حديد التسليح: أنواعه، مقاساته، واستخداماته في الخرسانة. 

حديد التسليح هو مادة أساسية وحيوية في مجال الهندسة المدنية والإنشاءات. يُستخدم هذا النوع من الحديد اللين والقوي لتعزيز الخرسانة وجعلها أكثر قوة وصلابة. في هذا المقال، سنتعرف على أنواع حديد التسليح المختلفة وسبب استخدامه في الخرسانة وبعض الاختبارات التي يتم تطبيقها للتحقق من جودة الحديد وانواعه والمقاسات المستخدمة

حديد التسليح

ما هو حديد التسليح؟ 

حديد التسليح هو نوع من الحديد الطري قابل للانحناء والمقاوم للصدأ يُستخدم لتعزيز الخرسانة وجعلها أكثر قوة ومتانة. يُعد حديد التسليح مادة أساسية في صناعة الإنشاءات حيث يتم وضعه داخل القوالب المستخدمة لصب الخرسانة قبل أن تجف وتصبح صلبة. وبمجرد أن تجف الخرسانة وتصبح قوية، يعمل حديد التسليح على تحمل الانحناءات الخرسانة والأحمال الهيكلية المختلفة. 

ما هي كثافة الحديد؟

كثافة حديد التسليح تعتمد على نوع الحديد وتتراوح قيمتها عادة بين 7,750 كيلوجرام/متر مكعب (7.75 جم/سم مكعب) إلى 7,870 كيلوجرام/متر مكعب (7.87 جم/سم مكعب). وبشكل أكثر تحديداً، يمكن اعتبار متوسط كثافة حديد التسليح تقريبًا 7,850 كيلوجرام/متر مكعب (7.85 جم/سم مكعب).

قيمة الكثافة هذه تشير إلى كمية الكتلة التي يحتوي عليها حديد التسليح في وحدة الحجم، وتُعبر عادة بالوحدة الدولية (كيلوجرام/متر مكعب) أو بالوحدة القديمة (جم/سم مكعب).

يُستخدم عادة القيمة التقريبية لكثافة حديد التسليح في الحسابات الهندسية وتصميم الهياكل والمنشآت التي تستخدم فيها حديد التسليح كمادة بنائية.

انواع حديد التسليح الشائعة:

يعتمد مقدار تحمل كل نوع من أنواع حديد التسليح على الدرجة والمواصفات الفنية لكل نوع، ويتم تحديد الحمولة المسموح بها بناءً على قوة وخواص المادة. إليك مقدار تحمل تقديري لبعض أنواع انواع حديد التسليح الشائعة: 

1.  حديد التسليح الناعم (Mild Steel Rebar): يعتبر الأضعف بين أنواع حديد التسليح، ويقدر تحمله حوالي 250 إلى 300 ميجاباسكال (MPa) للخرسانة المسلحة. 
   

   

   حديد التسليح الناعم 

   
   
2.  حديد التسليح المدرفل او مبزر (Deformed Mild Steel Rebar): يتمتع بمقاومة أعلى من حديد التسليح الناعم، ويمكن أن يكون تحمله حوالي 400 إلى 600 ميجاباسكال (MPa) للخرسانة المسلحة. 

   

   حديد التسليح المدرفل او مبزر

   
   
3.  حديد التسليح العالي القوة (High-Strength Reinforcing Steel): يتمتع بقوة عالية وتحمل أكبر من الأنواع الأخرى، وقد يتراوح تحمله بين 600 إلى 800 ميجاباسكال (MPa) للخرسانة المسلحة. 
4.  حديد التسليح المقاوم للتآكل (Corrosion-Resistant Rebar): يعتمد تحمله على نوع المادة المستخدمة في طلائه المقاوم للتآكل، وقد يكون تحمله مماثلًا لحديد التسليح المدرفل باللحمة اللوحية. 
5.  حديد التسليح الفولاذي المقوى بالألياف (Fiber-Reinforced Polymer Rebar): يتمتع بقوة عالية وخفة الوزن، وقد يكون تحمله مشابهًا لحديد التسليح العالي القوة. 

يجب مراعاة أن هذه القيم تقديرية وقد تختلف بناءً على المواصفات الفنية المحددة لكل نوع من حديد التسليح وكذلك على الشروط المحيطة وطريقة الاستخدام. من المهم دائمًا التأكد من مطابقة حديد التسليح المستخدم للمعايير والمواصفات اللازمة للمشروع المعني. 

مقاسات أقطار وأوزان حديد التسليح

حديد التسليح يأتي بمختلف المقاسات والأقطار، وتختلف هذه المقاسات حسب استخداماته في المشروعات الهندسية. فيما يلي بعض المقاسات الشائعة لحديد التسليح:

1. قطر 6 ملم: يزن حوالي 0.222 كيلوجرام/متر.
2. قطر 8 ملم: يزن حوالي 0.395 كيلوجرام/متر.
3. قطر 10 ملم: يزن حوالي 0.617 كيلوجرام/متر.
4. قطر 12 ملم: يزن حوالي 0.888 كيلوجرام/متر.
5. قطر 14 ملم: يزن حوالي 1.21 كيلوجرام/متر.
6. قطر 16 ملم: يزن حوالي 1.58 كيلوجرام/متر.
7. قطر 18 ملم: يزن حوالي 2.00 كيلوجرام/متر.
8. قطر 20 ملم: يزن حوالي 2.47 كيلوجرام/متر.
9. قطر 22 ملم: يزن حوالي 2.98 كيلوجرام/متر.
10. قطر 25 ملم: يزن حوالي 3.85 كيلوجرام/متر.
11. قطر 28 ملم: يزن حوالي 4.83 كيلوجرام/متر.
12. قطر 32 ملم: يزن حوالي 6.31 كيلوجرام/متر.
13. قطر 36 ملم: يزن حوالي 7.99 كيلوجرام/متر.
14. قطر 40 ملم: يزن حوالي 9.87 كيلوجرام/متر.
15. قطر 50 ملم: يزن حوالي 15.41 كيلوجرام/متر.

تختلف هذه المقاسات والأقطار حسب متطلبات التصميم الهندسي والاستخدام المحدد في المبنى أو الهيكل. يتم استخدام حديد التسليح بشكل أساسي لتعزيز الخرسانة وتحسين قدرتها على تحمل الأحمال المختلفة. وتتطلب المشاريع الكبيرة والمباني الضخمة استخدام مقاسات أكبر من حديد التسليح لضمان تحقيق القوة والمتانة اللازمة.

كيفية التفريق بين مقاسات حديد التسليح ؟

اقطار ومقاسات حديد التسليح

يمكن اتباع الخطوات التالية:

1.  قراءة العلامات: يتم وضع علامات على حديد التسليح تدل على مقاسه. عادةً ما تكون هذه العلامات محفورة على السطح الخارجي للحديد. قد تشمل العلامات الأرقام والحروف التي تعبر عن المقاس والمواصفات الفنية.
2.  القطر الخارجي: يمكن قياس قطر الحديد التسليح باستخدام مسطرة أو شريط قياس. يُمكن التفريق بين المقاسات من خلال قياس قطر الحديد ومقارنته بالمقاسات المعروفة.
3.  اللون: في بعض الأحيان، يُلون حديد التسليح بألوان مختلفة للتفريق بين المقاسات. قد تكون هناك تعاريف لألوان محددة ترمز إلى مقاسات معينة.
4.  الوزن: قد يكون هناك فرق في الوزن بين مقاسات مختلفة من حديد التسليح. يمكن استخدام ميزان لقياس الوزن والتفريق بين المقاسات على أساس الوزن المعروف لكل مقاس.
5.  المواصفات الفنية: يمكن الاستناد إلى المواصفات الفنية واللوائح المعتمدة للبلد المعني لتحديد المقاسات المسموح بها والتفريق بينها.

من الأهمية بمكان التحقق من المقاسات المحددة لحديد التسليح قبل استخدامه في المشروع لضمان توافقه مع متطلبات التصميم والاحتياجات الهندسية.

ما سبب استخدام الحديد في الخرسانة؟

• يتم استخدام حديد التسليح في الخرسانة لأن الخرسانة بذاتها جيدة في تحمل قوة الضغط عليها وضعيفة في تحمل قوة الشد. 
• حديد التسليح يعمل كعنصر تعزيز داخل الخرسانة ليكون لديها مقاومة أكبر للقوى التي تؤثر عليها.
• حيث يوضع الحديد بشكل عام في الخرسانة في المناطق المعرض لقوى الشد مثل الكمرات حيث يكون عدد اسياخ الحديد اكبر في مناطق الشد. 

ما هي اختبارات حديد التسليح؟

هناك العديد من الاختبارات التي يتم إجراؤها على حديد التسليح للتحقق من جودته وملائمته للاستخدام في المشاريع الهندسية. من بين هذه الاختبارات: 

1.  اختبار الشد (Tensile Test): يتم هذا الاختبار لقياس مقاومة حديد التسليح للشد. يتم سحب عينة من حديد التسليح وتطبيق قوة شد عليها حتى يحدث الانهيار. يتم قياس القوة المطلوبة للانهيار واحتساب مقاومة حديد التسليح بناءً على ذلك. 
2.  اختبار الانحناء (Bend Test): يتم هذا الاختبار لتقييم قابلية حديد التسليح للانحناء دون الانهيار. يتم تطبيق قوة على عينة من حديد التسليح لانحنائها بزوايا محددة ويتم ملاحظة سلوك الحديد أثناء الانحناء. 
3.  اختبار التأكسد (Corrosion Test): يتم هذا الاختبار للتحقق من مقاومة حديد التسليح للتآكل. يتم وضع عينات من حديد التسليح في بيئة رطبة أو مالحة لفترة زمنية محددة ويتم مراقبة التغيرات التي تحدث على الحديد. 
4.  اختبار الانضغاط (Compression Test): يتم هذا الاختبار لتحديد مقاومة حديد التسليح للضغط. يتم وضع عينة من حديد التسليح بين مسطرتين وتطبيق قوة ضاغطة عليها حتى يحدث الانهيار. 
5.  اختبار الانكسار (Fracture Test): يتم هذا الاختبار لدراسة نمط الكسر في حديد التسليح وتحديد الأسباب المحتملة للفشل. 

تلك هي بعض الاختبارات الهامة التي يتم إجراؤها على حديد التسليح للتأكد من جودته وتحديد قدرته على تحمل القوى المختلفة في المشاريع الهندسية. يتم اختيار الاختبارات المناسبة وفقًا لمتطلبات ومواصفات المشروع والمعايير الفنية المعتمدة.

ما سبب استخدام الحديد في الكمرات او الأحزمة؟

استخدام الحديد في الكمرات يعزز قوتها ويساعد على تحمل الشد وتوزيع القوى بالتساوي، مما يقلل من التشققات ويزيد من متانتها وقدرتها على التحمل لفترات طويلة.

ماسبب استخدام الحديد في الاعمدة؟

استخدام الحديد في الأعمدة يعود لقوته في تحمل الأحمال وتوزيعها بالتساوي، ويحسن من متانتها ويجعلها أكثر اقتصادية ومرونة في التصميم المعماري كما ويقلل من مساحة قطاع العمود ويساعد على تحمل الزلازل والرياح المؤثرعلى العمود.

في الختام 

باختصار، حديد التسليح يعتبر مادة حيوية في الهندسة المدنية والإنشاءات، حيث يلعب دورًا أساسيًا في تعزيز الخرسانة وجعلها أكثر قوة ومتانة. يتوفر حديد التسليح بأنواع مختلفة تتناسب مع متطلبات المشروعات والهياكل المختلفة. يُعتبر استخدام الحديد المناسب وتطبيق الاختبارات للتحقق من جودته أمرًا أساسيًا لضمان استدامة المنشآت وتحقيق الأداء المثلى. تُعتبر تفاصيل الحديد التي تمت الإشارة إليها في المقال، مثل الأنواع والمقاسات والاختبارات، من العوامل الحاسمة التي يجب مراعاتها أثناء التخطيط والتصميم وتنفيذ المشروعات. بالاعتماد على الحديد المناسب واستخدامه بطريقة صحيحة، يمكن تحقيق بناء متين وآمن يستمر على مر الزمن.

تعديل المقال