يبدأ حساب وزن الفولاذ الإنشائي بدقة من خاصية المقطع الصحيحة، وليس من تقدير بصري للحجم. فقد يكون للكمرة التي تبدو مشابهة لكمرة أخرى سُمك مختلف للجِسر، أو سُمك مختلف للأجنحة، أو نصف قطر جذر مختلف، أو كتلة مختلفة لكل متر. وتنطبق المشكلة نفسها على القنوات والزوايا والمقاطع المجوفة والألواح والأعضاء المركبة. للحصول على حصر مواد موثوق، استخدم تسمية المقطع الفعلية والمعيار البُعدي الحاكم، ثم حافظ على اتساق أساس الحساب من أول بند حتى تخطيط الشحن.

بالنسبة للفولاذ الإنشائي الكربوني، تبلغ الكثافة المستخدمة عادةً 7,850 kg/m³. وهذه كثافة للحساب وليست بديلاً عن شهادة المصنع أو كتلة المقطع المنشورة. وهي توفر أساساً موثوقاً لتقدير الأشكال المصمتة عند معرفة أبعاد المقطع العرضي بدقة. ينبغي إعطاء الأولوية للأوزان الوحدوية المنشورة عند توفر جدول مقاطع قياسي، لأن هذه القيم تراعي الهندسة الكاملة للمقطع المدرفل.

ابدأ بمعادلة الوزن المطابقة للشكل

المعادلة العامة هي:

الوزن (kg) = الحجم (m³) × الكثافة (kg/m³)

يُحسب الحجم بضرب مساحة المقطع العرضي للفولاذ في طوله. وعند إدخال الأبعاد بالمليمتر، يكون تحويل الوحدات موضعاً تصبح فيه كثير من حصر الكميات غير دقيقة. والصيغة العملية للمعادلة هي:

الوزن (kg) = مساحة المقطع العرضي (mm²) × الطول (m) × 0.00785

يحوّل المعامل 0.00785 المليمترات المربعة والأمتار إلى كيلوجرامات باستخدام كثافة قدرها 7,850 kg/m³. ولمنتجات الألواح، حيث يُعطى العرض والطول والسُمك جميعها بالمليمتر، استخدم:

الوزن (kg) = العرض (mm) × الطول (mm) × السُمك (mm) × 0.00000785

لوح بأبعاد 2,000 mm × 6,000 mm وبسُمك 12 mm له وزن محسوب قدره 1,130.4 kg. والحساب هو 2,000 × 6,000 × 12 × 0.00000785. تمثل النتيجة اللوح المستطيل البسيط قبل الثقوب أو الشطفات أو الفتحات المفرغة أو عمليات التصنيع الأخرى.

استخدم الكتلة المنشورة للمقاطع المدرفلة كلما أمكن

بالنسبة للكمـرات I والكمـرات H والقنوات والسكك والزوايا والمقاطع المجوفة المستطيلة أو الدائرية، فإن أسرع طريقة يمكن تبريرها عادةً هي:

الوزن الإجمالي = الكتلة المنشورة لكل متر × طول القطع × الكمية

إذا كانت قناة مدرجة بكتلة 24.5 kg/m وكان طول كل عضو 7.2 m، فإن وزن القطعة الواحدة هو 176.4 kg قبل بدلات التصنيع. وتزن عشر قطع متطابقة 1,764 kg. الحساب بسيط، لكن يجب أن تكون تسمية المقطع كاملة. فالعمق الاسمي وحده لا يكفي لتحديد كمرة أو قناة. وقد تتضمن التسمية سلسلة كتلة، أو عرض جناح، أو سُمك جدار، أو مرجع معيار وطني يميز بين المقاطع ذات الأبعاد الكلية المتشابهة.

لا تحسب مقطع I باعتباره ثلاثة مستطيلات إلا إذا لم تتوفر كتلة مقطع موثوقة. فالمقاطع المدرفلة تتضمن تقويسات وتدرجات وسماحات أبعاد لا يلتقطها الرسم المبسط. التقريب المستطيل مفيد لتقدير أولي تقريبي، لكن لا ينبغي استخدامه في أمر شراء أو خطة تحميل للنقل دون مطابقة.

الحساب القائم على المساحة للمقاطع البسيطة

القضبان المسطحة والشرائح والقضبان المربعة والألواح البسيطة مباشرة الحساب لأن مساحتها قابلة للقياس مباشرة. بالنسبة للقضيب المسطح، اضرب العرض في السُمك للحصول على المساحة، ثم اضرب في الطول و0.00785. قضيب مسطح بأبعاد 100 mm × 10 mm مساحته 1,000 mm²، ولذلك يزن كل متر 7.85 kg.

بالنسبة للقضيب الدائري المصمت، احسب المساحة أولاً:

المساحة (mm²) = π × d² ÷ 4

قضيب دائري بقطر 30 mm له مساحة تقارب 706.9 mm². وعند طول 4 m، يكون وزنه المحسوب نحو 22.2 kg. يجب أن يكون القطر هو القطر المطلوب فعلياً؛ إذ إن استبدال مقاس أنبوب اسمي بقطر خارجي مقاس ينتج عنه نتيجة خاطئة.

تتطلب المقاطع المجوفة المربعة والمستطيلة مزيداً من العناية. فمساحة الفولاذ فيها هي المستطيل الخارجي ناقص الفراغ الداخلي. للمقطع المجوف المستطيل:

المساحة = B × H − (B − 2t) × (H − 2t)

حيث إن B هو العرض الخارجي، وH هو الارتفاع الخارجي، وt هو سُمك الجدار. هذه الصيغة المبسطة مناسبة للتقدير، لكن المقاطع المجوفة المشكلة لها أنصاف أقطار عند الزوايا. وتبقى قيم kg/m المنشورة مفضلة لحصر الكميات النهائي.

غالباً ما يكون الطول المصدر الخفي لخطأ الوزن

كتلة المقطع ليست سوى نصف الحساب. يجب أن يتوافق الطول المستخدم في الضرب مع غرض حصر الكميات. فقد يوضح الرسم التصميمي بُعداً من مركز إلى مركز، أو طول العضو النهائي، أو بُعد التركيب. وهذه ليست قابلة للتبادل.

في الوصلة المثبتة بالبراغي، قد ينتهي العضو الفولاذي عند صفيحة وصلة بدلاً من خط الشبكة. وفي وصلة كمرة بعمود ملحومة، قد يتحكم في طول القطع تفاصيل الورشة أو أبعاد التشكيل أو ترتيب الارتكاز الفعلي. تحتاج الأعضاء المائلة إلى طولها القطري الحقيقي بدلاً من بُعد أفقي في المخطط. فامتداد 6 m بزاوية ليس عضواً بطول 6 m إلا إذا نص الرسم صراحةً على الطول المائل.

افصل الجدول إلى حقلين للطول على الأقل عند وجود أعمال تصنيع: الطول الصافي النهائي وطول المخزون أو التوريد. يدعم الطول الصافي وزن الفولاذ المركب. ويدعم طول المخزون الشراء وتحسين القطع. وقد يؤدي دمجهما إلى إخفاء القصاصات وينتج حصر كميات يبدو صحيحاً حسب عدد الأعضاء لكنه لا يمثل المواد المطلوبة.

ميّز بين وزن المادة ووزن الجزء المصنّع

نادراً ما يبقى وزن الفولاذ المشترى ووزن المكوّن المركب متطابقين. ينبغي أن يوضح حصر الكميات أيهما يورده. يبدأ وزن المادة عادةً بأطوال المقاطع الكاملة والألواح والقضبان. أما الوزن المصنّع فيعكس العمليات التي تزيل الفولاذ أو تضيفه.

• تزيل الثقوب والفتحات المستطيلة مادةً. قد يكون وزنها صغيراً لكل ثقب، لكن أنماط الوصلات المتكررة عبر العديد من الأعضاء قد تجعل الفرق ملحوظاً.
• الفتحات المفرغة والتشكيلات والشقوق ينبغي خصمها عندما تكون هناك حاجة إلى الوزن النهائي المصنّع لدراسات الرفع أو سجلات التجميع.
• معدن اللحام وصفائح التقوية وصفائح التدعيم وصفائح النهايات وصفائح القواعد تضيف وزناً، وينبغي إدراجها كبنود مستقلة بدلاً من استيعابها ضمن بند الكمرة.
• المعالجة السطحية يكون تأثيرها محدوداً عموماً على الكتلة الإجمالية، لكن لا ينبغي الخلط بينها وبين سُمك الفولاذ أو استخدامها لتعديل وزن المقطع.

لا تخصم كل ثقب مثقوب من تقدير التوريد المبكر. فلا بد من شراء مادة المخزون قبل عمل الثقوب. وعلى العكس، يمكن أن يؤدي إغفال فتحات كبيرة في الجِسر عند حساب الرفع إلى بيان وزن الرفع الفعلي بصورة خاطئة. يحدد غرض الحساب ما إذا كان الخصم مفيداً.

تحتاج الزوايا والقنوات والأعضاء المركبة إلى تحكم على مستوى المقطع

كثيراً ما يُحسب فولاذ الزوايا بشكل خاطئ بجمع مستطيلي الضلعين دون طرح مربع الزاوية المتداخل. فهذه الطريقة تحسب المادة مرتين عند الكعب. يمكن أن يستخدم التقدير المبسط للزاوية متساوية الأضلاع:

المساحة ≈ t × (a + b − t)

حيث إن a وb طولا الضلعين وt هو السُمك. لا تمثل النتيجة بالكامل نصف قطر الجذر المدرفل، لذا يُفضل استخدامها للأعمال الأولية. وتكون الكتلة الوحدوية المحددة من جدول المعيار ذي الصلة أكثر موثوقية للكميات المعتمدة.

تطرح القنوات مسألة أخرى: لا يغير الاتجاه الوزن، لكنه قد يغير كيفية قياس الكمية في الرسم. زوج من القنوات الموضوعتين ظهراً لظهر هو مقطعان منفصلان، حتى عند إظهارهما كعمود مركب واحد. احسب كل مكوّن وطوله وصفائح وصله والفواصل واللحامات. تجنب إسناد كتلة تقديرية واحدة للتجميعة المكتملة ما لم تُحسب من قائمة مواد مفصلة.

ينبغي تفكيك الجوائز المركبة إلى ألواح ومكوّنات مدرفلة. احسب ألواح الجِسر من ارتفاعها وسُمكها الفعليين، واحسب ألواح الأجنحة بصورة منفصلة، ثم أضف الحواجز وصفائح التدعيم وصفائح الوصل ومواد الربط. كما تسهّل هذه الطريقة التحكم في المراجعات: فتعديل عرض الجناح يؤثر في معادلة واحدة بدلاً من إعادة بناء تقدير كامل.

تتطلب ركائز الصفائح أساس كمية مختلفاً

غالباً ما يُعبّر عن حصر كميات ركائز الصفائح بالمتر المربع من الجدار، أو أطنان الفولاذ، أو عدد الركائز، أو أمتار الجدار المركب. ويجيب كل أساس عن سؤال مختلف. يتحكم العرض الفعّال للتغطية والطول المركب في الجدار الاستنادي المستمر، بينما يتحكم وزن الشراء في كتلة المقطع لكل متر وطول الركيزة الفعلي.

بالنسبة للركيزة على شكل U، تأكد أولاً مما إذا كانت الكتلة المنشورة مذكورة لكل متر طولي من ركيزة واحدة أو لكل متر مربع من الجدار المركب. لا يمكن استبدال هذه القيم دون استخدام العرض الفعّال. كما تؤثر الأقفال المتشابكة في هندسة الجدار: فقد يختلف العرض المادي للمقطع عن عرض التغطية الفعّال بعد التعشيق. وعندما يتضمن جدار استنادي أو جدار حاجز للمياه أعماق تثبيت متغيرة، احسب الركائز حسب مجموعة الطول بدلاً من تطبيق طول متوسط واحد على الخط كله.

لذلك ينبغي أن تحدد مواصفة ركيزة صفائح فولاذية مدرفلة على الساخن مقطع U ودرجة الفولاذ وترتيب الأقفال المتشابكة والعرض الفعّال والأطوال الفردية قبل حساب الوزن. تستحق الركائز الطويلة اهتماماً خاصاً لأن خطأ صغيراً في الكتلة لكل متر يتضاعف عبر طول كبير. وقد تظل مساحة الجدار المركب دون تغيير، بينما يتغير إجمالي الحمولة بالطن بشكل ملموس عند تغير مناسيب الطرف أو أطوال الركائز أو اختيار المقطع.

أنشئ حصر كميات يمكن تدقيقه

ينبغي أن يسمح جدول الوزن القابل للاستخدام لمراجع آخر بتتبع كل إجمالي إلى رسم أو جدول مقاطع أو حساب. يحتاج كل بند عادةً إلى رمز البند وتسمية المقطع ودرجة المادة عند الاقتضاء والكتلة الوحدوية وطول القطع والكمية والإجمالي المحسوب. أضف مرجعاً واضحاً لمراجعة الرسم واذكر ما إذا كانت الأبعاد أطوالاً صافية مصنّعة أو أطوال مخزون.

افصل البنود غير المتشابهة. فاللوح بسُمك 10 mm، والقضيب المسطح بسُمك 10 mm، وسُمك الجِسر 10 mm ليست كميات متكافئة حتى إن تطابق سُمكها الاسمي. وبالمثل، لا تدمج الكمرات من معايير مختلفة لأن تسمياتها تبدو متشابهة. إذ ترتبط الكتلة لكل متر بهندسة المقطع التي يحددها ذلك المعيار.

عند وصول مراجعة للرسم، قارن التغييرات على مستوى البند: حجم المقطع، والطول، والكمية، وسُمك المادة، وفولاذ الوصلات المضاف. يمكن لمقارنة إجمالي الحمولة بالطن وحدها أن تخفي انخفاضاً في منطقة يحجب زيادة كبيرة في منطقة أخرى. وهذا مهم بصفة خاصة عندما يغير المخطط المعدل عدد الأعضاء وأطوالها معاً.

إخفاقات حساب شائعة تشوه الإجماليات

الخطأ الأكثر تكراراً هو خلط الوحدات. فالطول بالمليمتر معادلة مخصصة للأمتار ينتج عنه قيمة خاطئة بعامل 1,000. والخطأ المتكرر الثاني هو استخدام السُمك الاسمي بعد تشكيل المقطع بشكل متدرج أو تشكيله أو درفلته إلى شكل ذي أنصاف أقطار. والثالث هو تطبيق كثافة واحدة على مكوّن غير فولاذي مشمول في تجميعة، مثل حشوات الخشب أو حشوة الخرسانة أو نظام تثبيت محدد بشكل منفصل.

ومن الأساليب الضعيفة الأخرى تقريب كل بند قبل ضربه في الكمية. فقد يكون الفرق غير مهم لعضو واحد. لكن التقريب المبكر يتراكم عبر المكوّنات الصغيرة المتكررة. احتفظ بدقة عشرية مناسبة في الكتلة الوحدوية وحسابات البنود، ثم قرّب الإجمالي النهائي المبلّغ عنه وفقاً لاتفاقية إعداد التقارير الخاصة بالمشروع.

وأخيراً، ميّز بين الوزن المحسوب ووزن التسليم. قد يعكس وزن التسليم سماحات المصنع وأطوال القطع الفعلية والملحقات المجمعة وطريقة الوزن المستخدمة عند الإرسال. يظل الرقم المحسوب ضرورياً للتقدير والتخطيط، لكن ينبغي تسميته محسوباً بدلاً من تقديمه كبديل لسجل ميزان معتمد.

إن حساب وزن الفولاذ الإنشائي السليم قابل للتتبع ومتسق من حيث الأبعاد ومرتبط بالمقطع الفعلي بدلاً من شكل تقريبي. وبمجرد تحديد مصدر المقطع وأساس الطول ونطاق التصنيع، تصبح العمليات الحسابية روتينية ويصبح تعديل حصر المواد أسهل بكثير دون فقدان السيطرة على الإجمالي.