Khối lượng riêng của thép được lấy chuẩn là 7.850 kg/m³ (7,85 g/cm³), tức một khối thép đặc 1 m × 1 m × 1 m nặng 7,85 tấn. Đây là con số đứng sau mọi bảng barem thép xây dựng, thép tấm, thép hình, thép ống. Tuy vậy, mỗi loại thép có khối lượng riêng hơi khác nhau: inox nặng hơn, gang nhẹ hơn. Bài viết đưa ra bảng khối lượng riêng các loại thép và kim loại, giải thích nguồn gốc các hệ số 7,85, 0,00617, 0,02466, 0,00785 trong công thức tính, và cách áp dụng cho từng dạng sản phẩm.
Khối lượng riêng của thép là bao nhiêu?
Với thép cacbon và thép hợp kim thấp (thép xây dựng, thép kết cấu), khối lượng riêng thực tế dao động rất ít quanh 7,85 g/cm³, nên giá trị 7.850 kg/m³ được dùng thống nhất trong tiêu chuẩn và thương mại. Ví dụ TCVN 1651-2:2018 tính khối lượng thép cốt bê tông theo công thức 7,85 × 10⁻³ × diện tích mặt cắt (mm²), chính là khối lượng riêng 7.850 kg/m³ đã đổi đơn vị.
Bảng khối lượng riêng các loại thép và kim loại
| Vật liệu | Khối lượng riêng (kg/m³, tham khảo) | Ghi chú |
|---|---|---|
| Thép cacbon, thép hợp kim thấp | 7.850 | Giá trị chuẩn dùng cho thép xây dựng, kết cấu |
| Sắt nguyên chất | khoảng 7.874 | Xem bài khối lượng riêng của sắt |
| Inox 304 | khoảng 7.930 | Chi tiết trong bài khối lượng riêng inox 304 |
| Inox 316 | khoảng 7.980 | Có thêm molypden |
| Inox 430 | khoảng 7.700 | Nhóm ferritic |
| Gang xám | khoảng 7.000 đến 7.200 | Nhẹ hơn thép do có graphit |
| Nhôm | khoảng 2.700 | Bằng khoảng 1/3 thép |
| Titan | khoảng 4.510 | Bằng khoảng 57% thép |
| Đồng | khoảng 8.960 | Nặng hơn thép khoảng 14% |
| Chì | khoảng 11.340 | Rất nặng |
Khối lượng riêng khác trọng lượng riêng
Khối lượng riêng (kg/m³) dùng để tính khối lượng vật tư và tiền. Trọng lượng riêng (N/m³ hoặc kN/m³) bằng khối lượng riêng nhân gia tốc trọng trường, dùng để tính tải trọng trong thiết kế kết cấu; với thép khoảng 77 kN/m³, nhiều tài liệu lấy tròn 78,5 kN/m³. Cách dùng trọng lượng riêng khi tính tải được trình bày trong bài trọng lượng riêng của thép trong tính toán tải trọng.
Từ 7.850 kg/m³ ra các công thức tính nhanh
Khối lượng = Khối lượng riêng × Thể tích. Khi đổi kích thước sang mm và chiều dài sang m, hằng số 7.850 kg/m³ biến thành các hệ số quen thuộc:
| Dạng sản phẩm | Công thức (kích thước mm) | Hệ số từ đâu ra |
|---|---|---|
| Thép tròn đặc (cốt bê tông, láp) | kg/m = 0,00617 × d² | 3,1416 / 4 × 7,85 / 1000 |
| Thép tấm | kg = T × W (m) × L (m) × 7,85 | 7,85 kg cho mỗi mm dày trên 1 m² |
| Ống tròn | kg/m = (D − t) × t × 0,02466 | 3,1416 × 7,85 / 1000 |
| Hộp vuông, chữ nhật | kg/m = [2 × (A + B) − 4t] × t × 0,00785 | Chu vi trung bình × chiều dày × 7,85 / 1000 |
| Thép vuông đặc | kg/m = a² × 0,00785 | 7,85 / 1000 |
| Thép góc đều cạnh | kg/m = (2a − t) × t × 0,00785 | Diện tích mặt cắt gần đúng × 7,85 / 1000 |
Ví dụ: thép tròn phi 20 nặng 0,00617 × 400 ≈ 2,47 kg/m, đúng bằng giá trị trong TCVN 1651-2:2018. Bảng barem các cỡ thép xây dựng có trong bài bảng trọng lượng thép thanh từ phi 6 đến phi 50; với thép tấm, xem bài tính trọng lượng thép tấm theo độ dày.
Vì sao barem và cân thực tế có thể khác nhau?
- Dung sai kích thước: thép thanh vằn được phép lệch khối lượng mỗi mét trong một khoảng (ví dụ ±5% với D14 đến D22); thép tấm có dung sai chiều dày.
- Hình dạng thực: gân trên thép vằn, góc bo của thép hộp, độ côn của cánh thép hình làm diện tích thật khác công thức gần đúng.
- Lớp phủ: lớp kẽm, lớp sơn làm tăng chút ít khối lượng.
- Khối lượng riêng khác loại: dùng 7,85 cho inox sẽ thấp hơn thực tế khoảng 1%.
Khái niệm thép đủ barem và thiếu barem được giải thích trong bài thế nào là thép đủ barem.
Khối lượng riêng có thay đổi theo nhiệt độ không?
Có, nhưng rất ít trong điều kiện thường. Thép giãn nở nhiệt khoảng 12 phần triệu cho mỗi độ C, nên khi nhiệt độ tăng 50 °C, thể tích tăng chưa tới 0,2% và khối lượng riêng giảm tương ứng. Với mục đích tính vật tư, có thể coi khối lượng riêng là hằng số.
Câu hỏi thường gặp
Khối lượng riêng của thép là bao nhiêu?
Khoảng 7.850 kg/m³, tức 7,85 g/cm³ hay 7,85 tấn/m³.
1 m³ thép nặng bao nhiêu kg?
Khoảng 7.850 kg.
Thép và inox, loại nào nặng hơn?
Inox 304 nặng hơn thép cacbon khoảng 1% (7.930 so với 7.850 kg/m³).
Hệ số 0,00617 trong công thức tính thép tròn từ đâu ra?
Từ 3,1416 / 4 × 7,85 / 1000, tức diện tích hình tròn nhân khối lượng riêng thép, đã quy đổi đơn vị mm và m.
Kết luận
Khối lượng riêng của thép 7.850 kg/m³ là con số nền tảng cho mọi phép tính khối lượng vật tư thép. Từ đó suy ra các hệ số 0,00617, 7,85, 0,02466, 0,00785 dùng cho thép tròn, thép tấm, ống, hộp. Với inox, nhôm, gang, hãy thay đúng khối lượng riêng của vật liệu. Cần tính khối lượng và báo giá thép cho công trình, hãy liên hệ Giá Thép Hôm Nay.