Waga jednego metra bieżącego kątownika stalowego

Kątownik stalowy to stalowy wyrób hutniczy o przekroju poprzecznym w kształcie litery L. Znajduje szerokie zastosowanie w różnych gałęziach przemysłu oraz w zastosowaniach domowych dzięki swojej sztywności konstrukcyjnej, niskiej masie jednostkowej, wytrzymałości i dobrej spawalności. Aby zapewnić niezawodność konstrukcji i elementów metalowych, prawidłowo obliczyć masę elementów, oszacować obciążenie, a także ograniczyć koszty logistyczne i ilość odpadów, należy znać masę 1 metra bieżącego kątownika. Parametr ten zależy nie tylko od wymiarów przekroju, ale także od gęstości materiału, z którego jest wykonany. Na przykład nikogo nie dziwi, że kątownik aluminiowy będzie lżejszy niż stalowy.

Zgodnie z normą DSTU 2251 asortyment kątowników stalowych obejmuje:

• kątowniki równoramienne walcowane na gorąco;
• kątowniki nierównoramienne walcowane na gorąco;
• o podwyższonej lub standardowej wytrzymałości;
• niepoddane obróbce cieplnej;
• normalizowane i inne.

Normy regulują różne parametry produktów. Istnieje wiele przepisów krajowych oraz norm międzynarodowych, takich jak EN 10056, EN 10025. Warto zauważyć, że teoretyczna masa kątowników o takich samych wymiarach może się różnić w zależności od konstrukcyjnych szczegółów, promieni zaokrągleń i tolerancji kalibracyjnych.

Wzór na obliczenie masy teoretycznej kątownika

Obliczenie masy wyrobów i konstrukcji metalowych uwzględniające ich formę i wymiary to zadanie dla inżynierów. Zazwyczaj korzystają oni z danych katalogowych, ale czasami informacje te są niedostępne. Wówczas masę jednego metra bieżącego kątownika oblicza się matematycznie.

Dla kątownika nierównoramiennego:
ρu = [(A+B–t)·t + (1–π/4)·(r²_wewn – 2·r²_zewn)]·ρ,
gdzie A — szerokość większego ramienia; B — szerokość mniejszego ramienia; t — grubość ramion; r_wewn — promień wewnętrznego zaokrąglenia; r_zewn — promień zewnętrznego zaokrąglenia; ρ — gęstość materiału.
Dla stali ρ = 7850 kg/m³:
ρu = 0,007850·(A+B–t) + 0,001686·(r²_wewn – 2·r²_zewn), (kg/m),
wszystkie wymiary w mm.
Zgodnie z normami ISO:
R_zewn = r_wewn/2,
ρu = 0,007850·(A+B–t) + 0,0008423·r²_wewn.

Dla gęstości 7850 kg/m³:
ρu = 0,007850·(A+B–t) + 0,0008423·r²_wewn, (kg/m),
wszystkie wymiary w mm.

Dla kątownika równoramiennego (B = A):
ρu = [(2·A–t)·t + (1–π/4)·(r²_wewn – 2·r²_zewn)]·ρ,
gdzie A — szerokość ramienia; t — grubość ramienia; r_wewn — promień wewnętrznego zaokrąglenia; r_zewn — promień zewnętrznego zaokrąglenia; ρ — gęstość materiału.
Dla ρ = 7850 kg/m³:
ρu = 0,007850·(2·A–t) + 0,001686·(r²_wewn – 2·r²_zewn), (kg/m),
wymiary w mm.
Zgodnie z ISO:
R_zewn = r_wewn/2,
czyli:
ρu = (2·A–t)·t + ((4–π)/8)·(r²_wewn – 2·r²_zewn)·ρ,
Dla stali ρ = 7850 kg/m³:
ρu = 0,007850·(2·A–t) + 0,0008423·r²_wewn, (kg/m),
wymiary w mm.

Obliczenia dają jedynie przybliżony wynik, ponieważ ramiona i profil środkowy mają promienie zaokrągleń, które często są pomijane. Masa zależy także od dopuszczalnych odchyleń geometrycznych, które muszą być zgodne z normami.

Wnioski

Przybliżoną masę kątownika można obliczyć matematycznie, lecz metoda ta jest obarczona sporym błędem i jest czasochłonna. Dlatego do dokładnych obliczeń należy stosować wiarygodne dane katalogowe.

Tabela masy kątowników równoramiennych według DSTU 2251

Tabela masy kątowników nierównoramiennych według GOST 8510-86

Materiał ten może być używany jako źródło informacyjne.