ساز و کار طاق درمعماری باستانی
از آنجا که بسیاری از مصالح ساختمانی قدیمی (مانند سنگ و آجر) به رغم مقاومت مناسب در برابر تنش فشاری، توانایی کمی برای تحمل تنش کششی دارند، طرح قوسی شکل طاق میتوانست بسیار مفید واقع شود. در یک طاق، بخش بسیار زیادی از بار عمودی فاقد لنگر خمشی بوده و بنابراین هیچ عضوی از طاق، تحت تنش کششی قرار نخواهد گرفت. با این حال آنچه درباره طاقها ممکن است موجب فشار شود، تغییر تنش کششی به تنش برآمده از نیروهای رانشی است. این نیروی رانشی که همواره در راستای افق و به سمت بیرون فشار وارد میکند در دو سوی طاق جایی که طاق روی دیوارهای تکیهگاه خود مینشیند، به اوج میرسد که این فشار میتواند شکاننده باشد. این فشار با دو روش به خوبی چارهاندیشی شده است:
- افزودن بر خمیدگی قوس (افراشتن هرچه بیشتر خیز طاق): این روش راهکاری کارامد برای کاستن و حتی حذف کامل نیروی رانشی شمرده میشود. از آنجا که با افراشته تر شدن خیز طاق و خمیدگی بیشتر قوس، نیروهای رانشی افقی رفته رفته جای خود را به نیروهای فشاری عمودی میدهند تیز کردن هرچه بیشتر طاق به پایداری هرچه استوارتر آن در برابر تنشهای رانشی در راستای افق خواهد انجامید. با این همه این روش با محدودیتهایی روبرو است و این محدودیت افزوده شدن بر وزن سازه است که خود فشار فزایندهای را بر کل سازه سربار میکند.
- افزودن بر پهنای جرز: در این روش دیوارها که نقش تکیهگاه دارند پهنتر ساخته میشوند که این موضوع به توان پایداری دیوار در برابر فشارهای رانشی طاق کمک شایانی میکند. گفتنی است که این پهنا خود بسته به نوع مصالح سازنده تغییر میکند. برای نمونه کمینه یک جرز برای یک دیوار آجری ۳۵ سانتیمتر (برابر با ۵ گره) و برای یک دیوار خشتی ۸۰ سانتیمتر (برابر با ۱۲ گره) است تا پایداری بایسته ایجاد شود. بنابراین هر قدر از خمیدگی قوس کاسته شود و قوس به خط هموار نزدیک تر شود باید برای جبران تنش به بار آمده به پهنای جرز افزوده شود تا جایی که پایداری دوباره برقرار شود.
از آنجا که طاق گذشته از تیزی یا کفته بودنش در تکیهگاه خود که محل دوسیدنش روی دیوار است با فشاری معین از وزن خود روبرو است، از این رو میباید با پهنای مناسبی که توان حمل وزن را داشته باشد همراه شود. این پهنا که تَبَره خوانده میشود، در بخش دوسش طاق به دیوار که پاکار خوانده میشود اندازهای پیمون شده دارد. این اندازه نسبتی با دهانه سازه برقرار میکند که در پیمون کمترین آن یک شانزدهم است. به این معنا که هرچه دهانه است تَبَره باید دست کم «یک شانزدهم» آن باشد. برای نمونه میتوان به گنبد سلطانیه اشاره کرد که دهانه آن ۲۴ گز است که با این حساب جرز دیوارها یک و نیم گز گرفته شدهاست.
گاه در برخی سازهها به خاطر عدم پیادهسازی درست و دقیق پیمون در برقراری تناسب میان پهنای تبره و اندازه دهانه و خیز طاق، شکستهایی در طاق ایجاد میشد که برخی معماران را به فکر استفاده از روشی دیگر برای ایجاد پایداری انداخته است. یکی از این روشها کار گذاشتن یک عضو کششی مانند تیر چوبی یا آهنی در پائینترین بخش قوس در فاصله میان دو پاکار است. با این همه این روش نوعی نقص در پیادهسازی کامل تناسب است.