سقفهای قوسی
اوج استفاده از این هنر و به کارگیری قوسها و گنبدها، به دوران ساسانیان میرسد. در این دوره بناها با ایوانهای بلند و پوششهای گنبدی کوتاه و بلند و با مهارت خاص معماران آن زمان ساخته میشد. از نمونههای بارز بناهای این دوره میتوان طاق بسیار عظیم کسری(ایوان مدائن) را در تیسفون نام برد.
امروزه، در معماری جدید، به کارگیری شیوههای معماری سنتی هم چنان رونق داشته و از انواع آن در ساخت نماهای بیرونی، نعل درگاه بالای درها و پنجرهها، ایوان ورودی مساجد و شبستانها و … استفاده میشود.
عملکرد قوسها در مقابل نیروی وارده
برای پوشش دادن نعل درگاهها با دهانههای کم یا زیاد و پوشش سقفها در شکل و فرمهای مختلف از قوسها استفاده میشود. چنانچه بر قوسها، نیروی فشاری، وارد شود، این نیرو از تیزهی قوس به پایهی دو طرف قوسها منتقل میشود. این نیرو که حاصل وزن تیر و دیواره بر روی قوسها است، در محل تکیهگاه به دو مؤلفهی افقی و قائم تجزیه شده، این دو نیرو که از نیروی اصلی منشعب شدهاند از طریق دیوار و ستونهای جانبی به زمین منتقل میشود.
بنابراین زملا است که در ساختن تکیهگاه، نهایت دقت به عمل آمده تا رانش قوس بر تکیهگاهها و ستونها اثر نگذارد.
انواع قوسها
قوسها براساس شکل آن تقسیم میشوند، هر یک ازاین قوسها با توجه به نیروی فشاری وارد برآن تقسیمات هندسی و بنا به محلهای حساس در قوس به سه دستهی کلی تقسیم میشوند.
قوسهای مدور
از این قوسها در تحمل نیروی فشاری و هم چنین نعل درگاههای آجری در و پنجرهها و … ، به صورت قوسهای تزیینی استفاده میکنند.
قوسهای تیز
این نوع قوسها دارای ظرفیت باربری بیشتری نسبت به قوسهای نیم دایرهای بوده و در پوشش گنبدها نیز کاربرد دارد. از این قوسها در کارهای تزیینی، مانند رسمی بندی و یزدی بندی به کار میرود.
قوسهاى تزیینى
این نوع قوسها بیشتر جنبهی تزیینی داشته و قابلیت باربری آن کم است. این نوع قوسها در نماسازی و نعل درگاه، کاربرد فراوان دارد.
قوس تخت لنتو
قوس تخت یا مستقیم برای پوششهایی با نیروی فشاری کم و در دهانههای زیر یک متر ساخته میشود. این قوس بدون خیز است و نمای زیرقوس با ستونهای دو طرف در محل تکیه گاه، زاویهی ۹۰ درجه میسازد. این نوع قوس از نوع قوسهای تزیینی است.
پس از این که ستون، با ارتفاع لازم ساخته شد، برای قرارگیری قوس و اتصال آن بر روی دو ستون، باید به اندازهی نصف رج از هر طرف، جای خالی باقی بماند. جهت مهار کردن قوس نیز میتوان، در وسط قوس از پروفیل یا چوب گرد مقاوم استفاده نمود. در حین انجام کار نیز باید لبهی پایینی و لبهی بالایی قوس را ریسمانکاری نمود، تا قوس کاملاً صاف اجرا شود.
ارتفاع قوس تیز متغیر است و برحسب ارتفاع خود دارای خصوصیاتی خاص دارد. این قوسها به طور کلی به سه دسته تقسیم میشوند.
قوسهاى تیز با ارتفاع زیاد
این قوسها به قوسهای شاخ بزی معروفند. این قوسها به علت ارتفاع زیاد در برابر نیرو، مقاومت زیادی دارد و به علت تیز بودن شانهها، نیروی فشاری به راحتی به ستونها منتقل میشود.
قوسهاى تیز با ارتفاع متوسط
این قوسها به قوسهای شاه عباسی معروفند. این قوسها دارای قدرت باربری بسیار خوبی است و هم به عنوان قوسهای تزیینی مورد استفاده قرار میگیرد. از این نوع قوس بسیار در بناهای سنتی استفاده شده است.
قوس تیز کند
این قوس دارای ارتفاع کمی است و زیاد در برابر نیروهای فشاری مقاوم نبوده و بیشتر به عنوان قوس تزیینی به کار میرود.
موارد دیگر
انواع دیگر از قوسهای تیز نیزموجود است که هم باربر بوده و هم در تزیین از آنها استفاده میشود. مانند قوسهای سه قسمت، پنج و هفت تند، قوس مربع، قوسهای چیدری، پنج قسمت، هشت قسمت و….
مصالح مورد استفاده در ساخت قوسها
در ساخت سازهی قوسها از دو گروه عمده از مصالح استفاده میشود.
- مصالح سنگین مانند سنگ و آجر
- مصالح سبک مانند چوب مصالح سنگین دارای سختی و مقاومت بالاست، اما انعطاف پذیری پایینی از مقاومت دارد. اما مصالح سبک سنتی دارای حالت ارتجاعی بوده و نسبتاً کششی بالایی نیز برخوردار است.
در معماری سنتی ایران، به خصوص در سازهی قوسها از مصالح سنگین فراوان استفاده شده و از چوب به عنوان عنصری کمکی، جهت تقویت مقاومت سازه در برابر کشش و عاملی برای ایستایی بنا استفاده شده است.
آجر از مصالح سنگین به عنوان اصلیترین مصالح معماری سنتی کاربرد فراوان دارد. قابلیت فیزیکی و فنی و هم چنین کارایی و شکل و رنگ آن، از خواص مهم این مادهی ساختمانی است.
سنگ نیز از گروه معماری مصالح سنگین به عنوان عنصر کمکی و تزیینی در قوسها کاربرد دارد. البته از این نوع طاقها به ندرت در گوشه و کنار ایران یافت میشود.
چوب به لحاظ دارا بودن مقاومت کششی بالا، در سازههای طاقی مثل قوسها و گنبدها، به عنوان عامل رفع مسئلهی رانش مورد استفاده قرار میگیرد. به عنوان مثال در مسجد جامع اصفهان برای مهار قوسهای مختلف از این روش استفاده میشود.
ملاتها نیز به عنوان یک مادهی چسباننده نقش مهمی را در شکل گیری سازههای پیچیدهی طاقی ایفاء میکند. سازندگان سازههای طاقی از ملاتهای مختلفی مانند ملاتهای گچی و ملاتهای آهکی استفاده میکردند. تملاهای گچی را به دلیل چسبندگی بالا، گیرش سریع و استحکام اولیهی گچ در سازههای طاقی که در آن از قالبهای چوبی استفاده نشده، به کار میبرند.
از ملاتهای آهکی به دلیل مقاومت نهایی بالا در پایه ریزی پیها استفاده میشوند. از مهم ترین ملاتهای آهکی میتوان ملات ساروج را نام برد.
بررسی پایداری لرزهای قوسهای آجری ایرانی
سابقه استفاده از فرم سازهای قوس در ایران به هزاران سال میرسد. قوس از اجزای بنیادین در معماری ایران است. دیگر سیستمهای سازهای نظیر
طاق و گنبد از قوسها بدست آمده است. قوسها، طاقها و گنبدهای مصالح بنایی توجه و حیرت بسیاری از محققان را در طول قرنها برانگیخته و
امروزه مطالعات ویژهای در این زمینه در حال انجام است. این فرمها در بناهای تاریخی و خطوط ریلی و جادهای بسیاری از کشورهای دنیا قابل مشاهده است.
قوسها خطوطی منحنی هستند که معمولاً دهانه آنها بزرگتر از خیز آنها است. به طور کلی آنها را میتوان به سه دسته کلی طبقه بندی نمود.
- قوسهای مدور و مشابه آن
- قوسهای تیز (شاخ بزی)
- قوسهای تزیینی
تحقیقات زیادی در رابطه با پاسخ دینامیکی قوسهای بنایی درسراسر دنیا صورت گرفته است. معمولاً یک بنای آجری در ابتدا تحت وزن خود و سپس در حالت تغییر شکل یافته تحت نیروهای دیگر تحلیل میشود تا توزیع مجدد و پیچیده تنشها که ناشی از ساخت بنا و در نتیجه شکل گیری ترک است، در نظر گرفته شود. با اعمال کنشهای بیشتر (باد، زمین لرزه، .. ) بر روی سازه نهایی، امکان ارزیابی حاشیه واقعی ایمنی به وجود میآید که بسیار متفاوت از موردی است که با اعمال همان کنشها بر روی هندسه اولیه بدست میآید.
به طور کلی تحت بارهای ثقلی، افزایش خیز قوس موجب افزایش مؤلفه قائم نیروی پاطاق و کاهش نیروی رانش افقی میشود.
برای قوسهای تیزه دار بیشتر از قوسهای دایرهای و بیضوی است. همچنین زمان تناوب زیاد قوس سروک بیانگر سختی جانبی کم و جرم زیاد آن است. از میان قوسهای مختلف بیشترین و کمترین زمان تناوب به ترتیب مربوط به قوس سروکو سهمی شکل است که بیانگر میزان سختی زیاد قوس سهمی است.
برای دهانه و ضخامت یکسان در قوسهای مختلف ایرانی، قوس سهمی از نظر بارهای ثقلی وجانبی، باربری مناسبتری دارد و قوس سروک فاقد مقاومت کافی تحت وزن خودش و سربار وارده است. به طور کلی تحت بارهای ثقلی افزایش خیز قوس موجب کاهش نیروی رانش پاطاق و افزایش نیروی قائم پاطاق میشود. نیروی برآیند پاطاق قوس سهمی، تقریباً موازی خط مماس بر قوس در پاطاق که باعث میشود تنشهای کششی و فشاری در این ناحیه بحرانی به صورت یکنواخت باشد و ظرفیت باربری مقطع بطور بهینه استفاده میشود. پایداری استاتیکی قوسها تحت بار ثقلی از زیاد به کم به این ترتیب است.
قوس شاخ بزی، سهمی، دسته زنبیلی، دایرهای و چهار مرکزی.
همچنین پایداری لرزهای قوسها از زیاد به کم چنین بدست آمده است.
قوس سهمی، دسته زنبیلی، چهار مرکزی، شاخ بزی و دایرهای. موقعیت مکانی شروع ترکها درقوسهایی که دچار آسیب ناشی از بارگذاری لرزهای میشوند در وجه داخلی قوس است. برای قوسهای دایرهای و دسته زنبیلی محل ترک در وجه داخلی کلید طاق و در چهار مرکزی و شاخ بزی در وجه داخلی انتهای گیردار است.