Việc tính khối lượng thép chính xác là nền tảng cốt lõi trong dự toán vật tư và quản lý chi phí cho mọi công trình xây dựng. Sai sót trong quá trình này không chỉ dẫn đến thâm hụt hoặc lãng phí vật liệu mà còn ảnh hưởng trực tiếp đến tiến độ và chất lượng công trình. Bài viết này sẽ cung cấp một hướng dẫn toàn diện, từ công thức tính toán chuẩn cho từng loại sắt thép thông dụng (tấm, ống, tròn, hình), bảng tra barem tiện lợi, đến kinh nghiệm kiểm tra khối lượng thực tế tại công trường, giúp đảm bảo số liệu luôn chính xác và đáng tin cậy.
Nguyên tắc nền tảng
Để tính toán chính xác, trước tiên cần nắm vững nguyên lý cơ bản. Mọi công thức tính khối lượng thép phức tạp đều xuất phát từ một nền tảng vật lý đơn giản.
Công thức gốc để tính khối lượng mọi loại vật liệu
Về bản chất, công thức tính khối lượng cho mọi loại vật liệu đều tuân theo một nguyên lý vật lý duy nhất:
Khối Lượng (m) = Thể Tích (V) x Khối Lượng Riêng (D)
Trong đó:
- Khối lượng (m): Là lượng vật chất chứa trong vật, đơn vị tính là kilogam (kg).
- Thể tích (V): Là không gian mà vật chiếm giữ, đơn vị tính là mét khối (m³). Thể tích được xác định bằng cách lấy Diện tích mặt cắt ngang nhân với Chiều dài.
- Khối lượng riêng (D): Là một hằng số đặc trưng cho mỗi loại vật liệu, cho biết khối lượng trên một đơn vị thể tích.
Hiểu rõ công thức này là chìa khóa để áp dụng và tùy biến cho từng loại thép cụ thể.
Khối lượng riêng của thép là bao nhiêu?
Khối lượng riêng của thép là khối lượng của một mét khối thép nguyên chất. Con số tiêu chuẩn được sử dụng trong hầu hết các tính toán cho thép carbon xây dựng thông thường là:
D = 7850 kg/m³
Điều này có nghĩa là, một khối thép đặc có kích thước 1m x 1m x 1m sẽ có cân nặng là 7850 kg, hay 7,85 tấn. Con số này là hằng số quan trọng nhất trong mọi công thức tính khối lượng sắt thép. Cần lưu ý rằng các loại thép hợp kim đặc biệt hoặc thép không gỉ (Inox) có thể có khối lượng riêng khác đôi chút do sự thay đổi trong thành phần hóa học.
Phân biệt khối lượng và trọng lượng trong xây dựng
Về mặt vật lý, hai khái niệm này hoàn toàn khác biệt. Khối lượng là lượng vật chất của vật (đơn vị: kg) và không thay đổi. Trọng lượng là lực hút của Trái Đất tác dụng lên vật đó (đơn vị: Newton), được tính bằng Khối lượng x gia tốc trọng trường (≈9.81).
Tuy nhiên, trong thực tế ngành xây dựng, từ dự toán, giao dịch mua bán đến trao đổi hàng ngày, khối lượng và trọng lượng thường được sử dụng thay thế cho nhau để chỉ cân nặng của thép. Đơn vị quy chuẩn chung được sử dụng trong mọi giao dịch là kilogam (kg) hoặc tấn.
Công thức tính khối lượng các loại thép thông dụng
Sau khi nắm vững nguyên tắc, bước tiếp theo là áp dụng công thức phù hợp cho từng loại thép cụ thể. Mỗi loại thép với hình dạng mặt cắt khác nhau sẽ có một công thức tính khối lượng tối ưu riêng. Việc áp dụng đúng công thức là yếu tố sống còn để đảm bảo dự toán chính xác. Quy ước đơn vị thống nhất để tránh sai sót:
- Khối lượng (m): Kilogam (kg).
- Chiều dài (L): Mét (m).
- Kích thước mặt cắt (Đường kính D, Độ dày T, Cạnh A, Rộng W): Milimét (mm).
- Khối lượng riêng của thép: 7850 kg/m³.
Thép thanh (thép cây tròn trơn, thép vằn)
Đây là loại vật liệu cốt lõi trong kết cấu bê tông. Công thức tính nhanh khối lượng thép cây đã được rút gọn để thuận tiện cho việc tính toán.
- Công thức: m (kg) = L (m) * D (mm) * D (mm) * 0.00617
- Giải thích: Hằng số 0.00617 được rút gọn từ phép tính (π/4 * 0.00000785) để đơn giản hóa quá trình, giúp tính toán nhanh hơn.
- Ví dụ cụ thể: Tính khối lượng 1 cây thép vằn D16 (đường kính 16mm) tiêu chuẩn dài 11.7m thì có thể tính m = 11.7 * 16 * 16 * 0.00617 ≈ 18.48 kg.
Thép tấm, thép lá
Thép tấm được sử dụng rộng rãi trong đóng tàu, kết cấu nhà xưởng, sàn xe tải. Việc tính khối lượng dựa trên ba kích thước cơ bản.
- Công thức: m (kg) = T (mm) * W (m) * L (m) * 7.85
- Giải thích: Đây là công thức biến đổi từ công thức gốc, trong đó W (chiều rộng) và L (chiều dài) đã được đổi về đơn vị mét.
- Ví dụ cụ thể: Tính khối lượng 1 tấm thép dày 8mm (8 ly), khổ rộng 1.5m, dài 6m thì có thể tính m = 8 * 1.5 * 6 * 7.85 = 565.2 kg.
Thép ống tròn
Đối với thép ống, cần trừ đi phần rỗng bên trong. Công thức được điều chỉnh để tính toán dựa trên đường kính ngoài và độ dày thành ống.
- Công thức: m (kg) = (D (mm) – T (mm)) * T (mm) * L (m) * 0.02466
- Giải thích: Hằng số 0.02466 là kết quả rút gọn từ π * 7.85 / 1000 để tương thích với các đơn vị đã quy ước.
- Ví dụ cụ thể: Tính khối lượng 1 ống thép có đường kính ngoài (D) 90mm, độ dày thành ống (T) 3.2mm, dài 6m thì có thể tính m = (90 – 3.2) * 3.2 * 6 * 0.02466 ≈ 41.13 kg.
Thép hộp (vuông và chữ nhật)
Thép hộp có hai loại chính là hộp vuông và hộp chữ nhật, mỗi loại có công thức tính diện tích mặt cắt riêng.
- Thép hộp vuông:
- Công thức: m (kg) = [4 * T(mm) * (A(mm) – T(mm))] * 0.00000785 * L(m)
- Ví dụ: Tính khối lượng 1 cây thép hộp vuông 50x50mm, dày 2.0mm, dài 6m có thể tính m = [4 * 2 * (50 – 2)] * 0.00785 * 6 ≈ 18.05 kg
- .Thép hộp chữ nhật:
- Công thức: m (kg) = [2 * T(mm) * (A1(mm) + A2(mm) – 2*T(mm))] * 0.00000785 * L(m)
- Ví dụ: Tính khối lượng 1 cây thép hộp chữ nhật 40x80mm, dày 2.0mm, dài 6m thì có thể tính m = [2 * 2 * (40 + 80 – 2*2)] * 0.00785 * 6 ≈ 21.85 kg.
Thép hình (H, I, U, V)
Đối với các loại thép hình có biên dạng phức tạp như H, I, U, V, việc tính toán thủ công dựa trên công thức hình học là rất mất thời gian và không thực tế do cấu trúc có nhiều góc bo, độ dốc phức tạp.
Phương pháp chuyên nghiệp, nhanh và chính xác nhất là tra cứu trực tiếp từ bảng tra trọng lượng thép (barem) do nhà sản xuất cung cấp. Các bảng tra này được xây dựng dựa trên tiêu chuẩn sản xuất cụ thể như TCVN, JIS, ASTM, đảm bảo độ tin cậy cao nhất cho việc bóc tách và dự toán vật tư.
Công cụ và bảng tra khối lượng thép chuẩn
Để tối ưu hóa thời gian và đảm bảo độ chính xác tuyệt đối, đặc biệt khi xử lý số lượng lớn, việc sử dụng các công cụ tra cứu và phần mềm chuyên dụng là giải pháp không thể thiếu. Đây là phương pháp làm việc của các kỹ sư và bộ phận dự toán chuyên nghiệp.
Bảng tra barem trọng lượng thép
Trong thực tế, bảng tra barem trọng lượng thép là tài liệu quan trọng bậc nhất, giúp các kỹ sư nhanh chóng thực hiện việc bóc tách khối lượng xây dựng mà không cần tính toán lại từ đầu. Các bảng tra này được nhà sản xuất biên soạn dựa trên tiêu chuẩn sản xuất (ví dụ TCVN 7571), cung cấp trọng lượng đơn vị (kg/m) chính xác cho từng quy cách sản phẩm. Dưới đây là một số bảng tra tham khảo cho các loại thép hình thông dụng:
Bảng 1: Bảng tra trọng lượng thép hình H theo TCVN 7571-16:2017
| Kích thước tiêu chuẩn (HxB) | Kích thước mặt cắt (mm) | Khối lượng đơn vị (Kg/m) | |||
| H | B | t1 | t2 | ||
| Thép H 100 x 55 | 100 | 55 | 4.5 | 9.46 | |
| Thép H 100 x 100 | 100 | 100 | 6 | 8 | 17.2 |
| Thép H 120 x 64 | 120 | 64 | 4.8 | 11.5 | |
| Thép H 125 x 125 | 125 | 125 | 6.5 | 9 | 23.8 |
| Thép H 148 x 100 | 148 | 100 | 6 | 9 | 21.1 |
| Thép H 150 x 75 | 150 | 75 | 5 | 7 | 14 |
| Thép H 150 x 150 | 150 | 150 | 7 | 10.7 | 31.5 |
| Thép H 175 x 175 | 175 | 175 | 7.5 | 11 | 40.4 |
| Thép H 194 x 150 | 194 | 150 | 6 | 9 | 29.9 |
| Thép H 200 x 100 | 200 | 100 | 5.5 | 8 | 21.3 |
| Thép H 200 x 200 | 200 | 200 | 8 | 12 | 49.9 |
| Thép H 244 x 175 | 244 | 175 | 7 | 11 | 44.1 |
| Thép H 248 x 124 | 248 | 124 | 5 | 8 | 25.7 |
| Thép H 250 x 125 | 250 | 125 | 6 | 9 | 29.6 |
| Thép H 250 x 250 | 250 | 250 | 9 | 14 | 72.4 |
| Thép H 294 x 200 | 294 | 200 | 8 | 12 | 56.8 |
Bảng 2: Bảng tra trọng lượng thép hình U
| Tên | Quy cách | Độ dài | Trọng lượng kg/m | Trọng lượng (kg/cây) |
| Thép hình U49 | U 49x24x2.5x6m | 6M | 2.33 | 14.00 |
| Thép hình U50 | U50x22x2,5x3x6m | 6M | – | 13.50 |
| Thép hình U63 | U63x6m | 6M | – | 17.00 |
| Thép hình U64 | U64.3x30x3.0x6m | 6M | 2.83 | 16.98 |
| Thép hình U65 | U65x32x2,8x3x6m | 6M | – | 18.00 |
| U65x30x4x4x6m | 6M | – | 22.00 | |
| U65x34x3,3×3,3x6m | 6M | – | 21.00 | |
| Thép hình U75 | U75x40x3.8x6m | 6M | 5.30 | 31.80 |
| Thép hình U80 | U80x38x2,5×3,8x6m | 6M | – | 23.00 |
| U80x38x2,7×3,5x6m | 6M | – | 24.00 | |
| U80x38x5,7 x5,5x6m | 6M | – | 38.00 | |
| U80x38x5,7x6m | 6M | – | 40.00 | |
| U80x40x4.2x6m | 6M | 5.08 | 30.48 | |
| U80x42x4,7×4,5x6m | 6M | – | 31.00 | |
| U80x45x6x6m | 6M | 7.00 | 42.00 | |
| U 80x38x3.0x6m | 6M | 3.58 | 21.48 | |
| U 80x40x4.0x6m | 6M | 6.00 | 36.00 | |
| Thép hình U100 | U 100x42x3.3x6m | 6M | 5.17 | 31.02 |
| U100x45x3.8x6m | 6M | 7.17 | 43.02 | |
| U100x45x4,8x5x6m | 6M | – | 43.00 | |
| U100x43x3x4,5×6 | 6M | – | 33.00 | |
| U100x45x5x6m | 6M | – | 46.00 | |
| U100x46x5,5x6m | 6M | – | 47.00 | |
| U100x50x5,8×6,8x6m | 6M | – | 56.00 | |
| U100×42.5×3.3x6m | 6M | 5.16 | 30.96 | |
| U100 x42x3x6m | 6M | – | 33.00 | |
| U100 x42x4,5x6m | 6M | – | 42.00 | |
| U100x50x3.8x6m | 6M | 7.30 | 43.80 | |
| U100x50x3.8x6m | 6M | 7.50 | 45.00 | |
| U100x50x5x12m | 12M | 9.36 | 112.32 | |
| Thép hình U120 | U120x48x3,5×4,7x6m | 6M | – | 43.00 |
| U120x50x5,2×5,7x6m | 6M | – | 56.00 | |
| U120x50x4x6m | 6M | 6.92 | 41.52 | |
| U120x50x5x6m | 6M | 9.30 | 55.80 | |
| U120x50x5x6m | 6M | 8.80 | 52.80 | |
| Thép hình U125 | U125x65x6x12m | 12M | 13.40 | 160.80 |
| Thép hình U140 | U140x56x3,5x6m | 6M | – | 54.00 |
| U140x58x5x6,5x6m | 6M | – | 66.00 | |
| U140x52x4.5x6m | 6M | 9.50 | 57.00 | |
| U140×5.8x6x12m | 12M | 12.43 | 74.58 | |
| Thép hình U150 | U150x75x6.5x12m | 12M | 18.60 | 223.20 |
| U150x75x6.5x12m(đủ) | 12M | 18.60 | 223.20 | |
| Thép hình U160 | U160x62x4,5×7,2x6m | 6M | – | 75.00 |
| U160x64x5,5×7,5x6m | 6M | – | 84.00 | |
| U160x62x6x7x12m | 12M | 14.00 | 168.00 | |
| U160x56x5.2x12m | 12M | 12.50 | 150.00 | |
| U160x58x5.5x12m | 12M | 13.80 | 82.80 | |
| Thép hình U180 | U180x64x6.x12m | 12M | 15.00 | 180.00 |
| U180x68x7x12m | 12M | 17.50 | 210.00 | |
| U180x71x6,2×7,3x12m | 12M | 17.00 | 204.00 | |
| Thép hình U200 | U200x69x5.4x12m | 12M | 17.00 | 204.00 |
| U200x71x6.5x12m | 12M | 18.80 | 225.60 | |
| U200x75x8.5x12m | 12M | 23.50 | 282.00 | |
| U200x75x9x12m | 12M | 24.60 | 295.20 | |
| U200x76x5.2x12m | 12M | 18.40 | 220.80 | |
| U 200x80x7,5×11.0x12m | 12M | 24.60 | 295.20 | |
| Thép hình U250 | U250x76x6x12m | 12M | 22.80 | 273.60 |
| U250x78x7x12m | 12M | 23.50 | 282.00 | |
| U250x78x7x12m | 12M | 24.60 | 295.20 | |
| Thép hình U300 | U300x82x7x12m | 12M | 31.02 | 372.24 |
| U300x82x7.5x12m | 12M | 31.40 | 376.80 | |
| U300x85x7.5x12m | 12M | 34.40 | 412.80 | |
| U300x87x9.5x12m | 12M | 39.17 | 470.04 | |
| Thép hình U400 | U400x100x10.5x12m | 12M | 58.93 | 707.16 |
| Cừ 400x100x10,5x12m | 12M | 48.00 | 576.00 | |
| Cừ 400x125x13x12m | 12M | 60.00 | 720.00 | |
| Cừ 400x175x15,5x12m | 12M | 76.10 | 913.20 |
Các phần mềm hỗ trợ tính toán và bóc tách khối lượng
Với các dự án kết cấu thép quy mô lớn, việc tính toán thủ công hoặc tra bảng sẽ tốn nhiều thời gian và dễ sai sót. Các phần mềm chuyên dụng là giải pháp hiệu quả để tự động hóa quy trình này.
- AutoCAD: Với các Lisp hoặc Plugin (tiện ích mở rộng) thống kê chuyên dụng, kỹ sư có thể nhanh chóng bóc tách khối lượng trực tiếp từ bản vẽ 2D.
- Tekla Structures, Revit: Đây là các phần mềm CAD/BIM mạnh mẽ, cho phép dựng mô hình 3D của công trình. Phần mềm sẽ tự động bóc tách khối lượng chính xác của toàn bộ cấu kiện thép từ mô hình, giảm thiểu sai sót của con người và đồng bộ hóa dữ liệu trên toàn dự án.
Kinh nghiệm thực tế
Tính toán trên lý thuyết là bước đầu tiên. Bước quan trọng tiếp theo là kiểm tra và nghiệm thu vật tư thực tế tại công trường. Việc này giúp đảm bảo quyền lợi và kiểm soát chất lượng đầu vào cho dự án.
Tại sao khối lượng cân thực tế khác khối lượng lý thuyết? Yếu tố dung sai
Một câu hỏi thường gặp là tại sao khối lượng cân thực tế lại có chênh lệch so với kết quả tính toán theo công thức. Nguyên nhân chính đến từ dung sai sản xuất.
Quá trình sản xuất thép, đặc biệt là cán nóng, luôn tồn tại một khoảng sai số cho phép về kích thước (độ dày, đường kính) và khối lượng. Các tiêu chuẩn sản xuất như TCVN, JIS, ASTM đều quy định rõ ràng về dung sai khối lượng và dung sai kích thước cho từng loại sản phẩm. Ví dụ, theo tiêu chuẩn TCVN, dung sai khối lượng cho phép đối với một số loại thép cây có thể là ±5%.
Vì vậy, sự chênh lệch giữa khối lượng cân thực tế và khối lượng lý thuyết là điều bình thường, miễn là sự chênh lệch này nằm trong giới hạn dung sai cho phép của nhà sản xuất công bố.
Hướng dẫn 3 bước kiểm tra và nghiệm thu khối lượng thép
Để thực hiện công tác kiểm soát chất lượng và nghiệm thu thép một cách chuyên nghiệp, cần tuân thủ quy trình ba bước sau:
- Kiểm tra chứng từ: Đối chiếu các thông số kỹ thuật, mác thép, số lượng, và nguồn gốc trên Phiếu xuất kho, Chứng chỉ chất lượng (CO/CQ) với Đơn đặt hàng. Bước này đảm bảo bạn nhận đúng loại hàng đã yêu cầu.
- Đo lường quy cách: Sử dụng các dụng cụ đo chính xác như thước kẹp, thước cuộn để kiểm tra ngẫu nhiên kích thước (độ dày, đường kính, chiều rộng…) của một vài cây/tấm thép trong lô hàng. Việc này xác nhận sản phẩm có quy cách đúng như trên chứng từ.
- Cân đối chứng: Dùng cân điện tử tại công trường để cân một bó hoặc một cây/tấm thép bất kỳ. Lấy khối lượng cân được chia cho tổng chiều dài hoặc số lượng để tính ra khối lượng đơn vị (kg/m). So sánh kết quả này với bảng tra trọng lượng tiêu chuẩn, có tính đến dung sai cho phép. Nếu kết quả nằm trong giới hạn, lô hàng đạt yêu cầu về khối lượng.
Các câu hỏi thường gặp
Tại sao các công thức lại dùng những hằng số lẻ như 0.00617 hay 0.02466?
Các hằng số này thực chất là kết quả rút gọn của các phép tính phức tạp hơn, bao gồm số Pi (π ≈ 3.14159) và khối lượng riêng của thép (7850 kg/m³), kết hợp với việc quy đổi đơn vị (từ mm sang m). Việc sử dụng các hằng số rút gọn này giúp quá trình tính toán thủ công trở nên nhanh chóng và ít sai sót hơn.
Làm thế nào để đổi đơn vị từ kg/m sang kg/cây?
Rất đơn giản. Bạn chỉ cần lấy khối lượng trên một mét (kg/m) tra từ bảng barem nhân với chiều dài tiêu chuẩn của một cây thép. Ví dụ, một cây thép vằn xây dựng thường có chiều dài tiêu chuẩn là 11.7m, do đó công thức sẽ là: Khối lượng (kg/cây) = Khối lượng (kg/m) x 11.7.
Thép bị gỉ sét có làm thay đổi khối lượng không?
Có, nhưng mức độ ảnh hưởng không lớn trong các giao dịch thông thường. Về mặt hóa học, gỉ sét (oxit sắt) nặng hơn sắt nguyên chất do có thêm nguyên tử oxi. Tuy nhiên, quá trình gỉ cũng làm bong tróc các lớp vật liệu, dẫn đến hao hụt. Trong nghiệm thu, yếu tố quan trọng hơn cần xem xét là mức độ gỉ sét có ảnh hưởng đến chất lượng và khả năng chịu lực của kết cấu hay không.
Trung Dũng Steel – Nhà cung cấp thép giá tốt, chất lượng hiện nay
Tại Trung Dũng Steel, chúng tôi tin rằng giá trị không chỉ nằm ở sản phẩm mà còn ở sự đồng hành. Với bề dày kinh nghiệm, chúng tôi là đối tác tin cậy mang đến các dòng thép (thép cây, thép cuộn,…) có chất lượng vượt trội, song hành cùng chính sách giá cạnh tranh và một quy trình hỗ trợ tận tâm.
Hãy để Trung Dũng Steel trở thành một phần trong dự án của bạn ngay hôm nay. Bằng sự lắng nghe và thấu hiểu, chúng tôi sẽ cùng bạn tìm ra giải pháp thép phù hợp với công trình của mình, cam kết mang đến sự hài lòng từ chất lượng đến cung cách phục vụ.
Liên hệ với chúng tôi ngay để được hỗ trợ:
CÔNG TY CỔ PHẦN THÉP TRUNG DŨNG
- Facebook: Trung Dũng Steel
- Email: pkdtrungdung@gmail.com
- Hotline/Zalo: 0916205216
- Địa chỉ: M60 Hoàng Quốc Việt, Phường Phú Mỹ, Quận 7, Tp. Hồ Chí Minh
Xem thêm:
Nắm vững các phương pháp tính toán, công cụ tra cứu và quy trình kiểm tra khối lượng thép là kỹ năng nền tảng giúp đảm bảo hiệu quả cho mọi dự án xây dựng. Việc tính toán chính xác không chỉ là cơ sở để lập dự toán chi phí mà còn là yếu tố quan trọng trong việc quản lý vật tư và kiểm soát chất lượng công trình.
Nếu bạn cần thêm thông tin hoặc hỗ trợ chi tiết hơn, hãy liên hệ với chúng tôi qua website trungdungsteel.com hoặc hotline 0916205216 để được giải đáp nhanh chóng và tận tình. Chúng tôi luôn sẵn sàng đồng hành cùng bạn!
