아치의 종류 - 코벨 아치/ 현수선 아치 등

아치의 종류에 대해 살펴보겠습니다.
 

코벨 아치(Corbel arch)

조적 벽체에는 개구부를 만들기가 쉽지 않습니다. 지금은 보통 개구부 위에 기다란 인방(Lintel)을 걸쳐서 문제를 해결합니다. 이 인방은 일종의 보라고 생각할 수 있습니다. 인방 재료는 전부터 나무를 써왔고, 지금은 철근을 넣은 콘크리트나 플라스틱재료를 사용합니다. 만일 인방을 쓰지 않고 개구부를 내려면 어떻게 해야 할까요?

 
가장 쉽게 생각할 수 있는 방법은 벽돌을 조금씩 내미는 것일 겁니다. 내민 길이가 벽돌 길이의 절반을 넘지 않으면 벽돌은 무너지지 않고 버틸 수 있을 것입니다. 이렇게 벽돌 길이의 절반정도씩 내밀면서 위로 쌓아가면 윗쪽이 맞물리게 됩니다. 이렇게 삼각형 형상으로 개구부를 쌓아 올린 것을 코벨 아치(Corbel arch)라고 합니다. 
 
코벨 아치 유산은 고대 이집트나 지중해 연안 등 다양한 곳에서 발견됩니다. 코벨 아치 윗쪽에 하중이 작용하면 맞물린 부재는 아래로 기울어져 떨어지려고 할 것이고 서로 맞닿는 부재끼리 밀치면서 압축응력이 발생합니다. 아치처럼 홍예석을 따라 어느 정도 균등하게 하중이 전달되는 것은 아니지만 돌이나 벽돌에 압축응력을 유도하여 지탱할 수 있습니다.
 

반원형 아치(Simicircular arch)

아치의 가장 기본적인 형태로서 라이즈가 경간(span)의 절반이 되는 반원형으로 된 아치입니다. 이 아치는 로마시대에 가장 활발하게 사용되고 발전되었습니다.
 

 
■ 아치(Arch)와 볼트(Vault)

■ 로마와 반원형 아치

 

현수선 아치(Catenary arch 또는  Parabolic arch)

만일 체인 양쪽을 잡고 늘어뜨리면 자중만으로 아래로 늘어진 현수선을 만들 수 있습니다. 현수선의 각 점에서는 접선방향으로 인장응력만 발생합니다. 이 인장응력은 자중에 의한 수직 성분과 수평 방향의 추력으로 분해할 수 있습니다.
 

현수선 아치를 뒤집으면 현수선 아치가 된다.

 
이 현수선을 거꾸로 세워서 아치를 만들면 현수선 아치가 됩니다. 이 현수선 아치는 현수 케이블과 정확히 반대 형태이기 때문에 아치의 중심을 따라 압축력만 발생합니다. 이 선을 압축선이라고 하면 수평방향인 추력과 자중의 합력이 이 압축선을 따라 흐른다고 할 수 있습니다.
 
압축응력은 항상 좌굴을 고려해야 하기 때문에 케이블처럼 얇게 할 수 없고 어느 정도 두께가 필요합니다. 다만 압축선이 아치의 중심을 따라 흐르기 때문에 두께를 얇게 할 수 있습니다. 반원형 아치는 압축선이 반원과 일치하지 않기 때문에 아치를 두껍게 만들어야 합니다. 압축선이 아치 두께 안쪽으로 들어와야 구조적으로 안정됩니다.
 
이 현수선 아치를 활용하여 걸작을 남긴 사람이 가우디입니다.

■ 가우디와 아치

 

다양한 아치

타원형 아치(Elliptical arch)

타원형 아치는 타원을 이등분으로 분할한 곡선의 형태로 이루어진 아치입니다.

 

말발굽형 아치(Horseshoe arch)

곡선이 말발굽모양으로 된 아치로서, 이슬람 건축물을 상징할 정도로 이슬람 건축에서 많이 사용되었습니다.
 

 

 

등변 아치(Equilateral arch)

등변 아치는 서로 교차하는 두 개의 곡선으로 이루어진 아치로서, 개별 곡선의 중심점은 상대편 아치의 지점이면서, 개별 현의 길이가 아치의 경간(Span)과 일치하도록 만든 아치입니다.

 

 

 

드롭 아치(Drop arch)

드롭 아치는 위에 있는 등변아치와 비슷하면서 조금 더 통통한 모양의 아치입니다. 그래서 개별 곡선의 중심점이  상대편 아치의 지점에 있지 않고 경간(Span)의 안쪽에 위치한 형태입니다.

 

 

 

란셋 아치(Lancet arch)

란셋 아치는 등변 아치보다 뾰족한 모양의 아치입니다. 그래서 개별 곡선의 중심점이  상대편 아치의 지점에 있지 않고 경간(Span)의 바깥쪽에 위치한 형태입니다.

 

 

특수구조 등 구조디자인과 관련된 내용들입니다.

▶ [구조디자인] - 구조시스템의 분류

▶ 케이블 구조의 역학
▶ 케이블과 진동
▶ 케이블의 형태
▶ 케이블 건축물 - 일본 국립 요요기 경기장

 

▶ 보우 빔
▶ 보우 빔을 활용한 건축물

 

▶ 아치구조
▶ 아치구조의 역학
▶ 가우디와 아치
▶ 로마와 반원형 아치
▶ 돔(Dome) 구조 - 펜텐티브와 판테온

▶ 고딕 - 플라잉 버트레스, 부축벽, 첨탑

 

▶ 쉘(Shell)구조
▶ 쉘구조 건축물

 

▶ 트러스구조
▶ 트러스 건축물 - 퐁피두센터
▶ 트러스 - 스페이스 프레임

 

▶ [분류 전체보기] - 건축일반구조 지식 저장소 목차