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 تزيينى
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 تيز با ارتفاع زياد
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 تيز 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 تيز كند
این قوس دارای ارتفاع کمی است و زیاد در برابر نیروهای فشاری مقاوم نبوده و بیشتر به عنوان قوس تزیینی به کار می‌رود.
موارد ديگر
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 پايداری لرزهای قوسهای آجری ايرانی
سابقه استفاده از فرم سازهای قوس در ايران به هزاران سال می‌رسد. قوس از اجزای بنيادين در معماری ايران است. ديگر سيستمهای سازهای نظير
طاق و گنبد از قوسها بدست آمده است. قوسها، طاق‌ها و گنبدهای مصالح بنايی توجه و حيرت بسياری از محققان را در طول قرن‌ها برانگيخته و
امروزه مطالعات ويژه‌ای در اين زمينه در حال انجام است. اين فرم‌ها در بناهای تاريخی و خطوط ريلی و جاده‌ای بسياری از كشورهای دنيا قابل مشاهده است.
قوسها خطوطی منحنی هستند كه معمولاً دهانه آنها بزر‌گتر از خيز آنها است. به طور كلی آنها را می‌توان به سه دسته كلی طبقه بندی نمود.
- قوسهای مدور و مشابه آن
- قوسهای تيز (شاخ بزی)
- قوسهای تزيينی
تحقيقات زيادی در رابطه با پاسخ ديناميكی قوسهای بنايی درسراسر دنيا صورت گرفته است. معمولاً يك بنای آجری در ابتدا تحت وزن خود و سپس در حالت تغيير شكل يافته تحت نيروهای ديگر تحليل می‌شود تا توزيع مجدد و پيچيده تنش‌ها كه ناشی از ساخت بنا و در نتيجه شكل گيری ترك است، در نظر گرفته شود. با اعمال كنش‌های بيشتر (باد، زمين لرزه، .. ) بر روی سازه نهايی، امكان ارزيابی حاشيه واقعی ايمنی به وجود می‌آيد كه بسيار متفاوت از موردی است كه با اعمال همان كنش‌ها بر روی هندسه اوليه بدست می‌آيد.
به طور كلي تحت بارهای ثقلی، افزايش خيز قوس موجب افزايش مؤلفه قائم نيروی پاطاق و كاهش نيروی رانش افقی می‌شود.
برای قوسهای تيزه دار بيشتر از قوسهای دايرهای و بيضو‌ی است. همچنين زمان تناوب زياد قوس سروك بيانگر سختی جانبی كم و جرم زياد آن است. از ميان قوسهای مختلف بيشترين و كمترين زمان تناوب به ترتيب مربوط به قوس سروكو سهمی شكل است كه بيانگر ميزان سختی زياد قوس سهمی است.
برای دهانه و ضخامت يكسان در قوسهای مختلف ايرانی، قوس سهمی از نظر بارهای ثقلی وجانبی، باربری مناسبتری دارد و قوس سروك فاقد مقاومت كافی تحت وزن خودش و سربار وارده است. به طور كلی تحت بارهای ثقلی افزايش خيز قوس موجب كاهش نيروی رانش پاطاق و افزايش نيروی قائم پاطاق می‌شود. نيروی برآيند پاطاق قوس سهمی، تقريباً موازی خط مماس بر قوس در پاطاق كه باعث می‌شود تنش‌های كششی و فشاری در اين ناحيه بحرانی به صورت يكنواخت باشد و ظرفيت باربری مقطع بطور بهينه استفاده می‌شود. پايداری استاتيكی قوسها تحت بار ثقلی از زياد به كم به اين ترتيب است.
قوس شاخ بزی، سهمی، دسته زنبيلی، دايرهای و چهار مركزی.
همچنين پايداری لرزهای قوسها از زياد به كم چنين بدست آمده است.
قوس سهمی، دسته زنبيلی، چهار مركزی، شاخ بزی و دايرهای. موقعيت مكانی شروع تر‌ك‌ها درقوس‌هايی كه دچار آسيب ناشی از بارگذاری لرزهای می‌شوند در وجه داخلی قوس است. برای قوسهای دايرهای و دسته زنبيلی محل ترك در وجه داخلی كليد طاق و در چهار مركزی و شاخ بزی در وجه داخلی انتهای گيردار است.
