3,14159265*0,125=0,39269908125 м.
2. Рассчитаем площадь наружной поверхности трубы. Она равна произведению длины окружности на длину трубы. Поскольку мы рассчитываем вес погонного метра, длина у нас равна единице.  0,39269908125 м* 1 м=0,39269908125 м2.
3. Рассчитываем объем вещества трубы. Вернее, листа, который получится, если нашу трубу развернуть.
   Этот объем приблизительно равен произведению площади поверхности трубы и толщины ее стенок. 0,39269908125 м2*0,005 м = 0,00196349540625 м3.
4. Последний шаг: узнаем, какой имеет труба стальная вес. Для этого объем материала трубы умножаем на плотность стали (она равна 7850 кг/м3): 0,00196349540625 м3 * 7850 кг/м3 = 15,4134389390625 кг.

А теперь посчитаем, какой у стальной трубы вес, используя второй метод.

1. Чтобы узнать объем цилиндра, ограниченного внешним диаметром трубы, нам нужно площадь ее сечения по внешнему диаметру умножить на ее длину — погонный метр. Площадь окружности рассчитывается как pi*r^2.
   Радиус равен половине диаметра. В нашем случае это 3,14159265*(0,125/2)^2=0,0122718462890625 м2. Умножаем на метр длины и получаем объем: 0,0122718462890625 м3.
2. Теперь рассчитываем объем цилиндра, ограниченного внутренним диаметром. Чему равен внутренний диаметр? Внешнему диаметру за вычетом удвоенной толщины стенки, очевидно.
   Отсюда расчет: наш объем равен 3,14159265*((0,125-0,005*2)/2)^2 = 0,0103868906990625 м3.
3. Вычисляем разность этих объемов: 0,0122718462890625 — 0,0103868906990625 = 0,00188495559 м3.
4. Умножаем на плотность стали: 0,00188495559 м3 * 7850 кг/м3 = 14,7969013815 кг.

Результат близок к предыдущему, но некоторая разница есть, верно?

Теперь, когда ваш мозг перегружен цифрами и расчетами, сделаем следующий шаг: запутаем вас еще сильнее.

Как-то сложновато

Расчет через простую формулу

Металлургам, очевидно, очень не нравилось использовать столь сложные вычисления каждый раз, когда нужно узнать удельный вес трубы стальной. Они решили упростить себе жизнь и  придумали формулу: вес погонного метра трубы равен  (Д — Т) * Т * 0,025, где Д — наружный диаметр трубы, а Т — толщина ее стенок.

Важно: если в предыдущем варианте мы все расчеты проводили в СИ, то здесь используются миллиметры.

Не поленимся еще раз посчитать вес нашей злосчастной трубы: (125-5)*5*0,025=15 кг.

Разброс с предыдущей формулой уже в пределах погрешности. С учетом того факта, что трубы имеют некоторый узаконенный ГОСТом разброс параметров, большей точности искать смысла уже нет.

Обратите внимание: существует аналогичная формула и для квадратных труб.

Она имеет вид  (Ш — Т) * Т * 0,0316, где Ш — ширина стенки трубы, а Т — толщина стенки.

Так, труба со стенкой шириной 40 мм и толщиной 2 мм будет весить (40-2)*2*0,0316=2,4016 кг.

Сообразил!

Альтернативы

• Если нет желания заниматься расчетами, зато под рукой есть любое устройство с выходом в интернет — можно отыскать онлайн — калькулятор для расчета веса погонного метра трубы или любого другого профиля.
  Не будем давать конкретных ссылок во избежание рекламы какого-либо ресурса: найти такой калькулятор более чем нетрудно, воспользовавшись любым поисковиком.
• Наконец, есть древний секретный способ расчета. Автор просит вас сохранить его в строгой тайне. Оглянитесь. Нас никто не подслушивает?
  Итак: таблица веса стальной трубы содержится в каждом стандарте. Если вам нужно узнать вес горячедеформированной бесшовной трубы диаметром 108 миллиметров со стенками пять миллиметров — просто откройте ГОСТ 8732-78, по которому эта труба производится.
  Таблица весов стальных труб начинается с первой страницы, и не заметить ее будет нелегко. Так, про нашу трубу в ней говорится, что ее вес составляет 12,7 кг на погонный метр.

Вы уверены, что нас не подслушивали?

Заключение

Смеем надеяться, что ответ на свои вопросы читатель получил в полной мере. Как уже писалось выше,  таблица веса трубы стальной содержится в каждом соответствующем стандарте; для нестандартных же труб существует несколько несложных и удобных методик расчета. Удачи!