Khối lượng riêng của sắt là bao nhiêu? Công thức chuẩn

Khối lượng riêng của sắt là bao nhiêu trong xây dựng — Hiểu rõ khối lượng riêng của sắt giúp tính toán kết cấu chính xác.

Bạn đang thắc mắc khối lượng riêng của sắt là bao nhiêu để tính toán vật tư cho công trình? Con số chính xác là 7800kg/m3 cho sắt tinh khiết và 7850kg/m3 cho thép xây dựng.

Hãy cùng Thiên Phú đi sâu tìm hiểu chi tiết bảng tra, sự khác biệt giữa sắt và thép, cùng các công thức tính toán nhanh chóng, chính xác nhất ngay trong bài viết này.

Giới thiệu đôi nét về sắt

Sắt (Ký hiệu hóa học: Fe – Ferrum) là một kim loại thuộc nhóm VIIIB trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học. Với số nguyên tử là 26, sắt là kim loại có từ tính mạnh, độ cứng cao và khả năng chịu lực tốt.

Trong tự nhiên, sắt hiếm khi được tìm thấy ở dạng tự do mà thường tồn tại dưới dạng quặng. Sau khi được khai thác và tinh luyện, sắt trở thành vật liệu chủ chốt trong mọi ngành công nghiệp, từ xây dựng cầu đường, nhà cửa đến sản xuất ô tô và máy móc thiết bị.

Đặc tính nổi bật của sắt là độ dẻo, độ cứng và khả năng dẫn nhiệt, dẫn điện tốt. Tuy nhiên, sắt nguyên chất thường mềm, nên trong thực tế, người ta thường sử dụng hợp kim của sắt (như thép) để tăng cường độ cứng và độ bền.

Sắt trong xây dựng — Sắt được sử dụng trong xây dựng vì độ bền và chịu lực tốt

Khối lượng riêng của sắt là bao nhiêu?

Khối lượng riêng của sắt là đại lượng thể hiện mật độ khối lượng của sắt trên một đơn vị thể tích. Con số tiêu chuẩn của sắt tinh khiết là 7.800 kg/m³. Điều này có nghĩa là: Cứ 1 mét khối (1m³) sắt đặc nguyên chất sẽ nặng đúng 7.800 kg (hay 7,8 tấn).

Tuy nhiên, cần phân biệt rõ giữa khối lượng riêng và trọng lượng riêng (Specific Weight):

Khối lượng riêng (D): Đơn vị là kg/m³. Dsắt = 7.800 kg/m³
Trọng lượng riêng của sắt là bao nhiêu (d): Đơn vị là N/m³. d = D x 10.
Vậy trọng lượng riêng của sắt là: 78.000 N/m³

Con số này có thể thay đổi nhẹ tùy thuộc vào nhiệt độ môi trường, nhưng trong các tính toán kỹ thuật thông thường, 7.800 kg/m³là hằng số được chấp nhận.

Khối lượng riêng của sắt/thép trong xây dựng là bao nhiêu?

Trong thực tế thi công, chúng ta hiếm khi sử dụng sắt tinh khiết mà chủ yếu sử dụng hợp kim của nó là Thép.

Thép là hợp kim của sắt với cacbon (dưới 2%) và một số nguyên tố khác (Mangan, Crom, Niken…). Sự pha trộn này làm thay đổi mật độ của vật liệu.

Do đó, trong các bảng tính toán kết cấu xây dựng, các kỹ sư thường sử dụng con số tiêu chuẩn là:

Khối lượng riêng của thép là 7.850 kg/m³:

Con số 7.850 kg/m³ này cao hơn sắt tinh khiết một chút do sự hiện diện của Carbon và các kim loại nặng khác trong hợp kim.

Việc sử dụng đúng con số 7.850 là cực kỳ quan trọng. Nếu bạn dùng con số 7.800 của sắt để tính cho thép, sai số sẽ là khoảng 0.6%.

Đối với một cây thép nhỏ thì không đáng kể, nhưng với một công trình hàng nghìn tấn thép, sai số này sẽ dẫn đến chênh lệch hàng tấn vật tư, ảnh hưởng lớn đến ngân sách và an toàn.

Bảng so sánh khối lượng riêng các kim loại phổ biến:

Vật liệu	Khối lượng riêng (kg/m³)	Trọng lượng riêng (N/m³)
Sắt (Tinh khiết)	7.800	78.000
Thép (Xây dựng)	7.850	78.500
Inox (201/304)	7.930	79.300
Nhôm	2.700	27.000
Đồng	8.900	89.600
Chì	11.300	113.000

Cách tính khối lượng riêng của sắt/thép

Để tính toán khối lượng của một tấm thép hay cây sắt bất kỳ, chúng ta áp dụng công thức vật lý cơ bản kết hợp với các biến thể hình học.

Công thức trong điều kiện thực tế:

m = D x L x S

m: Khối lượng của vật (kg).
D: Khối lượng riêng của một vật (kg/m³)
L: Là chiều dài của thanh sắt tính theo đơn vị m
S: Diện tích mặt cắt ngang của sắt tính theo m

Từ công thức gốc này, Thiên Phú xin chia sẻ các công thức tính nhanh cho các dạng vật liệu phổ biến tại công trường:

Lúc này, ta có thể suy ra công thức tính khối lượng riêng của sắt như sau:

D = m / (L x S) = Khối lượng sắt thực tế / thể tích khối sắt

Cách tính khối lượng riêng của sắt thép xây dựng — Áp dụng đúng công thức giúp kỹ sư kiểm soát chính xác vật tư đầu vào

a. Tính khối lượng thép tấm

m (kg) = T (mm) x R (mm) x D (mm) x 7.85 / 1.000.000

T: Độ dày tấm.
R: Chiều rộng tấm.
D: Chiều dài tấm.

b. Tính khối lượng thép ống tròn

m (kg) = 0.0031416 x T(mm) x [O.D(mm) – T(mm)] x 7.85 x L(m)

T: Độ dày thành ống.
O.D: Đường kính ngoài.
L: Chiều dài cây thép (thường là 6m).

c. Tính khối lượng thép hộp vuông

m (kg) = [4 x T(mm) x A(mm) – 4 x T(mm)^2] x 7.85 x 0.001 x L(m)

A: Cạnh của hộp vuông.
T: Độ dày.
L: Chiều dài.

Lưu ý: Các công thức trên là công thức lý thuyết. Trong thực tế, trọng lượng có thể sai lệch ± 5% tùy thuộc vào dung sai sản xuất của nhà máy (Hòa Phát, Hoa Sen…).

Vậy sắt có khối lượng riêng giống thép hay không?

Rất nhiều người nhầm lẫn và đánh đồng hai khái niệm này là một. Tuy nhiên, dưới góc độ kỹ thuật và hóa học, chúng có sự khác biệt rõ rệt.

Câu trả lời ngắn gọn là: Không giống nhau hoàn toàn, nhưng rất gần nhau.

Sự khác biệt về bản chất:

Sắt (Fe): Là nguyên tố hóa học đơn chất. Sắt nguyên chất khá mềm, dễ bị oxy hóa và ít được dùng trực tiếp trong xây dựng chịu lực.
Thép (Steel): Là hợp kim của sắt + carbon (0.02% – 2.14%) + Mangan + Silic… Thép có độ cứng cao hơn, khả năng chịu lực tốt hơn và tính chất cơ lý ổn định hơn.

Sự khác biệt về khối lượng riêng:

Như đã phân tích ở trên:

Sắt: 7.800 kg/m³.
Thép: 7.850 kg/m³.

Sự chênh lệch là 50 kg/m³. Trong đời sống hàng ngày, sự chênh lệch này không đáng kể nên người ta thường gọi chung là “Sắt thép” và dùng chung hệ số.

Nhưng trong các bản vẽ kỹ thuật và dự toán công trình lớn, bắt buộc phải dùng con số của thép (7.850) để đảm bảo tính chính xác và an toàn tuyệt đối.

Vai trò và ứng dụng của sắt trong xây dựng

Sắt được mệnh danh là “bộ khung xương” của thế giới hiện đại. Không có sắt, sẽ không có các tòa nhà chọc trời hay những cây cầu vượt biển.

Vai trò của sắt trong xây dựng

Trong xây dựng, sắt đóng vai trò chịu lực chính:

Chịu lực kéo/nén: Bê tông chịu nén tốt nhưng chịu kéo kém. Sắt thép được đưa vào bê tông (bê tông cốt thép) để gánh lấy lực kéo, giúp công trình không bị nứt gãy.
Định hình kiến trúc: Các kết cấu thép hình (H, I, U, V) cho phép tạo ra các nhịp lớn, không gian rộng mà bê tông cốt thép truyền thống khó làm được.
Liên kết: Sắt được dùng làm bulong, ốc vít, bản mã để liên kết các cấu kiện lại với nhau thành một khối thống nhất.

Ứng dụng của sắt

Sắt hiện diện trong mọi ngóc ngách của đời sống xã hội.

Trong cuộc sống hàng ngày:

Chúng ta bắt gặp sắt ở các vật dụng quen thuộc như dao, kéo, kệ sắt, móc treo quần áo, khung cửa sổ, cửa cổng, bàn ghế, cầu thang… cho đến các thiết bị gia dụng như vỏ máy giặt, tủ lạnh.

Ứng dụng trong hàng hải:

Với độ bền cao, sắt thép là vật liệu chính để đóng vỏ tàu biển, container chở hàng, giàn khoan dầu khí và các công trình cảng biển chịu tải trọng lớn.

Ứng dụng trong xây dựng:

Đây là lĩnh vực tiêu thụ sắt lớn nhất:

Sắt xây dựng (Rebar): Cốt thép cho móng, dầm, cột, sàn.
Thép hình: Khung nhà xưởng tiền chế, cầu đường.
Tôn lợp: Mái nhà, vách ngăn.
Giàn giáo: Hệ thống hỗ trợ thi công an toàn.

Trong lĩnh vực y sinh:

Ít ai biết rằng sắt cũng quan trọng với cơ thể. Sắt là thành phần của Hemoglobin trong máu giúp vận chuyển oxy. Ngoài ra, thép không gỉ được dùng làm dao mổ, dụng cụ y tế, và các loại đinh vít cố định xương.

Một vài ứng dụng khác:

Giao thông: Đường ray xe lửa, khung gầm ô tô, xe máy.
Năng lượng: Cột điện cao thế, tuabin gió.
Quốc phòng: Xe tăng, vũ khí, tàu chiến.

Ứng dụng của sắt thép trong xây dựng nhà tiền chế. — Sắt thép là vật liệu chủ đạo trong các công trình nhà xưởng công nghiệp.

Những lưu ý khi mua và sử dụng sắt/thép

Để đảm bảo chất lượng công trình và tối ưu chi phí, Thiên Phú xin chia sẻ những kinh nghiệm thực tế khi mua và sử dụng sắt thép.

Kiểm tra nguồn gốc (CO/CQ): Luôn yêu cầu nhà cung cấp xuất trình chứng chỉ xuất xưởng (CO) và chứng chỉ chất lượng (CQ). Ưu tiên các thương hiệu uy tín như Hòa Phát, Hoa Sen, Pomina, Việt Nhật.
Kiểm tra trọng lượng thực tế: Sắt thép trên thị trường có loại “đủ” và loại “âm”.
Bảo quản đúng cách: Sắt rất dễ bị gỉ sét. Cần kê cao cách mặt đất ít nhất 10-15cm, che chắn bạt kín nếu để ngoài trời.
Lựa chọn đơn vị cung cấp uy tín: Chọn các đại lý cấp 1 như Thiên Phú để đảm bảo giá gốc, hàng chính hãng và được hỗ trợ vận chuyển tận nơi.

Hiểu rõ khối lượng riêng của sắt là bao nhiêu và cách tính toán không chỉ giúp bạn trở thành người mua hàng thông thái mà còn đảm bảo sự an toàn bền vững cho mọi công trình.

Nếu bạn cần tư vấn thêm về các loại sắt thép xây dựng, đừng ngần ngại liên hệ với Thiên Phú để được hỗ trợ 24/7.

CÔNG TY CỔ PHẦN CƠ KHÍ XÂY DỰNG THIÊN PHÚ

Hotline: 0934.842.468
Website: https://giangiaoviet.com/
Địa chỉ: 230 Tô Ký, Xã Đông Thạnh, TPHCM.

5/5 - (1 bình chọn)

Phan Thiện

Mr. Phan Lê Hoài Thiện là quản trị viên và biên tập viên của website giangiaoviet.com. Anh chuyên cung cấp các kiến thức về giàn giáo xây dựng, cốp pha xây dựng và các công nghệ mới trong thi công xây dựng.

Xem thêm: