Kaar (arhitektuur)

.

Kaar on kividest või tellistest ehitustarind, millega sillatakse hoone või silla tugede vahelisi avasid või seinaavasid ja mis peab kandma nii omaenda kui ka enda kohal asuva müüritise raskust. Kaare sisejõud ja kandvus rajanevad materjali survetugevusel; kaar kannab kaarel lasuva raskuse surve ja kaares endas tekkivad survejõud üle tugedele. Valdaval enamikul juhtudel on kaare kuju ringjoone kaare või muu kõvera taoline. Reeglina võimaldab kaar sillata laiemaid avasid kui talakonstruktsioon. Funktsionaalselt on kaar ühe kivirea laiune võlv ja kaare osade nimetused on samad mis võlvi puhul.

Laiemas kontekstis (betoon- ja puitehitised, metallkonstruktsioonid) on kaart defineeritud ehitise avade sildamiseks kasutatava kõvera varda kujulise ehitustarindina, mis kannab sildamisel tekkinud survejõud üle tugedele või tõmbidele.

Kaare ehitus

Kaart moodustavaid aheneva kujuga kive nimetatakse kiilkivideks. Kaare keskmine, kõrgeim kivi kannab nimetust lukukivi ja on uste või akende sillustes, sillakaartes vm sageli dekoratiivselt töödeldud. Talum on ühtaegu toe ülemine pind ja kaare alus. Kaare lähtejoon ehk mõtteline joon, millest kõrgemal kaar algab, kulgeb talumi ülapinna ja kõige alumise kiilkivi vahel. See on üleminekukoht, mis kannab kaare sisesurve üle tugedele. Kaare ladumise ajal ei püsi lähtejoonest kõrgemale jäävad kivid enam oma raskuse tõttu toe peal oma kohal. Ehituse ajal tuleb kaart puittarindiga toetada, et see kokku ei variseks.

Kaare esimesed kiilkivid, mis toetuvad otse talumile, on kaare lähtekivid. Kaare sisepinda nimetatakse kaare palendiks. Palendi kõrgeim punkt kannab nimetust kaare lagipunkt ehk kaare kiird. Kaare ülemine pind, kaare selg, kannab pealelaotud kivikihte.

Kaare sisejõud

Kaare sisejõud ja kaare kuju sõltuvad kasutatud ehitusmaterjalist. Mördita müüritisel pole üldse tõmbetugevust. Ka kivide vahele pandud mört muudab ses osas vähe (mördi ülesanne on mitte kive omavahel kokku kleepida, vaid nende kohalpüsimist parandada). Seevastu on kivimüüritise survetugevus väga kõrge. Tsemendi puhul on survetugevus umbes 10 korda kõrgem tõmbetugevusest.

Talasillus ja samuti pseudokaar eeldavad materjale, mis oleks tõmbele vastupidavad (tala paindel raskuse all mõjub tala alumisele pinnale tõmbejõud). Kaarsillus aga toimib tänu tõmbe puudumisele tarindis ja mineraalsete (kivi, betoon jm) või keraamiliste (tellis) ehitusmaterjalide suurele survetugevusele. Õigesti laotud kaares tasakaalustab külgsuunaline surve tõmbe ja kannab kaarel lasuva raskuse üle tugedele.

Ühtlaselt jaotunud külgsuunalise survega kaart (ainult survejõud) võib käsitleda vastandina vabalt rippuvale ahelale, milles valitsevad ainult tõmbejõud. Sisejõudude tasakaalustatuselt ideaalne kaarekuju on 180 kraadi võrra pööratud aheljoon. Poolringikujuline sillakaar on sellele ideaalile kaunis lähedal.

Kaare tüüpe

hoburaudkaar
kiilkaar ehk eesliselgkaar
konvekskaar ehk karniiskaar
korvkaar
kõrgendatud ümarkaar
lantsettkaar
lehvikkaar ehk hulksiirkaar
rippkaar ehk draperiikaar
ristikkaar ehk kolmiksiirkaar
segmentkaar ehk lamekaar
talakaar
teravkaar
tuudorkaar (inglise hilisgootikas esinev teravkaar)
viilkaar
õlgkaar
ümarkaar

Rooma ümarkaared Pont du Gardi akveduktil Prantsusmaal
Rooma segmentkaared Ostia insula 'l.
Madinat al-Zahra mauri hoburaudkaared Córdobas
Bibi-Hanumi mošee teravkaared Samarkandis
Gooti teravkaared Reimsi katedraali portaalidel
Layer Marney Toweri tuudorkaar Inglismaal
Banska Bystrica korvkaarne kangialune
Palau Güelli paraboolkaared Barcelonas
Palau Dalmasesi trepikoja ebasümmeetrilised kaared Barcelonas
Gateway Arch Saint Louisis Missourissa on aheljoonkaar

Ajalugu

Vanaajal

Tellistest kaari hakati kasutama lisaks pseudokaarele ja -võlvile Vana-Lähis-Idas ja Egiptuses, kuid nende kasutus oli harv ja piirdus peamiselt maa-aluste rajatistega, näiteks kanalisatsioonitorudega, kus külgsurve probleem on märgatavalt väiksem. 19, sajandil leiti tellistest kaar Nippuris, ehitatud enne 3800. aastat eKr, samuti on teada erandlikke ukse- ja väravaavasid Iraagis asuvast Tell Tayast ja kaananlaste aladelt Ashkelonis ja Tel Danis, tänapäeva Iisraelis. Egiptuses on esimesed võlvid 4. aastatuhande eKr Dendera kalmistu maa-alused silindervõlvid. Võlvid ehitati mördiga seotud tavalistest savitellistest, mis polnud kiilukujulised, mistõttu olid need varisemisohtlikud; vanim säilinud Vana-Egiptuse kaar on Ramesseumis. Sakraalehitistes valdavalt kasutati talakonstruktsioone või pseudovõlvi.

Mükeene arhitektuuris kasutati kuppelhaudades (tholos) vaid pseudovõlvi. Mükeenlaste ehitatud Arkadiko sild Kreekas, tõenäoliselt maailma vanim tänapäevani kasutatav kividest laotud kaarsild, on pigem pseudokaare tüüpi kui tõeline kaar. Samuti on pseudokaarse konstruktsiooniga hetiitide kindluste paraboolkaared.

Tellistest kaar Ramesseumis viljaaidal (u 1300. a eKr)
Pseudokuppel Kazarma tholose varemeis (u 1500. a eKr)
Arkadiko sild (u 1300-1190. a eKr)
Hetiitide Kuningavärav Hattušas (u 1400-1200. a eKr)

Assüürlased võtsid 8. sajandi eKr alguses kasutusele tõelise kaare, millel oli veidi teravnev profiil. Vana-Pärsias Ahhemeniidide riigis (550–330 a. eKr) rajati väikesi silindervõlve üksteise kõrvale laotud kaartest; Partia arhitektuuris kujunes selle lahenduse baasil monumentaalne ayvan. See arhitektuuritraditsioon jätkus Sassaniidide riigis, kus 6. sajandil ehitati Ktesiphoni linna Taq Kasra suurima vabalt seisev võlv kuni uusajani.

Üks varajasi Euroopa näiteid kiilkividest laotud kaarest pärineb 4. sajandist e.m.a – see on Kreekas Rhodose saarel asuv jalakäijate sild. Tõelise kaare algelisi vorme võib leida ka Didyma Apolloni templi ja Olümpia staadioni treppide alt.

Euroopa mandril ehitasid kaartarindeid 7. sajandil eKr ka etruskid Etruurias. Need tehti tahutud looduskividest.

Dur-šarrukini väljakaevamistel leitud kaar, 8. sajandi lõpp eKr
Võlvkäik Didyma Apolloni templi all Türgis 4. sajandist eKr
Kaar Olümpia staadionil 4. sajandist eKr

Kui Kreekas leidis kaar vähe kasutust, ehitati seevastu Vana-Roomas kaartarindina nii võlve kui ka kuppelehitisi.. Seal arendati see täiuslikkuseni, põhiliselt kasutati ümarkaart. Kaared laoti tellistest või tahutud kividest. Vana-Rooma ehitusmeistrid õppisid ümarkaart tundma etruskidelt, täiustasid seda ning olid esimesed ehitajad Euroopas, kes rakendasid selle täit potentsiaali maapealsete ehitiste puhul.

Kogu Rooma impeeriumis Süüriast Šotimaani kasutati kaarstruktuure avalikes rajatistes, algselt kanalisatsioonikanalite ja linnamüüride väravate kaartena, hiljem suurtes ehitistes nagu sillad ja akveduktid. Silmapaistvad näited 1. sajandist on Colosseum, Pont du Gard ja Segovia akvedukt. Tseremoniaalse triumfikaare kasutuselevõtt pärineb Rooma vabariigi ajast, ehkki parimad näited pärinevad keisririigi ajast (nt Augustuse triumfikaar Susas ja Tituse triumfikaar).

Algselt hoidusid roomlased sakraalehitistes kaarte kasutamisest. Roomas olid kaarte ja võlvidega templid haruldased (erandid olid Pantheon ja nn Minerva Medica tempel) kuni kristluse tunnustamiseni 313. aastal. Väljaspool Roomat oli kaar templites levinum (Hadrianuse tempel Ephesoses, Jupiteri tempel Sbeitlas ja Severuste dünastia tempel Djemilas). Kristluse levik tõi kaasa uue sakraalehitise kristliku basiilika, kus kaar oli põhielemendiks (näiteks Santa Sabina kirik Roomas ja Sant'Apollinare in Classe Ravennas). 5. sajandi lõpust kuni 20. sajandini on arkaadid olnud Lääne kirikuarhitektuuri lahutamatu osa.

Võlve hakati kasutama suurte siseruumide nagu saalide ja templite katmiseks alates 1. sajandist eKr, samuti kujunesid selle kõrval kuppelehitised.

Roomlased võtsid kasutusele ka segmentkaare esmalt sildadel nagu Alconétari sillal või Ponte San Lorenzol. Tarbehoonetes ladudes ja kortermajades (insulae), mis on säilinud Ostia Anticas ja Pompeis, kasutati peamiselt madalaid tellistest segmentkaari ja puidust talasid, villades ja paleedes olid rooma betoonist silluskaared.