소개글
"아치구조 원리"에 대한 내용입니다.
목차
1. 아치구조의 원리와 역사
1.1. 아치구조의 원리 및 특성
1.2. 아치구조의 역사
2. 아치구조의 적용 사례
2.1. 석빙고
2.2. 불국사의 백운교와 청운교
2.3. 화성 화홍문
2.4. 로마 세고비아 수도교
2.5. 약현성당
2.6. 시드니 하버 브릿지
2.7. 빌리브란트 다목적 홀
2.8. 베를린 아치 건물
2.9. 리옹 누벨 국립 오페라 하우스
2.10. 시드니 오페라 하우스
2.11. 독일 프랑크푸르트 가르텐 수영장
2.12. 캐피털 타워
2.13. 스위스 파울클레센터
3. 교량 구조의 발전과 아치구조의 영향
3.1. 교량의 구조 발전 과정
3.2. 아치구조의 영향
4. 결론
5. 참고 문헌
본문내용
1. 아치구조의 원리와 역사
1.1. 아치구조의 원리 및 특성
아치(Arch)는 개구부를 하나의 부재로 지지할 수 없는 경우 개구부 상부의 하중을 지지하기 위해 돌이나 벽돌 등을 곡선 모양으로 쌓아 올린 구조이다. 개구부를 확보하여 상당한 하중을 압축응력으로 지지할 수 있도록 만든 구조물로서, 특히 쐐기 모양의 돌이나 벽돌을 쌓아 올림으로써 이루어지는 것을 조적 아치라고 하며 이것이 아치의 기본형이다. 나무나 강의 토막을 쌓아 만든 트러스 아치, 강철재 또는 철근 콘크리트로 만든 것도 모두 아치라 할 수 있다.
아치 구조의 원리를 간단히 설명하면, 구조물 위에서 누르는 힘(수직압력)이 아치의 축선을 따라 좌·우로 나누어 분산되는데, 이때 양 옆으로 힘이 분산되는 이유는 마찰력을 통해 옆의 부재로 힘이 밀려나기 때문이다. 옆에 부재는 또 그 옆의 부재로 힘을 전달하고 그러면서 각각의 부재는 점점 수평방향에서 수직방향으로 힘의 방향이 변하게 되면서 아치 벽돌들끼리 서로 맞붙어지면서 이 형태를 지탱하게 하는 구조적 작용을 갖게 된다.
아치의 종류는 구조에 따라 돌이나 벽돌을 쌓아 올린 '조적식 아치', 막대 또는 판 모양의 부재를 구부린 아치인 '리브아치', 목재나 철골의 트러스를 아치 모양으로 만든 '트러스 아치', 콘크리트로 만든 '일체식 아치' 등으로 나누어진다. 아치 구조는 보의 두 지점 간을 길게 하고 커브의 곡률을 높고 크게 하여 큰 하부공간을 만들 수 있는 구조가 가능하므로, 긴 스팬을 건너는 교량이나 건축에서 큰 개구부를 가지는 벽을 만들 경우 많이 사용된다. 아치 형상의 구조물 내에서는 연직방향 하중의 대부분을 압축력으로 하여 양쪽 끝 지점까지 전달하게 되는데, 대부분의 건축 재료는 인장력보다 압축력에 강하기 때문에 이런 강한 압축력을 활용하는 구조가 대규모 공간을 건축하는 데 안전하고 적합하다. 또한 압축력에는 강하지만 전단력과 인장력에는 약한 조적조 구조물에도 아치 구조가 매우 적합하다.
석조 건물의 지붕이 장력을 많이 받는 수평 구조로 만들어졌다면 지붕을 받치기 위해 수직 기둥을 많이 세워야 하지만, 압축력을 받는 아치형 돔은 그 무게 때문에 압축력이 생기므로 돔의 중간 부분에는 아무런 기둥이 필요하지 않기 때문에 아치 구조는 경제적인 부분에서도 장점이 있다.
1.2. 아치구조의 역사
최초로 아치가 만들어진 시기는 정확하지 않으나, 신석기 시대부터 두 개의 돌을 기대어 겹친 삼각형 아치가 있었다. 곡선 모양의 아치는 B.C 4000년경 메소포타미아에서 존재했을 것이라 추정되고 있지만, 완전한 형의 아치 구조는 에투루리아 건축과 그것을 이어받은 로마 건축에서 널리 일반화되어 고대 이집트 그리스의 상인방식 구조와 함께 석조건축의 2대 기본형식이 되었다. 그 중에서 유명한 것은 고대 로마인이 만든 여러 개의 석조 아치형 건조물이며 세고비아의 수도교 등 현재까지 그 모습을 간직하고 있으며 이것은 서유럽의 로마네스크 건축, 동유럽의 비잔틴 건축의 기본 형식이 되었다. 로마 비잔틴 로마네스크 초기에는 단순한 형의 원호 아치가 있었고, 고딕의 기본형식이라 하는 첨두 아치가 있다. 이것은 하부에서 바깥쪽으로 벌리는 힘이 작아서 건물의 높이도 높게 할 수 있었고 개구부도 넓게 할 수 있었다. 또 수평의 인방을 쐐기 모양의 작은 조각으로 분할한 평아치, 후기 고딕과 이슬람 건축에서 볼 수 있는 반곡점을 가진 S자형 곡선의 오지 아치 등은 화염상 양식에 주로 사용되었다. 19세기 후반부터 철골 철근콘크리트 등의 재질의 발전과 함께 아치도 타원 포물선 등의 자유로운 형을 한 것이 가능하게 되어 아치를 이용한 대구조물이 생겨나게 되었다. 구조적으로는 상부하중을 각 굄돌의 접촉면에 수직인 방향의 압축력으로서 하부에 전하고, 아치 하단에 있어서는 바깥쪽으로 벌어지려고 하는 힘이 생기지만 벽을 두껍게 만들어서 안정을 유지한다. 목조건축에 있어서는 보와 같은 수평재에 의해서 상부하중을 지지하는데 대해, 아치는 압축력에 강한 석재나 벽돌의 특성을 살린 조적조의 본질적인 구조방법이라 할 수 있다.
2. 아치구조의 적용 사례
2.1. 석빙고
석빙고는 냉장고 역할을 하는 인공적인 구조물이다. 우리나라의 석빙고는 삼국사기에 기술되...
참고 자료
건설 기술의 집합체, 다리의 구조|작성자 과학기술정보통신부
https://sunroad.pe.kr/493 [썬로드의 교량이야기]
https://khugnews.co.kr/?p=597
http://www.bestuser.com/xe/board/24361
판테온 (로마). 위키백과. 2024.05.19.
https://ko.wikipedia.org/wiki/%ED%8C%90%ED%85%8C%EC%98%A8_(%EB%A1%9C%EB%A7%88)#cite_note-1
“로마건축사 편 #03 | 르네상스의 두 거장도 사랑한 판테온! 그 위엄에 대한 유현준 건축가의 날카로운 분석”, 유튜브 비디오. “사피엔스 스튜디오”, 2021. 09 13, https://youtu.be/G3Lc54svx7I?feature=shared
Aliberti, L., Alonso-Rodríguez, M.Á. Geometrical Analysis of the Coffers of the Pantheon’s Dome in Rome. Nexus Netw J 19, 363–382 (2017). https://doi.org/10.1007/s00004-017-0339-7
“서양건축사 - 로마건축(특징),” 네이버 블로그, 2014.06.15, https://blog.naver.com/gkdlznzl0727/220031271473
Dr. Khaled Mohamed Dewidar. The Pantheon. https://www.researchgate.net/publication/310597898_The_Pantheon
“유럽건축 기행 2화. 두 번째 판테온-황제 예술가 하드리아누스의 걸작” 네이버 프리미엄 콘텐츠, 2022.05.20, https://contents.premium.naver.com/yimarchi/knowledge/contents/*************21ll
서정일. (1998). 루이스 칸의 건축에서 빛이 룸 형성에 기여하는 역할에 관한 연구. 서울대학교 석사학위 논문
