Thép là hợp kim nền sắt có chứa carbon cùng nhiều nguyên tố hợp kim khác tùy theo từng mác vật liệu. Nhờ khả năng chịu lực, độ bền cơ học cao, khả năng gia công linh hoạt và hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật hoàn thiện, thép hiện diện trong hầu hết lĩnh vực từ xây dựng dân dụng, công nghiệp, cầu đường, cơ khí chế tạo đến đóng tàu và sản xuất thiết bị. Khi thiết kế, lập dự toán, mua bán hoặc vận chuyển vật liệu, trọng lượng riêng của thép và khối lượng riêng của thép là hai thông số cơ bản cần được hiểu đúng.
Trong thực tế thị trường, con số 7.850 kg/m³ thường được gọi quen là “trọng lượng riêng của thép”. Về mặt kỹ thuật, đây chính xác là khối lượng riêng của thép. Nếu sử dụng gia tốc trọng trường tiêu chuẩn 9,80665 m/s², trọng lượng riêng của thép carbon thông dụng tương ứng khoảng 76,98 kN/m³, thường làm tròn thành 77 kN/m³. Trong một số tính toán xây dựng sử dụng g ≈ 10 m/s², giá trị có thể được quy đổi gần bằng 78,5 kN/m³.
Trong bài viết dưới đây, Stavian Industrial Metal sẽ phân tích chi tiết trọng lượng riêng của thép là bao nhiêu, cách phân biệt trọng lượng riêng với khối lượng riêng, các công thức tính khối lượng thép tấm, thép tròn, thép hộp, thép ống, thép hình và những lưu ý quan trọng khi áp dụng số liệu vào thực tế.
Việc biết được trọng lượng riêng của thép giúp cho việc tính toán và lập kế hoạch xây dựng chính xác hơn
Khối lượng riêng là đại lượng cho biết khối lượng vật chất chứa trong một đơn vị thể tích. Với phần lớn thép carbon và thép kết cấu thông dụng, giá trị quy ước thường sử dụng trong tính toán là 7.850 kg/m³, tương đương 7,85 g/cm³. Điều đó có nghĩa rằng về lý thuyết, một khối thép đặc có thể tích 1 m³ sẽ có khối lượng khoảng 7.850 kg, tức 7,85 tấn.
Công thức xác định khối lượng riêng được viết như sau:
ρ = m / V
Từ đó:
m = ρ × V
V = m / ρ
Trong khi đó, trọng lượng riêng của thép phản ánh trọng lực tác dụng lên một đơn vị thể tích vật liệu. Công thức:
γ = ρ × g
Với ρ = 7.850 kg/m³ và g = 9,80665 m/s²:
γ ≈ 76.982 N/m³ ≈ 76,98 kN/m³
| Thông số | Giá trị thường dùng | Đơn vị |
|---|---|---|
| Khối lượng riêng của thép | 7.850 | kg/m³ |
| Khối lượng riêng quy đổi | 7,85 | g/cm³ |
| Trọng lượng riêng của thép với g = 9,80665 m/s² | Khoảng 76,98 | kN/m³ |
| Trọng lượng riêng quy ước khi g ≈ 10 m/s² | Khoảng 78,5 | kN/m³ |
Trong hoạt động thương mại và thi công, thuật ngữ “trọng lượng thép” thường được sử dụng theo nghĩa khối lượng tính bằng kg hoặc tấn. Bởi vậy, cách gọi “trọng lượng riêng thép 7.850 kg/m³” trở nên phổ biến dù chưa hoàn toàn chính xác theo hệ đơn vị vật lý. Với mục đích tính số kilogram thép cần mua, khối lượng vận chuyển hoặc khối lượng kết cấu, giá trị 7.850 kg/m³ vẫn là thông số cần sử dụng.
Ngược lại, khi thực hiện tính toán cơ học, tải trọng bản thân hoặc thiết kế kết cấu theo hệ lực, kỹ sư cần chú ý sử dụng trọng lượng riêng theo N/m³ hoặc kN/m³. Việc phân biệt rõ hai đại lượng giúp tránh sai số đơn vị, đặc biệt khi chuyển dữ liệu từ bảng quy cách thép sang mô hình tính toán kết cấu.
Không hoàn toàn. Giá trị 7.850 kg/m³ là mức được sử dụng phổ biến cho thép carbon và nhiều loại thép kết cấu. Mật độ thực tế có thể thay đổi nhẹ theo thành phần hóa học. Các nguyên tố như chromium, nickel, manganese, molybdenum hoặc lượng carbon khác nhau làm thay đổi mật độ của hợp kim.
Ví dụ, một số loại thép không gỉ có khối lượng riêng xấp xỉ 7.900–8.030 kg/m³, trong khi các loại thép hợp kim khác có thể dao động quanh vùng 7.700–8.000 kg/m³. Vì vậy, đối với tính toán kỹ thuật yêu cầu độ chính xác cao, đặc biệt trong chế tạo máy, thiết bị áp lực, hàng không hoặc công trình đặc thù, cần sử dụng giá trị mật độ được công bố cho đúng mác thép thay vì mặc định 7.850 kg/m³.
XEM THÊM >>> bảng tra trọng lượng thép hình
Sau khi biết khối lượng riêng của thép là 7.850 kg/m³, có thể xác định khối lượng lý thuyết của hầu hết sản phẩm thép thông qua thể tích. Nguyên tắc chung là lấy diện tích tiết diện nhân với chiều dài để xác định thể tích, sau đó nhân với mật độ thép.
Công thức tổng quát:
Khối lượng thép = 7.850 × L × A
Đây là nguyên lý nền tảng áp dụng cho thép tấm, thép tròn, thép vuông, thép ống và nhiều loại thép hình. Tuy nhiên, đối với thép hình cán nóng H, I, U, V hoặc các tiết diện có bo góc, bán kính lượn và dung sai cán, khối lượng lý thuyết tính theo hình học đơn giản có thể khác với bảng khối lượng tiêu chuẩn của nhà sản xuất.
Thép tròn đặc có mặt cắt hình tròn nên diện tích mặt cắt được xác định theo công thức πd²/4. Khi đường kính d được tính theo mét:
m = 7.850 × L × π × d² / 4
Nếu đường kính được nhập trực tiếp theo mm, công thức rút gọn thường thuận tiện hơn:
Khối lượng thép tròn (kg) = 0,006165 × d² × L
Ví dụ, thanh thép tròn đặc đường kính 20 mm, dài 6 m có khối lượng lý thuyết:
0,006165 × 20² × 6 ≈ 14,80 kg
Đối với thép tấm, thể tích bằng chiều dày nhân chiều rộng và chiều dài. Nếu toàn bộ kích thước đều sử dụng đơn vị mét:
m = T × W × L × 7.850
Trong thực tế, độ dày thường được thể hiện bằng mm, còn chiều rộng và chiều dài thể hiện bằng mét. Khi đó có thể sử dụng công thức:
Khối lượng thép tấm (kg) = T × W × L × 7,85
Ví dụ tấm thép dày 10 mm, rộng 1,5 m, dài 6 m:
10 × 1,5 × 6 × 7,85 = 706,5 kg
Stavian Industrial Metal hiện cung cấp thép cán nóng ở dạng cuộn và tấm. Danh mục công bố gồm thép cuộn có độ dày từ 3–16 mm, thép tấm từ 3–40 mm và khả năng cắt theo yêu cầu, với các mác phổ biến như SS400, Q345B, A36, Q235B, Q355B, A572 và các tiêu chuẩn JIS, ASTM, SAE, EN, GB cùng nhiều hệ tiêu chuẩn khác.
Đối với thép hộp vuông có cạnh ngoài B và chiều dày t, diện tích tiết diện lý thuyết bằng diện tích hình vuông ngoài trừ phần rỗng bên trong:
A = B² − (B − 2t)²
Nếu B và t tính bằng mm, khối lượng lý thuyết trên mỗi mét chiều dài được xác định:
Khối lượng (kg/m) = [B² − (B − 2t)²] × 0,00785
Hoặc dạng rút gọn:
Khối lượng (kg/m) ≈ 0,0314 × t × (B − t)
Khi tính cả cây thép:
m = 0,0314 × t × (B − t) × L
Công thức trên là công thức hình học lý tưởng, chưa tính bán kính bo góc, sai số độ dày và dung sai sản xuất. Với thép hộp thương mại, bảng khối lượng do nhà sản xuất hoặc chứng chỉ vật liệu vẫn nên được ưu tiên khi lập khối lượng giao nhận.
Thép hộp chữ nhật có chiều rộng B, chiều cao H và độ dày thành t. Diện tích mặt cắt lý thuyết được tính:
A = B × H − (B − 2t) × (H − 2t)
Với kích thước sử dụng đơn vị mm:
Khối lượng (kg/m) = [B × H − (B − 2t)(H − 2t)] × 0,00785
Có thể rút gọn thành:
Khối lượng (kg/m) ≈ 0,0157 × t × (B + H − 2t)
Ví dụ, hộp 100 × 50 × 2 mm có khối lượng lý thuyết:
0,0157 × 2 × (100 + 50 − 4) ≈ 4,58 kg/m
Trong sản phẩm thực tế, khối lượng có thể chênh lệch bởi bán kính góc, độ dày thực tế và dung sai của tiêu chuẩn sản xuất.
Với thép thanh dẹt có chiều rộng W, chiều dày T tính bằng mm và chiều dài L tính bằng mét:
Khối lượng (kg) = W × T × L × 0,00785
Ví dụ thanh thép rộng 50 mm, dày 10 mm, dài 6 m:
50 × 10 × 6 × 0,00785 = 23,55 kg
Công thức này thường được sử dụng khi tính thép bản, thép la hoặc chi tiết cắt từ thép tấm. Khi sản phẩm được gia công từ vật liệu có lớp phủ kim loại hoặc thành phần hợp kim khác biệt đáng kể, khối lượng thành phẩm thực tế có thể có sai số nhỏ so với giá trị lý thuyết.
Với thanh thép đặc có tiết diện hình vuông cạnh W tính bằng mm, khối lượng được tính:
Khối lượng (kg) = W² × L × 0,00785
Khối lượng trên một mét:
Khối lượng (kg/m) = W² × 0,00785
Ví dụ, thép vuông đặc 20 × 20 mm có khối lượng lý thuyết:
20² × 0,00785 = 3,14 kg/m
Một cây dài 6 m sẽ có khối lượng khoảng:
3,14 × 6 = 18,84 kg
Đối với thanh thép đặc tròn, công thức rút gọn được sử dụng phổ biến là:
Khối lượng (kg/m) = 0,006165 × D²
Trong đó D là đường kính ngoài tính bằng mm. Khi cần tính cả chiều dài:
Khối lượng (kg) = 0,006165 × D² × L
Công thức trên bắt nguồn trực tiếp từ diện tích hình tròn và khối lượng riêng của thép 7.850 kg/m³, do đó có thể sử dụng nhanh để lập dự toán thép thanh tròn hoặc kiểm tra sơ bộ trọng lượng lô hàng.
Với thanh thép lục giác đều, nếu S là khoảng cách giữa hai mặt đối diện, diện tích tiết diện được xác định theo:
A = 0,866025 × S²
Khi S tính bằng mm, khối lượng trên một mét:
Khối lượng (kg/m) ≈ 0,006798 × S²
Khối lượng của thanh có chiều dài L:
m ≈ 0,006798 × S² × L
Cần xác định rõ kích thước lục giác đang được nhà sản xuất công bố theo khoảng cách hai mặt đối diện hay theo đường kính ngoại tiếp. Nếu sử dụng nhầm hai cách đo, kết quả khối lượng có thể sai lệch đáng kể.
Đối với thép ống tròn có đường kính ngoài D và độ dày thành ống t, diện tích kim loại trên mặt cắt bằng diện tích hình tròn ngoài trừ diện tích phần rỗng:
A = π/4 × [D² − (D − 2t)²]
Khi D và t tính bằng mm, công thức tính khối lượng trên một mét được rút gọn:
Khối lượng thép ống (kg/m) ≈ 0,02466 × t × (D − t)
Khối lượng cả cây:
m ≈ 0,02466 × t × (D − t) × L
Đối với thép ống sản xuất theo tiêu chuẩn, cần ưu tiên bảng khối lượng do nhà sản xuất công bố vì đường kính, chiều dày danh nghĩa và dung sai thực tế có thể khác với kích thước lý thuyết.
Khác với thanh đặc hình học đơn giản, thép hình H, I, U, V có tiết diện phức tạp với cánh, bụng, góc bo và bán kính lượn. Vì vậy, việc dùng công thức hình chữ nhật để tính riêng từng bộ phận chỉ phù hợp với ước tính sơ bộ. Trong giao dịch và thiết kế chuyên nghiệp, phương pháp đáng tin cậy hơn là sử dụng diện tích tiết diện hoặc khối lượng kg/m được công bố theo tiêu chuẩn sản phẩm.
Nếu đã biết diện tích tiết diện A theo cm², khối lượng mỗi mét thép có thể tính nhanh:
Khối lượng (kg/m) = A × 0,785
Ví dụ tiết diện có diện tích 30 cm²:
30 × 0,785 = 23,55 kg/m
Trọng lượng theo đơn vị lực trên mỗi mét:
Trọng lượng (kN/m) = Khối lượng (kg/m) × 9,80665 / 1.000
Stavian Industrial Metal cung cấp nhiều dòng thép dự án, trong đó danh mục gồm thép xây dựng D6–D32, thép dây D6–D12, thép tấm kết cấu, thép hình, tôn mạ màu, thép ống, hộp, xà gồ và nhiều loại thép đặc thù phục vụ công trình dân dụng, hạ tầng giao thông, cầu cảng, khu công nghiệp và nhà xưởng.
Với thép hình H, có thể ước tính diện tích tiết diện từ hai bản cánh và phần bụng. Tuy nhiên, tiết diện thực tế còn có bán kính lượn ở vị trí tiếp giáp giữa cánh và bụng. Vì vậy, cách tính hình học giản lược thường cho kết quả thấp hơn một chút so với khối lượng lý thuyết trong bảng tiêu chuẩn.
Trong thực tế mua bán, nên xác định chính xác quy cách H × B × tw × tf, mác thép, tiêu chuẩn và tra trực tiếp kg/m. Chẳng hạn, cùng gọi là H300 nhưng các quy cách H300 × 150 và H300 × 300 có khối lượng rất khác nhau. Người lập dự toán không nên sử dụng một “trọng lượng H300” chung cho tất cả sản phẩm.
Nguyên tắc tính thép hình I tương tự thép H. Các thông số cần kiểm tra gồm chiều cao tiết diện, bề rộng cánh, chiều dày bụng, chiều dày cánh và bán kính lượn. Khi đã có diện tích tiết diện tiêu chuẩn, chỉ cần nhân với 0,785 để quy đổi từ cm² sang kg/m.
Stavian Industrial Metal đã cập nhật nhiều bảng quy cách theo từng dòng cụ thể như thép hình I200 và thép hình I400. Việc tra đúng từng quy cách giúp xác định khối lượng chính xác hơn so với sử dụng công thức ước tính chung.
Đối với thép U và thép góc V, nguyên tắc vẫn là tính diện tích mặt cắt và nhân với khối lượng riêng. Tuy nhiên, hình dạng cánh, độ nghiêng cánh, góc bo và bán kính trong có thể khác nhau giữa các tiêu chuẩn JIS, ASTM, EN, GB hoặc TCVN.
Do vậy, với kết cấu yêu cầu tính toán tải trọng chính xác, Stavian Industrial Metal khuyến nghị sử dụng thông số kg/m trên chứng chỉ, catalogue nhà máy hoặc bảng tiêu chuẩn của đúng sản phẩm. Đây cũng là cơ sở phù hợp hơn để xác định tổng tải trọng thép, phương án vận chuyển và khối lượng nghiệm thu.
Dựa vào kích thước và hình dạng mà các loại thép có trọng lượng các nhau
Dựa vào kích thước và hình dạng cụ thể của thép, chúng ta có thể tính toán được khối lượng của nó để áp dụng trong quá trình thiết kế và xây dựng các công trình.
XEM THÊM >>> Thép công nghiệp là gì
Để xác định trọng lượng của từng loại thép, ta có thể tham khảo bảng tra trọng lượng dưới đây. Trong bảng này, sẽ liệt kê trọng lượng của các loại thép khác nhau với các kích thước và hình dáng tương ứng. Điều này giúp cho việc tính toán và lập kế hoạch trong quá trình sử dụng và xử lý các vật liệu thép trở nên dễ dàng và chính xác hơn.
| Độ dày | Ngang | Dài | Trọng lượng |
| 2 | 1200 | 2500 | 47,1 |
| 3 | 1500 | 6000 | 211,95 |
| 4 | 1500 | 6000 | 282,6 |
| 5 | 1500 | 6000 | 353,25 |
| 6 | 1500 | 6000 | 423,9 |
| 8 | 1500 | 6000 | 565,2 |
| 10 | 2000 | 6000 | 942 |
| 12 | 2000 | 6000 | 1130,4 |
| 14 | 2000 | 6000 | 1318,8 |
| 15 | 2000 | 6000 | 1413 |
| 16 | 2000 | 6000 | 1507,2 |
| 18 | 2000 | 6000 | 1695,6 |
| 20 | 2000 | 6000 | 1884 |
| 22 | 2000 | 6000 | 2072,4 |
| 24 | 2000 | 6000 | 2260,8 |
| 25 | 2000 | 6000 | 2355 |
| 26 | 2000 | 6000 | 2449,2 |
| 28 | 2000 | 6000 | 2637,6 |
| 30 | 2000 | 6000 | 2826 |
| 32 | 2000 | 6000 | 3014,4 |
| 34 | 2000 | 6000 | 3202,8 |
| 35 | 2000 | 6000 | 3297 |
| 36 | 2000 | 6000 | 3391,2 |
| 38 | 2000 | 6000 | 3579,6 |
| 40 | 2000 | 6000 | 3768 |
| 42 | 2000 | 6000 | 3956,4 |
| 45 | 2000 | 6000 | 4239 |
| 48 | 2000 | 6000 | 4521,6 |
| 50 | 2000 | 6000 | 4710 |
| 55 | 2000 | 6000 | 5181 |
| 60 | 2000 | 6000 | 5652 |
Stavian Industrial Metal phát triển danh mục thép phục vụ nhiều mắt xích trong chuỗi sản xuất và xây dựng, từ bán thành phẩm đến thép cán, thép mạ và vật liệu chuyên dụng cho dự án. Tùy từng dòng sản phẩm, khối lượng vật liệu được xác định dựa trên quy cách, mật độ thép, tiêu chuẩn sản xuất và bảng trọng lượng của nhà máy.
Các nhóm sản phẩm chính hiện gồm phôi thép, thép cán nóng, thép cán nguội, thép mạ, thép dự án và thép đóng tàu.
Phôi thép là bán thành phẩm quan trọng trong chuỗi luyện kim, được sử dụng để cán thành thép thanh, thép cuộn, thép dây và nhiều sản phẩm thép khác. Stavian Industrial Metal hiện cung cấp các quy cách tiết diện ngang 120 × 120 mm, 130 × 130 mm, 150 × 150 mm, chiều dài 6 m hoặc 12 m cùng các mác CT5, 3SP, 4SP, 5SP, SD295(A) và các chủng loại khác tùy yêu cầu.
Với phôi tiết diện vuông, khối lượng có thể được tính trực tiếp từ cạnh tiết diện, chiều dài và hệ số 7.850 kg/m³. Tuy nhiên, đối với giao nhận khối lượng lớn, số liệu cân thực tế và chứng từ nhà máy vẫn là cơ sở xác nhận quan trọng.
Thép cán nóng tại Stavian Industrial Metal được cung cấp ở dạng cuộn và tấm. Quy cách công bố gồm thép cuộn có độ dày từ 3–16 mm và thép tấm từ 3–40 mm, cùng khả năng cắt theo yêu cầu.
Những mác phổ biến gồm SS400, Q345B, A36, Q235B, Q355B, A572 và các dòng khác theo yêu cầu. Đây là nhóm vật liệu được sử dụng rộng trong kết cấu, cơ khí, sản xuất ống, chế tạo máy và nhiều ứng dụng công nghiệp.
Thép cán nguội được Stavian Industrial Metal cung cấp ở dạng cuộn, tấm và băng với độ dày công bố từ 0,2–6 mm, hỗ trợ cắt theo yêu cầu. Danh mục gồm thép cán nguội, thép cuộn điện từ, thép phủ dầu và các sản phẩm liên quan theo các hệ tiêu chuẩn JIS, ASTM, EN, JFS, AS.
Do độ dày thép cán nguội thường nhỏ, sai số độ dày có tác động đáng kể đến tổng trọng lượng cuộn. Khi tính hàng nghìn mét vuông vật liệu, nên sử dụng thickness thực tế hoặc trọng lượng cuộn được nhà máy xác nhận.
Nhóm thép mạ gồm GI, GL, PPGI và PPGL. Theo danh mục sản phẩm hiện hành, thép GI có độ dày nền từ 0,30–3,0 mm; GL từ 0,18–2,0 mm; PPGI/PPGL từ 0,28–1,20 mm; khổ rộng phổ biến 600–1.500 mm.
Khối lượng của thép mạ không chỉ phụ thuộc thép nền mà còn chịu ảnh hưởng của lớp mạ. Đối với các đơn hàng yêu cầu quản lý chính xác khối lượng theo mét vuông, cần kết hợp độ dày thép nền với khối lượng lớp phủ quy định.
Danh mục thép dự án của Stavian Industrial Metal bao gồm thép xây dựng, thép dây, thép tấm kết cấu, thép hình, tôn mạ màu và nhiều sản phẩm đặc thù. Nhóm thép xây dựng có các kích thước từ D6–D32, trong khi thép dây phổ biến từ D6–D12.
Đối với thép hình H, I, U, V, thép ống và thép hộp, trọng lượng cần được xác định theo đúng quy cách. Các thông số kg/m có vai trò đặc biệt quan trọng trong dự toán kết cấu, bởi chỉ một thay đổi nhỏ về chiều dày cánh hoặc bụng cũng làm tổng khối lượng thay đổi đáng kể.
Thép đóng tàu là nhóm vật liệu chuyên dụng phục vụ ngành công nghiệp hàng hải. Danh mục của Stavian Industrial Metal bao gồm thép tấm, thép hình và các sản phẩm được định hướng đáp ứng yêu cầu của các tổ chức đăng kiểm trong nước và quốc tế tùy chủng loại.
Trong đóng tàu, kiểm soát khối lượng đặc biệt quan trọng vì trọng lượng kết cấu ảnh hưởng trực tiếp đến lượng chiếm nước, tải trọng hữu ích, ổn định tàu và hiệu quả vận hành. Vì vậy, khối lượng thép cần được kiểm soát từ giai đoạn thiết kế đến cắt, gia công và lắp ráp.
Trọng lượng riêng của thép theo đúng định nghĩa vật lý đối với thép carbon thông dụng vào khoảng 76,98 kN/m³ khi sử dụng gia tốc trọng trường tiêu chuẩn. Trong khi đó, con số 7.850 kg/m³ được sử dụng phổ biến trong xây dựng và thương mại thực chất là khối lượng riêng của thép. Đây là hệ số nền tảng để xác định khối lượng thép tấm, thép tròn, thép hộp, thép ống và nhiều sản phẩm khác.
Tuy nhiên, 7.850 kg/m³ chỉ là giá trị tham khảo phổ biến cho thép carbon và thép kết cấu. Khối lượng thực tế còn phụ thuộc mác vật liệu, kích thước, dung sai, hình dạng tiết diện và lớp phủ. Đối với thép hình H, I, U, V hoặc các sản phẩm sản xuất theo tiêu chuẩn cụ thể, bảng kg/m và chứng chỉ của nhà máy nên được ưu tiên khi yêu cầu độ chính xác cao.
Với danh mục gồm phôi thép, thép cán nóng, thép cán nguội, thép mạ, thép dự án và thép đóng tàu, Stavian Industrial Metal cung cấp hệ sinh thái vật liệu thép phục vụ nhiều nhu cầu trong xây dựng, cơ khí, hạ tầng và công nghiệp.
Địa chỉ:
Website: https://stavianmetal.com
Email: info@stavianmetal.com
