- Навіщо це потрібно?
- Розрахунок кількості труб при закупівлі
- згадуємо геометрію
- Розрахунок маси квадратної труби
- Розрахунок маси прямокутної труби
- користуємося формулами
- кругла труба
- квадратна труба
- прямокутна труба
- Ліземо в стандарти
- висновки
У статті ми постараємося розібратися, в яких випадках необхідний розрахунок маси труби і як це робиться.
Ці труби не відміряють рулеткою. їх зважують
Навіщо це потрібно?
розрахунок металоконструкцій
Перш, ніж почати виготовляти будь-яку металоконструкцію - потрібно виконати розрахунок міцності.
- Якщо мова йде про трубопровід - необхідно знати, з якою частотою потрібно ставити опори, щоб труба не провисала.
Причому маса трубопроводу - це не тільки вага рідини, що транспортується, а й маса сталевих труб, з яких він складається.
Розрахунок міцності металоконструкції повинен враховувати і її власну вагу
- Коли ми говоримо про несучому каркасі офісного будівель, спортивного комплексу або виставкового залу - нам знову-таки необхідний розрахунок ваги конструкції.
Адже на фундамент і опори будуть тиснути своєю вагою не тільки знаходяться в будівлі люди.
Фактично, вага сталевого каркаса будівлі з сенвіч-панелей становить більшу частину повної маси будівлі разом з усім вмістом.
Зверніть увагу: в якості основи для перекриттів куди частіше труби (найчастіше квадратної або профільної) застосовується швелер або двотаврова балка. Вони забезпечують більшу міцність при тому ж питомій вазі.
Розрахунок кількості труб при закупівлі
Припустимо, ви склали проект трубопроводу або металоконструкції і розрахували, що вам необхідно закупити 1200 метрів труби з товщиною стінок 4 міліметри і з зовнішнім діаметром 100 міліметрів.
Однак на металобазі вас чекатиме сюрприз: оптові партії труб продаються не метрами, а тоннажем. Раз так, єдиний вихід - перерахувати необхідну вам кількість труб з метрів в тонни.
Це пристрій поштучно зважує труби великого діаметра
згадуємо геометрію
Розрахунок маси круглої труби
- Розраховуємо довжину окружності труби. Вона дорівнює добутку зовнішнього діаметра труби на число пі.
- розраховуємо площа поверхні погонного метра труби . Вона дорівнює добутку довжини кола на ... той самий один метр.
- Розраховуємо обсяг речовини в погонному метрі труби. З достатньою точністю його можна вважати рівним добутку площі на товщину стінки.
- Розраховуємо масу погонного метра труби. Сталь має щільність 7850 кг / м3. Маса погонного метра буде дорівнює добутку цього числа на розрахований нами обсяг речовини труби.
- Множимо отриману масу погонного метра на довжину трубопроводу. У метрах, зрозуміло. Святкуємо перемогу.
Давайте як приклад розрахуємо масу тих самих тисячі двохсот метрів труби діаметром 100 мм і зі стінками товщиною 4 мм.
- 0,1 * 3,14159265 = 0,314159265 м.
- 0,314159265 * 1 = 0,314159265 м2. Чесно кажучи, цю операцію можна було і пропустити 🙂
- 0,314159265 * 0,004 = 0,00125663706 м3.
- 0,00125663706 * 7850 = 9,864600921 кг.
- 9,864600921 * 1200 = 11837,5211052 кг.
Разом з урахуванням похибок, відходів при обрізку і інших недоречностей нам є сенс закупити 12 тонн заповітної труби.
Підкажемо: чим товще стінки труби і чим менше її діаметр, тим більшу похибка дає ця формула
Розрахунок маси квадратної труби
Тут алгоритм розрахунку трохи відрізняється.
Але саме трохи.
- Розраховуємо довжину периметра перетину труби. Вона дорівнює добутку розміру стінки квадратної труби на чотири.
- Розраховуємо площу погонного метра труби. Як неважко здогадатися, отримане на попередньому етапі число множиться на один метр; в результаті виходить воно ж, але вже не в погонних, а в квадратних метрах.
- Розраховуємо обсяг речовини труби в погонному метрі, знову-таки множачи площа поверхні погонного метра труби на товщину стінки.
- Множимо цей обсяг на щільність сталі (7850кг / м3, пам'ятаєте?).
- Розраховуємо вага необхідної нам труби, множачи масу одного погонного метра на метраж.
Порахуємо масу тих же самих 1200 метрів труби з тієї ж товщиною стінок в 4 мм і розміром стінки 100 мм.
Заодно ми зрозуміємо, як співвідноситься маса круглої і квадратної труби при таких близьких розмірах.
- 0,1 * 4 = 0,4 м.
- 0,4 * 1 = 0,4м2.
- 0,4 * 0,004 = 0,0016 м3.
- 0,0016 * 7850 = 12,56 кг.
- 12,56 * 1200 = 15072 кг, або трохи більше п'ятнадцяти тонн.
Зрозуміло, ніхто не заважає просто вимірювати довжину труби і їх кількість в пакеті і попросити занурити певну кількість упаковок. Але їх все одно зважать
Розрахунок маси прямокутної труби
І тут різниця невелика:
- Периметр перетину труби розраховується як подвоєна сума її сторін;
- Площа поверхні погонного метра так само виходить множенням периметра труби на одиницю;
- Обсяг речовини в погонному метрі труби як і раніше дорівнює добутку площі його поверхні на товщину стінки (приблизно, зрозуміло);
- Масу погонного метра отримуємо множенням обсягу з попереднього пункту на 7850;
- Результат в кілограмах необхідно помножити на протяжність трубопроводу, щоб отримати сумарна вага труби.
Гуляти так гуляти: давайте розрахуємо, якою буде маса труби сталевий прямокутної довжиною 18 кілометрів, розмірами 180х145 міліметрів і з двадцатімілліметровимі стінками.
Такий монстр реально виробляється і використовується в якості несучого елемента там, де потрібні висока міцність на вигин.
- (0,180 + 0,145) * 2 = 0,65 м.
- 0,65 * 1 = 0,65 м2.
- 0,65 * 0,02 = 0,013 м3.
- 0,013 * 7850 = 102,05 кг. Однак, метр такої труби зможе відірвати від підлоги не всякий.
- 102,05 * 18000 = 1836900 кг, або 1836,9 тонни труби.
Профільні труби великих розмірів часто використовуються в складних несучих конструкціях. Тут неточності розрахунків можуть бути фатальними. На щастя, запасу міцності не скасовували
профільні труби великих розмірів часто використовуються в складних несучих конструкціях. Тут неточності розрахунків можуть бути фатальними. На щастя, запасу міцності не скасовували.
користуємося формулами
Зрозуміло, це не єдиний спосіб розрахунку. У металургів існують спеціальні формули, що дозволяють з мінімальними витратами часу розрахувати, яка маса труб сталевих з заданими розмірами.
Зверніть увагу: наш геометричний спосіб кілька громіздкий, проте він значно більш універсальний, ніж спеціалізовані формули.
Підставте замість щільності стали щільність, скажімо, поліетилену або алюмінію - і ви будете мати можливість розрахувати масу труб з цих матеріалів.
кругла труба
Формула в її випадку має вигляд:
(Д - Т) * Т * 0,025
Де Д - зовнішній діаметр в міліметрах (зверніть увагу, в міліметрах!), А Т - товщина стінки.
Схоже, у нас є прекрасна можливість порівняти різні методи розрахунку. Візьмемо круглу трубу з нашого попереднього прикладу:
1200 * (100-4) * 4 * 0,025 = 11520 кг. Різниця з першим методом, як бачите, є, але вельми невелика (зрозуміло, в процентному відношенні до загальної маси).
Чуть-чуть різні результати
квадратна труба
для квадратної труби маса погонного метра в кілограмах розраховується за іншою формулою:
(Ш - Т) * Т * 0,0316
Т - як і раніше товщина стінки квадратної труби, а Ш - ширина її боку. Обидва значення в міліметрах.
І знову порахуємо вагу метра труби з нашого попереднього прикладу, щоб порівняти результати двох формул:
1200 * (100-4) * 4 * 0,0316 = 14561,28.
Різниця з попереднім методом обчислень знову є і знову невелика.
Однак вже трохи більше
прямокутна труба
Для прямокутних труб теж своя формула:
(Ш1 + Ш2 - 2Т) * Т * 0,0158,
Де Ш1 і Ш2 - сторони труби, а Т - товщина її стінки.
Візьмемо нашу трубу 180 * 145 * 20 мм довжиною 18 кілометрів:
18000 * (180 + 145-2 * 20) * 20 * 0,0158 = 1621080 кг або 1621,08 тонни.
Минулого разу у нас вийшло 1836,9 тонни. Різниця стає досить вагомою, щоб замислитися над питанням: яка формула бреше?
Щось не сходиться
Ліземо в стандарти
Зізнатися, є спосіб уникнути скільки-небудь складних розрахунків в принципі. Справа в тому, що маса погонного метра труби прописана в таблиці сортаменту, яка, в свою чергу, є частиною стандарту на кожен з видів труб.
Так, сталеві прямокутні труби виробляються за ГОСТ 8645-68. Заповітна труба розмірами 180х145х20 міліметрів знаходиться в самому кінці таблиці (вона в додатку до статті), в розділі «спеціальні розміри». І що ми там бачимо?
Погонний метр труби важить 84,1 кг. Відповідно, 18 кілометрів труби матимуть масу 18000 * 84,1 = 1513800 кг, або 1513,8 тонни.
У наявності розбіжність з обома результатами. Рвемо волосся на організмі і б'ємося головою об стіну в розпачі.
Він теж вважав масу труби різними способами
висновки
Їх, власне, кілька.
- Різні методики розрахунку дають досить помітний розкид результатів. Якщо при розрахунку міцності металоконструкцій запас міцності в будь-якому випадку покриє з надлишком відхилення від розрахункового ваги, то при закупівлі великої кількості труб реальні шанси помилитися в більшу або меншу сторону, що призведе до повторної закупівлі або перевитрати бюджету;
- При закупівлі труб розумніше спиратися на цифри з ГОСТ. Виключно тому, що в спірній ситуації ваша позиція буде більш аргументованою: якщо згідно ГОСТ в тонні труби повинно бути 100 метрів, а там виявилося 110 - значить, виробник труби заради економії відступив від стандартів.
- Якщо докупити трубу не буде великою проблемою - краще орієнтуватися на мінімальне з розрахованих значень. Просто з міркувань економії.
Успіхів!
додаток
Навіщо це потрібно?
Кг / м3, пам'ятаєте?
Різниця стає досить вагомою, щоб замислитися над питанням: яка формула бреше?
І що ми там бачимо?