Как провести расчет различных параметров труб: базовые формулы и примеры вычислений
Водопроводные, отопительные, канализационные, дымоходные, обсадные, медные, стальные, пластиковые, металлопластиковые, узкие, широкие — трубы разного назначения из различных материалов окружают нас повсюду. Необходимость проложить новые коммуникации или заменить старые возникает и во время строительства дома, и при текущем ремонте. Составляя проект предстоящих работ, не помешает вооружиться калькулятором, чтобы провести расчет веса трубы, ее массы, объема и прочих параметров.
Зачем нужно рассчитывать параметры труб?
Предварительный расчет параметров труб необходим во многих случаях. Например, для правильной коммуникации трубопровода с другими элементами системы. Проектировщики и монтажники при работе с трубами используют такие показатели, как:
- проходимость трубопровода;
- потери тепла;
- количество утеплителя;
- количество материала для защиты от коррозии;
- шероховатость внутренней поверхности трубы и т. п.
В результате можно определить точное количество труб, необходимых для конкретной системы, а также их оптимальные характеристики. Правильные расчеты избавляют от избыточных расходов на приобретение и транспортировку материала, позволяют веществам, которые находятся в трубопроводе, перемещаться с заданной скоростью для максимально эффективного использования системы.
В этой таблице приведены некоторые полезные сведения о характеристиках труб разного вида, которые помогут выбрать подходящие конструкции, необходимые для создания трубопровода
В отопительных системах диаметр труб существенно зависит от допустимой скорости. Пример такого рода расчетов представлен на видео:
Расчеты различных параметров трубы
Для того, чтобы правильно рассчитать основные параметры труб, следует определить следующие показатели:
- материал, из которого изготовлена труба;
- тип сечения трубы;
- внутренний и внешний диаметр;
- толщина стенок;
- длина трубы и т. п.
Часть данных можно получить, просто измерив конструкцию. Множество полезных сведений содержится в сертификационных документах, а также в различных справочниках и ГОСТах.
Как узнать диаметр и объем трубы?
Некоторые формулы расчетов знакомы каждому школьнику. Например, если нужно уточнить диаметр конкретной трубы, следует измерить ее окружность. Для этого можно воспользоваться сантиметровой лентой, которой пользуются швеи. Или же следует обернуть трубу другой подходящей лентой, а затем измерить полученный отрезок с помощью линейки.
Далее используем формулу длины окружности:
- L — длина окружности круга;
- π — постоянное число «пи», равное примерно 3,14;
- D — диаметр окружности круга.
Достаточно проделать несложное преобразование, чтобы вычислить с помощью этой формулы внешний диаметр трубы:
Измерив толщину стенок трубы, легко рассчитать также внутренний диаметр круга. Для этого от значения внешнего диаметра трубы следует отнять удвоенное значение толщины стенок трубы.
Расчет сечения трубы
Чтобы рассчитать сечение трубы, следует вычислить площадь круга. При этом учитывается разница между наружным диаметром трубы и толщиной ее стенок, проще говоря — внутренний диаметр трубы.
На этом рисунке наглядно представлены такие показатели как наружный диаметр трубы и толщина ее стенки. Разница между наружным диаметром и толщиной позволяет вычислить внутренний диаметр трубы
Формула площади круга выглядит так:
- S — площадь круга;
- π — число «пи»;
- R — радиус круга, рассчитывается как половина диаметра.
Если используются сведения о наружном диаметре и толщине стенок трубы, то формула может выглядеть следующим образом:
- S — площадь сечения;
- π — число «пи»;
- D — наружный диаметр трубы;
- T — толщина стенок трубы.
Допустим, имеется труба, внешний диаметр которой составляет 1 метр, а толщина стенок равна 10 мм. Для начала следует согласовать все единицы измерения. Толщина стенок составит 0,01 метра. Согласно приведенной выше формуле рассчитаем сечение такой трубы:
Таким образом, сечение трубы с указанными параметрами будет равно 0,75 кв. м.
Как известно, точность вычислений с числом «пи» зависит от количества знаков после запятой, которые используются при применении этой константы. Однако в строительстве обычно нет нужды в сверхточных расчетах, и число «пи» принимается равным 3,14. Конечный результат также имеет смысл округлять до двух знаков после запятой.
Как рассчитать объем трубы?
На этой схеме наглядно отражено использование таких данных как радиус сечения трубы и ее длина для определения объема трубы
Выполнить расчет объема конкретного отрезка трубы также не сложно. Для этого нужно сначала найти площадь окружности трубы по ее внешнему диаметру по формуле, приведенной выше:
В этом случае D — это внешний диаметр трубы, а R – внешний радиус, т. е. половина диаметра. После этого полученное значение нужно умножить на длину отрезка трубы, получив объем, который выражается в кубических метрах. Формула расчета объема трубы может выглядеть так:
- V — объем трубы, куб. м.
- S — площадь внешнего сечения, кв.м.;
- H — длина отрезка трубы, м.
Допустим, имеется труба с внешним диаметром 50 см и длиной 2 метра. Сначала следует согласовать все единицы измерения. D=50 см=0,5 м. Подставим это значение в формулу площади круга:
Теперь можно вычислить объем:
Все эти расчеты можно легко проделать с помощью обычного калькулятора, однако гораздо более удобно использовать соответствующую вычислительную машину, осуществляющую расчёт в режиме онлайн: https://calcsoft.ru/obyom-cilindra.
Калькулятор проводит вычисления в зависимости от начальных данных: р адиус основания и высота, диаметр основания и высота или площадь основания и высота.
Как рассчитать массу трубы?
Информация о весе конкретного количества труб необходима, чтобы спрогнозировать расходы на их транспортировку. Если используется большая конструкция, ее вес не помешает соотнести с несущей способностью фундамента знания.
В этой таблице указаны справочные данные о весе стальных труб различного вида с учетом их размеров и особенностей технологии производства
Ученикам средних классов хорошо известно, что найти массу объекта можно путем умножения его объема на плотность вещества, из которого этот объект состоит. Строители избавлены от утомительных вычислений массы конкретного отрезка трубы, поскольку в различных строительных справочниках содержится информация о весе погонного метра самых различных видов труб. Проще всего выполнить расчет массы трубы с помощью соответствующих ГОСТов, используя информацию о:
- материале, из которого изготовлена труба;
- ее внешнем диаметре;
- толщине стенок;
- внутреннем диаметре и т. п.
Выяснив вес одного погонного метра трубы, следует умножить полученное значение на общее количество погонных метров. Сложность задачи соответствует уровню четвертого-пятого класса общеобразовательной школы.
Для выяснения веса труб предлагаем вам воспользоваться нашим онлайн-калькулятором. В соответствующие поля вводят необходимые сведения, после чего программа выдает значение веса заданного количества труб.
Как определить площадь внешней поверхности трубы?
При монтаже самых различных систем может потребоваться утепление трубопровода. Чтобы максимально точно определить необходимое количество теплоизолирующего материала или другого необходимого покрытия (антикоррозионного, гидроизоляционного и т.п.), рекомендуется вычислить площадь внешней поверхности трубы.
Чтобы правильно рассчитать количество материала, необходимого для утепления трубы, следует вычислить площадь ее наружной поверхности. Для этого длину окружности наружного сечения следует умножить на длину трубы
Любую трубу круглого сечения можно мысленно представить как прямоугольник, который свернули в трубочку. Площадь прямоугольника определяется как произведение его длины и ширины. В случае с трубой длине прямоугольника будет соответствовать длина трубы, а его ширине — длина ее внешней окружности.
Формула длины окружности уже упоминалась в начале, она выглядит как L=∏D. Обозначим длину отрезка трубы как H. Тогда площадь наружной поверхности трубы будет равна:
- St — площадь внешней поверхности трубы, кв.м.;
- π — постоянное число «пи», равное 3,14;
- D — внешний диаметр трубы, м;
- H — длина трубы, м.
Например, если имеется труба диаметром 30 см и длиной 5 метров, площадь ее поверхности будет равна:
Используя приведенные выше формулы, можно без труда сделать расчет объема внутреннего пространства трубы и площадь ее внутренней поверхности. Для этого в расчетах достаточно заменить значение внешнего диаметра трубы на величину ее внутреннего диаметра.
А если сечение трубы не круглое?
Все формулы и расчеты, описанные ранее, рассматривают исключительно трубы с круглым сечением. Действительно, в современном строительстве чаще всего используются именно такие конструкции. Однако существуют трубопроводы с:
- прямоугольным;
- овальным;
- трапециевидным сечением и т. п.
Для расчета таких нестандартных труб рекомендуется использовать ряд простых формул. Так, площадь квадратного или прямоугольного сечения определяется как произведение длины и ширины. Умножив площадь на длину отрезка трубы, можно вычислить объем трубы. Чтобы найти площадь поверхности трубы прямоугольного сечения, следует перемножить длину отрезка трубы и периметр сечения. Периметр, как известно, это сумма всех сторон прямоугольника.
Трубы с прямоугольным или трапециевидным сечением чаще всего применяются при создании дымоходов и канализационных систем. Для расчета основных параметров таких труб используют несколько простых формул
Периметр трапеции также вычисляется как сумма всех ее сторон. Умножаем эти данные на длину отрезка трубы и получаем площадь поверхности трубы. Чтобы рассчитать объем трубы с трапециевидным сечением, нужно сначала найти площадь трапеции. Она рассчитывается как произведение полусуммы ее оснований и высоты:
- А и В — длина оснований трапеции, т. е. ее параллельных сторон;
- Н — высота трапеции, т. е. перпендикуляр, проведенный от одного основания к другому.
Умножив площадь трапециевидного сечения на длину отрезка трубы, получаем ее объем.
Чтобы рассчитать параметры трубы с овальным сечением, действуют примерно так же. Вычисляют длину окружности овала, а также его площадь. Умножив длину окружности на длину отрезка трубы, получим поверхности трубы. Произведение площади овального сечения и длины отрезка трубы даст значение объема трубы.
Овал имеет две оси: большую и малую. Длина окружности овала (или эллипса) рассчитывается как произведение числа «пи» на сумму длин его полуосей:
- ∏ — постоянное число «пи», равное 3,14;
- А и В — длина полуосей овала.
Площадь овала рассчитывается как произведение его полуосей и числа «пи»:
Чтобы избежать сложных расчетов, можно воспользоваться многочисленными он-лайн калькуляторами, которые позволяют рассчитать параметры труб самых разных конфигураций.
Вычисляем массу металла по размерам — способы и формулы
Вес арматуры необходимо знать, для произведения расчетов необходимого количества материала для армирования железобетонных конструкций. Зная необходимый метраж, с помощью таблицы значений массы арматурных стержней, можно перевести метры в килограммы и рассчитать необходимое количество прутов для покупки.
По справочникам
Сборник справочных материалов содержит таблицы металлов, по которым легко определить вес металлопроката любого вида, из черного и цветного металлов или сплавов. Кроме этого, в сборнике приведены формулы, чтобы посчитать вес металла по размерам для заготовок различных конфигураций, данные по удельному весу металлов.
К справочнику приходится обращаться при самостоятельном произведении математических расчетов, например, к таблице плотности металлов. Чтобы вычислить массу детали из цветного металла, понадобится переводной коэффициент.
С готовой таблицей легко самостоятельно рассчитать вес листа металла. По данной толщине и марке стали находится теоретический вес 1 м2, искомая величина умножается на площадь листа. Особенно это удобно для стали с рифлением, выступами, цинковым напылением, учитывается также способ прокатки (холодный или горячий).
Упрощается просчет массы швеллера и двутавра – изделий со сложным сечением. Для них есть таблица с указанием номера профиля и соответствующего веса 1 пог. м в кг. Не нужно заморачиваться, чтобы вычислить вес стальной арматуры, к тому же в таблице указано количество погонных метров в 1 т.
Аналогичные таблицы существуют для металлических профилей Г-образного сечения: указан вес 1 м уголка для конкретной толщины и ширины полки. Правда, такие расчеты отличаются от фактического веса, так как таблицы составлены на основе ГОСТа. В реальности же прокат не всегда соответствует государственным стандартам.
Плотность стали зависит от температурных показателей. Все табличные данные соответствуют температуре 20°C. Данное замечание не относится к цветному прокату.
От чего зависит масса арматуры
Основной показатель, влияющий на то, сколько весит 1 погонный метр арматуры из стали, является диаметр. Чем он больше, тем соответственно, больше и масса.
При диаметре арматуры от 6 до 80 мм, вес 1 метра составляет от 222 до 3960 грамм.
Как видите – разница огромна. Поэтому знание удельного веса арматуры не будет лишним при расчете давления конструкции на основание – несколько неучтенных тонн нагрузки может губительно сказаться на надежности и долговечности любой постройки.
По калькулятору
Посчитать вес металла можно онлайн либо скачать калькулятор на компьютер (смартфон). Это удобный вид расчета, потому что не нужно перелистывать справочники в поисках нужных таблиц – достаточно задать конкретные параметры. С помощью калькулятора определяют вес железа любой марки и конфигурации с точностью до сотых долей:
- арматуры, прутков;
- листового проката;
- шестигранников, кругов, квадратов;
- труб;
- плит;
- уголков, швеллеров, двутавров.
Существуют также калькуляторы для цветного проката и для определения объемного веса металла, который важно знать для грузоперевозок.
Алгоритм работы с калькулятором простой:
- Выбирается тип проката, вид изделия и марка металла.
- Заносятся результаты замеров.
- Нажимается кнопка «Посчитать».
Особенно удобна калькуляция для изделий с нестандартной и сложной формой. Кроме того, можно определять метраж изделия по его весу, т.е. переводить килограммы в метры.
Почему лучше использовать калькулятор расчета металла
Металлопрокат используется повсеместно: в строительстве, ЖКХ и т.д. Часто требуется его транспортировка. Однако машины имеют определенную грузоподъемность, превышение которой недопустимо. Тут встает вопрос, как узнать тоннажность металла, если его нельзя разместить на весах из-за большого объема? Данный расчет выполняет специальный калькулятор, разработанный так, что способен учесть все особенности металлопроката, включая нестандартную форму.
Не рассчитав вес металлопроката вы рискуете переплатить за доставку груза. Если вызовете фуру, которая будет слишком большой для транспортировки, то вы однозначно переплатите. Стоимость доставки будет высокой. При решении сэкономить, рискуете оформить машину с меньшей грузоподъемностью. В результате вам придется либо заказывать еще один грузовик, либо оформлять более большой грузовой транспорт. Результат будет аналогичным — переплата и потеря времени.
Раньше люди самостоятельно занимались расчетом массы определенного количества металлопроката. Однако они были крайне сложными и часто приводили к ошибкам. С популяризацией интернета, рассчитать вес металлопроката не составит труда.
Расчет веса по математическим формулам
Вес любого изделия находится так: M = ρV (ρ – плотность, V – объем изделия) или по формуле массы через площадь сечения: M = ρSL (S — площадь сечения, L — длина). Для углеродистой стали принято использовать усредненное значение ρ, равное 7850 кг/м3 или 0,00785 г/мм3, либо 7,85 г/см3 (в зависимости от выбранных единиц измерений). Самое простое вычисление – это масса стального куба со стороной 1 м. Она равна 7850 кг, или 7,85 т.
Различают практические и теоретические формулы массы. Первые адаптированы к определенным условиям, чтобы облегчить и ускорить расчеты.
Листовой прокат
Для расчета веса листового металла нужно перемножить 3 измерения – длину, ширину и толщину изделия, полученный результат умножить на плотность металла. Например: длина проката 1 м, ширина – 2 м, толщина – 2мм, тогда M = 1×2×0,002×7850 = 31,4 (кг).
При определении массы нескольких одинаковых листов железа, достаточно рассчитать вес 1 листа и умножить на количество.
Пруток, проволока и арматура
Для определения массы прутка или любого изделия круглого сечения, используется такая теоретическая формула: M= πR2Lρ, где L – длина, R – радиус заготовки, π = 3,14, ρ – плотность металла. Другая, практическая, формула: M = (0,02466R2)L. Ее можно использовать и для рифленой арматуры.
Из объема найти массу прямоугольного прутка совсем просто. Нужно перемножить длину, ширину и толщину (это объём V), затем найти в справочнике соответствующую плотность и умножить ее на V: M = ABLρ, где A, B – ширина и толщина.
Чтобы найти вес металлического круга, нужно подставить числовые значения в формулу: M = πR2dρ (R– радиус, d – толщина).
Шестигранный пруток
Лучше всего обратиться за помощью к готовым таблицам, но в их отсутствии расчеты можно произвести самостоятельно:
M = (3√3/2)а2Lρ,
где а – длина стороны шестигранника (мм), L – длина прутка (мм), ρ = 0,00785 г/мм3.
Прямоугольный профиль
Узнать массу прямоугольной профильной трубы можно так:
M = 2(a+b)sLρ,
где a и b – ширина и высота сечения (мм), s – толщина стенки (мм), L – длина трубы (мм), ρ = 0,00785 г/мм3 . Если стенки разной толщины, проводится несколько измерений и находится среднее значение.
Масса круглой трубы
Рассчитывают вес трубы по следующим формулам:
M = π(R2 – r2)Lρ, M = 2πRsLρ, M = (D-s)s×0,2466
где М – масса, R2 – внешний радиус, r2 – внутренний радиус, L – длина трубы, ρ. – плотность стали, s – толщина стенки, 0,2466 – константа, соответствующая плотности углеродистой стали ρ = 7,85 г/см3.
Трубу с закрытым концом можно рассматривать как бочку и применить для нахождения ее веса представленные выше формулы для трубы и круга.
Вес фигурных изделий
Посчитать массу, зная объем и плотность, можно для изделий любой конфигурации. Нужно только правильно вычислить объем и подставить значение в известную формулу M = Vρ.
Объем пирамиды рассчитывается по формуле: V = 1/3 SH, где S – площадь основания, H – высота пирамиды.
Для усеченной пирамиды V = 1/3 h(F + f + √Ff), где F и f – площади большего и меньшего основания.
Объем цилиндра: V = πR2H.
Объем конуса: V = 1/3 πR2H, объем усеченного конуса: V = 1/3 πH(R2 + Rr + r2), где H – высота, R и r – радиусы большего и меньшего основания.
Объем шара: V = πD3/6 (D – диаметр).
Для уголка: V = s(h1 + h2)L, где L – длина уголка, s – толщина металла, h1 и h2 – ширина полок.
Объем изделия витиеватой формы и небольших габаритов находят по количеству вытесненной жидкости, поместив его в емкость с водой.
Если конструкция изготовлена из разных металлов и сплавов, тогда можно найти ее массу через вес отдельных деталей.
Теоретический вес рассчитывается по формулам, практический (фактический) определяется взвешиванием. Естественно, что всегда между этими величинами будет несоответствие. Расчет массы заготовки, произведенный самостоятельно по математическим формулам, также может отличаться от табличных или же выданных калькулятором.
Для получения более точных результатов целесообразно пользоваться данными справочников или электронных вычислительных устройств.
Вес трубы стальной: калькулятор расчета и формулы
Трубы, как круглые, так и профильные в рознице отпускаются метражом. Однако при расчете будущих строительных конструкций, а также при найме перевозчика требуется знать точную массу изделия. Вес трубы стальной калькулятор рассчитывает, исходя из теоретических основ, и позволяет вычислять массу всех существующих видов труб, изготовленных из различных марок стали.
Круглые стальные трубы
Назначение калькулятора
Для того чтобы узнать точную массу изделия, нужно рассчитать его объем, выяснить марку стали, затем по таблицам ГОСТа определить ее плотность. Это непростая задача, а ее решение отнимает очень много времени. Чтобы избавить строителя от необходимости самостоятельно рыться в технической литературе, был создан онлайн калькулятор.
Калькулятор расчета веса стальной трубы
В данном калькуляторе учтены все элементы, которые влияют на определение массы, поэтому неточности при расчетах сведены к минимуму. При ручном подсчете будут использованы те же данные, что и в калькуляторе на сайте, однако время будет затрачено в десять раз больше. При этом ручной подсчет чреват техническими ошибками, тогда как автоматика этого недостатка лишена.
Принципы и элементы расчета
Определение веса труб стальных калькулятором происходит на основании данных, содержащихся в ГОСТах. Программисты заложили возможность расчетов в зависимости от следующих параметров:
- форма сечения трубы – круглая, квадратная или прямоугольная;
- внешний диаметр (для круглой трубы) или длина сторон (для профильной);
- толщина стенки, которая определяется в соответствии с техническим паспортом изделия;
- марка стали;
- длина изделия в метрах.
Сечение стальных труб
Формулы
Из курса физики известно, что масса предмета равна его объему, помноженному на плотность материала, из которого он изготовлен. Объем равен площади сечения, помноженной на высоту изделия. В случае с трубами за высоту изделия принимается их длина. При расчетах наибольшую трудность вызывает именно расчет площади сечения, так как она имеет сложную геометрическую конфигурацию.
Вес квадратной стальной трубы калькулятор рассчитывает по следующей формуле:
M = (Ro / 7850) * 0.0157 * s * (A * 2 – 2.86 * s) * L, где
- Ro – удельный вес;
- 7850 – плотность, килограмм на кубический метр (в данном примере рассмотрена углеродистая сталь);
- 0,0157 – постоянная величина;
- s – толщина стенки изделия;
- А – длина стороны;
- 2,86 – постоянная величина, рассчитанная исходя из радиуса закругления углов;
- L – длина трубы.
Прямоугольная труба считается следующим образом:
M = (Ro / 7850) * 0.0157 * s * (A + B – 2.86 * s) * L, где
А и В – это длина сторон.
Вес круглой стальной трубы калькулятор подсчитывает по алгоритму, описанному такой формулой:
M = π * Ro * s * (D – s) * L, где
π – постоянная величина, равна 3,14, используется при расчете площади круга.
Откуда взять исходные данные?
В ГОСТах содержится информация о сортаменте и параметрах всех типовых видов труб. Кроме размеров в расчетах участвует такой параметр, как плотность стали.
Плотность стали различных марок
Буквенные обозначения в марке стали говорят о той или иной примеси. Химические элементы, которые добавляются в сталь, имеют следующие обозначения:
Обозначения элементов в сплавах
Допуски при расчетах
Любые неточности, которые будут допущены при подсчете массы труб, будут находиться в пределах допусков, предусмотренных ГОСТами. Эти неточности будут выше у некондиционных изделий, а масса труб высшего качества будет подсчитана с максимальной точностью.
Профильная стальная труба
Объясняется разброс особенностями производства. Трубы, которые соответствуют требованиям качества, имеют постоянную толщину стенок и идеальные сварные швы. Так называемая некондиция имеет изъяны, которые, однако, позволяют использовать трубы в строительстве, не обязательно по прямому назначению. Эти изъяны влияют на массу, что и отражается в виде неточностей в расчетах.
