Tính khối lượng ống tròn và hộp thép theo quy cách — công thức riêng

Vì sao không dùng được công thức thép tròn đặc?

Công thức 0,006165 × d² ở trang quy đổi thép cây ra kg chỉ đúng cho tiết diện TRÒN ĐẶC. Ống và hộp thép rỗng ở giữa, nên phần vật liệu thật chỉ là vành thành ống — dùng công thức đặc sẽ ra khối lượng lớn hơn thực tế nhiều lần.

Phôi của máy uốn ống hầu hết là thép rỗng: ống tròn, hộp vuông, hộp chữ nhật. Vì vậy khi tính khối lượng phôi cho một đơn hàng khung, giàn hay lan can thì phải dùng đúng công thức tiết diện rỗng, không lấy bảng thép cây áp sang.

Công thức cho ống tròn suy ra thế nào?

Diện tích tiết diện ống = diện tích hình tròn ngoài trừ hình tròn trong: π/4 × (D² − d²), trong đó đường kính trong d = D − 2t (t là độ dày thành ống). Khai triển và rút gọn được π × t × (D − t). Nhân với khối lượng riêng thép 7.850kg/m³ (đổi đơn vị mm sang m) ra hệ số 7,85 × 10⁻³ × π ≈ 0,02466.

Vậy khối lượng mỗi mét ống tròn ≈ 0,02466 × t × (D − t), với D và t tính bằng mm. Điểm đáng chú ý: khối lượng phụ thuộc gần như TỶ LỆ THUẬN với độ dày thành, chứ không phải bình phương như thép đặc — nên ống cùng đường kính mà dày gấp đôi thì nặng gần gấp đôi.

Công thức cho hộp vuông và hộp chữ nhật là gì?

Hộp vuông cạnh a, dày t: tiết diện = a² − (a − 2t)² = 4t × (a − t). Nhân khối lượng riêng ra hệ số 7,85 × 10⁻³ × 4 = 0,0314, nên kg/m ≈ 0,0314 × t × (a − t).

Hộp chữ nhật cạnh a và b, dày t: tiết diện = a×b − (a − 2t)(b − 2t) = 2t × (a + b − 2t). Hệ số tương ứng là 7,85 × 10⁻³ × 2 = 0,0157, nên kg/m ≈ 0,0157 × t × (a + b − 2t). Cả hai công thức đều coi góc hộp là góc vuông sắc — thực tế góc bo tròn, xem mục dưới.

Bảng tra nhanh kg/m theo quy cách

Rỗng nhẹ hơn đặc bao nhiêu?

So sánh cùng đường kính 34mm: ống dày 2mm nặng khoảng 1,578kg/m, còn thanh tròn đặc Ø34 nặng khoảng 0,006165 × 34² ≈ 7,127kg/m. Ống chỉ bằng khoảng 22,1% khối lượng thanh đặc — chênh lệch hơn 4,5 lần.

Đây là lý do dùng bảng thép đặc để ước phôi ống sẽ làm lệch hoàn toàn dự toán vật liệu, và cũng là lý do ống rỗng dễ móp khi uốn hơn thép đặc: thành mỏng chịu nén ở bụng đường uốn, xem vì sao ống bị móp, nhăn khi uốn.

Vì sao số tính ra hơi cao hơn khối lượng cân thực?

Hai nguyên nhân, cả hai đều theo một chiều. Thứ nhất, công thức hộp coi bốn góc là góc vuông sắc, còn hộp thật có góc bo tròn nên mất một chút vật liệu ở góc. Thứ hai, độ dày thành và kích thước ngoài của phôi thật có dung sai chế tạo, dao động quanh trị số danh nghĩa.

Nghĩa là kết quả tính là mức TRẦN lý thuyết, khối lượng cân thực thường thấp hơn một chút. Với dự toán mua hàng thì tính theo công thức là an toàn; với hồ sơ quyết toán cần dùng phiếu cân thực tế, cùng logic đã nêu ở trang dung sai thép theo TCVN 1651.

Dùng con số này vào việc gì?

• Ước khối lượng phôi cần mua cho một đơn hàng khung/lan can/giàn từ tổng số mét ống theo bản vẽ.
• Đối chiếu khối lượng thực nhận với đơn đặt hàng khi nhận phôi ống — xem tiêu chí kỹ thuật cần kiểm khi nhận thép về gia công.
• Cân đối tải trọng khi tính vận chuyển và lưu kho theo từng bó phôi.
• Chọn quy cách phôi phù hợp khả năng máy — xem chọn máy uốn ống theo sản phẩm cần làm và uốn ống inox nếu vật liệu khác thép carbon.

Sai lầm thường gặp

• Dùng công thức 0,006165 × d² cho ống — sai lệch tới hơn 4,5 lần ở ống thành mỏng.
• Lấy đường kính TRONG thay đường kính ngoài trong công thức ống — quy cách ống thương mại ghi theo đường kính ngoài D, phải trừ 2t để có đường kính trong.
• Quên nhân độ dày t: nhiều bảng tra chỉ ghi đường kính nên dễ tưởng khối lượng phụ thuộc mỗi đường kính, trong khi độ dày thành ảnh hưởng gần như tỷ lệ thuận.
• Áp công thức thép carbon cho inox mà không đổi khối lượng riêng — inox có khối lượng riêng khác thép carbon, phải dùng trị số riêng của vật liệu.