وزن پروفیل قوطی: محاسبه دقیق و کاربردی برای مقاطع مستطیلی توخالی

وزن پروفیل قوطی یکی از شاخص‌های کلیدی در طراحی سازه‌های فولادی است. در این مقاله به فرمول‌های ساده برای محاسبه وزن هر متر طول، و تاثیر ابعاد بیرونی و ضخامت دیواره می‌پردازیم. همچنین با مثال‌های عددی، نحوه تخمین وزن برای اندازه‌های رایج را بررسی می‌کنیم.

پیشنهاد آهن آلات اشرف زاده به شما:✨

امروز با افتخار اعلام میکنیم که میتوانیم تمام مقاطع فولادی را
به صورت شرایط اقساط و با ضمانت به شما ارائه کنیم.
برای مشاهده شرایط و مشاوره رایگان خرید آهن کلیک کنید.

مقدمه

پروفیل قوطی یا قوطی مستطیلی توخالی یکی از پرکاربردترین مقاطع فولادی در سازه‌ها و پروژه‌های ساختمانی است. وزن این پروفیل بستگی به ابعاد بیرونی (عرض b و ارتفاع h) و ضخامت دیواره t دارد. در ادامه فرمول‌های ساده محاسبه وزن هر متر طول و روش‌های تبدیل ابعاد به وزن را بررسی می‌کنیم.

فرمول‌های اصلی برای محاسبه وزن

فرض کنیم ابعاد بیرونی قوطی به صورت b و h میلی‌متر و ضخامت دیواره به صورت t میلی‌متر باشد. مساحت مقطع این مقطع توخالی برابر است با:

A_mm2 = 2 × t × (b + h) − 4 × t^2

وزن مخصوص آهن ρ تقریباً برابر با 7850 کیلوگرم بر متر مکعب است. با تبدیل واحد می‌توان وزن یک متر طول را به صورت زیر محاسبه کرد:

W (kg/m) = ρ × (A_mm2 / 1,000,000) = 0.00785 × A_mm2

با این فرمول، برای هر اندازه‌ای می‌توانید وزن به ازای هر متر طول را به سرعت برآورد کنید.

مثال‌های عددی

مثال ۱: بُعد بیرونی b = 100 mm، h = 50 mm، ضخامت t = 3 mm. A_mm2 = 2 × 3 × (100 + 50) − 4 × 3^2 = 864 mm^2.

W ≈ 0.00785 × 864 ≈ 6.78 kg/m.

مثال ۲: b = 120 mm، h = 60 mm، ت = 4 mm. A_mm2 = 2 × 4 × (120 + 60) − 4 × 4^2 = 1376 mm^2.

W ≈ 0.00785 × 1376 ≈ 10.79 kg/m.

مثال ۳: b = 200 mm، h = 100 mm، t = 5 mm. A_mm2 = 2 × 5 × (200 + 100) − 4 × 5^2 = 2900 mm^2.

W ≈ 0.00785 × 2900 ≈ 22.77 kg/m.

تأثیر ضخامت و ابعاد بر وزن

با افزایش ضخامت دیواره t، وزن به طور تقریبی با تغییر در A_mm2 با ضریب dA/dt = 2(b + h) − 8t تغییر می‌کند. برای تفسیر سریع، هر چه b و h بزرگ‌تر باشند، تغییر ضخامت تاثیر بیشتری بر وزن دارد. همچنین ضخامت‌های استاندارد معمولاً با تلورانس کارخانه‌ای همراه است که می‌تواند باعث تفاوت‌هایی در وزن نهایی شود.

روش‌های محاسبه دقیق برای سازه‌های پیچیده

اگر ضخامت دیواره در طول مقطع یکنواخت نباشد یا مقطع از لحاظ خمشی و پیچشی دارای تغییرات باشد، دو روش اصلی وجود دارد:

• روش مبتنی بر حجم: وزن مقطع برابر است با وزن ویژه آهن ضربدر حجم کل آن. برای طول مشخص L، حجم کل برابر است با فرق بین حجم بیرونی و حجم داخلی با توجه به توخالی بودن مقطع.
• روش معادله سطح و دیواره: در این روش با محاسبه سطح مقطع به‌صورت جداگانه برای هر دیواره (بالا، پایین، چپ، راست) وزن کل به دست می‌آید. این روش به خصوص در پروفیل‌های با ضخامت‌های متغیر یا تسمه‌های پیچیده مفید است.

جدول وزن نمونه برای اندازه‌های رایج

این جدول وزن تقریبی برای برخی اندازه‌های رایج پروفیل قوطی را نشان می‌دهد. واحدها: mm برای ابعاد بیرونی و t میلی‌متر، W به کیلوگرم در هر متر (kg/m).

• 60 × 40 × 2: A_mm2 = 384; W ≈ 3.01 kg/m
• 80 × 60 × 3: A_mm2 = 804; W ≈ 6.30 kg/m
• 100 × 100 × 2: A_mm2 = 784; W ≈ 6.16 kg/m
• 150 × 75 × 4: A_mm2 = 1736; W ≈ 13.62 kg/m
• 180 × 90 × 5: A_mm2 = 2600; W ≈ 20.41 kg/m

تبدیل وزن به مقدار کل پروژه

برای بدست آوردن وزن کل یک سازه یا قطعه طولانی، کافی است وزن هر متر را در طول کل ضرب کنید. به‌عنوان مثال اگر طول یک تیر با طول 6 متر برابر باشد و وزن واحد آن 7.5 kg/m، وزن کل تیر برابر است با 6 × 7.5 = 45 kg. این محاسبه برای مقاطع قوطی مستطیلی با هر ابعاد و ضخامت معتبر است، به شرطی که طول کل مشخص باشد و از density آهن ρ استفاده شود.

نکات طراحی و مقاومت

– وزن تنها یکی از مولفه‌های طراحی است. در طراحی سازه باید به مقاومت خمشی، استحکام برشی، سختی و پاسخ به بارهای دینامیکی نیز توجه شود و از کدهای طراحی سازه پیروی کرد.

– هر چند وزن با استفاده از فرمول ساده محاسبه می‌شود، تلورانس‌های تولیدی ممکن است وزن نهایی را مقداری ±5 تا 10 درصد نسبت به مقدار محاسبه‌شده تغییر دهد. برای کارهای دقیق، از دیتاشیت سازنده و جدولی با وزن‌های استاندارد استفاده کنید.

– دمای محیط و تغییرات دمایی کوچک اثر اندکی بر وزن دارد اما گاهی در طراحی‌های دقیق یا شرایط آب و هوایی شدید می‌تواند لحاظ شود.

کاربردها و خدمات تامین

برای پروژه‌هایی که به دنبال پروفیل قوطی با مشخصات دقیق و خدمات فنی هستید، آهن آلات اشرف زاده می‌تواند همراه شما باشد.

مقایسه بین سایر مقاطع توخالی

قوطی‌های مستطیلی با ابعاد مختلف نسبت به قوطی‌های مربع یا سایر مقاطع توخالی وزن و رفتار مکانیکی متفاوتی دارند. معمولاً با افزایش نسبت ابعاد و ضخامت، وزن کل مقطع تغییر می‌کند و در کنار وزن، مقاومت خمشی و استحکام نیز مدنظر است. در طراحی‌های دقیق، از جداول وزن استاندارد و نرم‌افزارهای مهندسی برای مقایسه بین مقاطع استفاده می‌شود.

خلاصه و نتیجه‌گیری

وزن پروفیل قوطی را با فرمولی ساده و با درنظر گرفتن ابعاد بیرونی b و h و ضخامت t می‌توان به دست آورد. فرمول پایه به شرح زیر است: A_mm2 = 2 t (b + h) − 4 t^2 و W ≈ 0.00785 × A_mm2 kg/m. با توجه به تلورانس‌های تولید و شرایط کار، وزن واقعی ممکن است کمی تغییر کند. برای مشاهده پروفیل قوطی با مشخصات دقیق و خدمات مشاوره فنی در زمینه آهن آلات و مقاطع فولادی می‌توانید به آهن آلات اشرف زاده مراجعه کنید.

پیشنهاد آهن آلات اشرف زاده به شما:✨

امروز با افتخار اعلام میکنیم که میتوانیم تمام مقاطع فولادی را
به صورت شرایط اقساط و با ضمانت به شما ارائه کنیم.
برای مشاهده شرایط و مشاوره رایگان خرید آهن کلیک کنید.