Способы и методики расчета массы стальной трубы

Если вам приходилось сталкиваться с необходимостью покупки достаточно больших партий металлических труб, то с такой задачей, как расчет массы трубы стальной, дело приходить уже имелось. Но незнание правил таких подсчетов многих заставляет доверяться данным продавца, который не всегда являются объективными, к сожалению, таковы особенности нашей торговли. Поэтому если часто приходится сталкиваться со стальными трубами различного сечения необходимо знать правила выполнения этого расчета.

Для чего это может понадобиться?

Приведем всего лишь несколько случаев, в которых знание массы стальных труб просто необходимо:

• Проектирование металлоконструкций, в которых применяются трубы. От массы отдельных элементов зависит общий вес конструкции, ее особенности, к тому же это определяет и требования к фундаментам под такие сооружения.

• Для труб различной массы могут применяться различные способы крепления к поверхности. Надежность крепежа играет значимую роль при монтаже магистралей различного назначения, при этом его выбор должен осуществляться исходя из массы трубопровода.

• Наиболее банальная задача — большинство поставщиков предоставляют данные о стоимости изделий по тоннажу, поэтому, если известен метраж труб, необходимо знать какова масса погонного метра стальной трубы.

Остановимся на основных видах определения массы одного метра труб, имеющих различное сечение.

Вспоминаем школьные знания

Итак, масса стальных труб определяется по следующей формуле:

M=V x Ro,

где:  M – масса в кг, V – объем в кубометрах, Ro – плотность кг/куб. м

Объем стали, из которого сделана труба, можно конечно определить, опустив 1 метр изделия в воду. По закону Архимеда она вытеснит равный объем воды. Но, чаще всего, времени для экспериментов нет,  поэтому приходится прибегнуть к расчетам.

Для определения объема металла необходимо знать периметр ее сечения (для круглых труб длину окружности), толщину стенки, за единицу длины принимается 1 погонный метр:

• Длина окружности круглой трубы Р =  х D, где  – 3,14 (число пи), D – диаметр
• Периметр квадрата Р = а², где а – сторона трубы
• Периметр прямоугольника Р = 2(a+b), где a и b стороны трубы

После этого необходимо измерить толщину стенки трубы t и перемножить периметр Р, t, и L (1 погонный метр). При всех расчетах не забывайте переводить все линейные размеры в метры.

V = Р х L х t

После получения объема масса труб стальных определяется просто по вышеприведенной формуле М = V x Ro, во многих случаях плотность стали принимают равной 7850 кг/куб м, но при более точных расчетах необходимо учитывать то, что различные марки материала могут отличаться по этому показателю. Плотность различных марок стали необходимо уточнять.

Способ для ленивых

Конечно это всего лишь сравнение, так как данный метод расчетов применяется многими профессионалами, для определения приблизительных значений. Принцип метода основан на применении упрощенных формул для каждого типа сечения труб. То есть, чтобы определить массу погонного метра изделия необходимо выполнить всего один расчет. Пользуясь этими формулами необходимо помнить о том, что в них подставляются все линейные значения в миллиметрах, несоблюдение этого правила даст неверный результат.

• Расчет массы круглой трубы выполняется по формуле:

М = 0.025 t (D – t),

где D – диаметр трубы (наружный) в мм, t – толщина стенки,  мм

• Расчет массы квадратной трубы можно выполнить по другой, не более сложной формуле:

М = 0,0316 t (a – t)

где a – ширина стороны трубы (наружная) мм

• Расчет массы прямоугольной трубы будет осуществляться по несколько другой формуле:

М = 0,0158 t (a + b – 2t), где

a и b стороны сечения, мм

Как видите, формулы достаточно просты, но стоит учитывать то,  что они дают лишь приблизительные результаты, причем даже расчеты, выполненные по первому и второму способу, могут различаться, в некоторых случаях даже существенно.

Поэтому данные методы расчета лучше всего не применять при выполнении проектирования сложных конструктивных элементов из труб различного диаметра. А если речь идет только о необходимости приблизительного веса труб при покупке, тогда полученные данные, по своей точности, вполне подойдут.

Самый точный способ определения массы труб

Теперь ответим на вопрос, как же получить данные для выполнения различных технических расчетов. Производство труб должно быть организовано таким образом, чтобы полученные изделия отвечали требованиям нормативных документов, ГОСТам. Данное соответствие будет гарантией того, что металлоконструкция из труб, или проложенная из них магистраль, будет способна работать при определенных условиях.

Именно поэтому при выборе материалов для ответственных целей необходимо отдавать предпочтение именно сертифицированной продукции. Да, трубы, изготовленные кустарным способом, особенно это касается профилированных труб, будут стоить дешевле.

Но нужна ли такая экономия, учитывая возможное снижение технических характеристик?!

Государственные отраслевые стандарты предполагают минимальные отклонения размеров труб. Учитывая эти возможные изменения, в каждый стандарт в обязательном порядке входит таблица, в которой связаны наружные размеры, толщина стенки и масса трубы. Например, масса трубы стальной прямоугольной может быть определена по ГОСТу 8645-68.

Для сравнения определим массу трубы прямоугольного сечения 180 х 145 мм, со стенкой в 20 мм.

• М = 2 х (0,18 + 0,145) х 0,02 х 7850 = 102,05 кг
• М = 0,0158 х 20 х (180+145-2 х 20) = 90,06 кг
• По ГОСТ масса 1 погонного метра такой трубы составляет 84,1 кг

Как видите, разница получается существенная. Причина в основном кроется в возможной неравномерности толщины стенки, которая уже учтена в соответствующей таблице и в разнице плотности определенной марки стали. Разница между стандартным значением и высчитанным по школьным формулам составляет около 20%. Стоит сказать о том, что такая разбежка характерна для толстостенных труб большого сечения, в небольших изделиях разница существенно меньше.

Исходя из полученных данных можно сделать вывод, что расчеты по существующим формулам могут привести к приобретению лишнего материала, кроме того и станут причиной увеличения проектной мощности фундамента под конструкцию из труб.

Быстрый и точный способ определения массы трубы

Самый простой и быстрый способ решения задачи определения веса трубы — онлайн калькулятор, который позволяет достаточно точно определить требуемые значения. В сети сегодня можно найти массу программ такого назначения, одни из них позволяют выполнить расчет в онлайн режиме, другие можно скачать и установить на компьютер, какой из них выбрать, решать вам.

Предпочтение стоит отдавать программам, которые позволяют учесть различные параметры трубы (например, онлайн калькуляторы). Введя примененные ранее параметры прямоугольной трубы, мы получили вес 1 погонного метра в 84,09 кг, то есть результат практически соответствует ГОСТУ.

Как видите, способов определить вес трубы существует множество,  но более точным будет применение значений ГОСТа или выполнять расчеты при помощи специальных калькуляторов (не забудьте проверить правильность его расчетов путем сверки со стандартными значениями).