돔 지붕은 막돌로 대충 해놔도 됩니다. 정밀하게 잘 쌓아야 하는 것은 아닙니다.
아치로 다리를 쌓는 모습. 그냥 막 쌓으면 됩니다. 보은 3년 산성 수리하는 것을 봤는데 노동자 3명 정도가 몇 달 만에
수백미터를 쌓더군요. 돌 운반은 차로 했겠지만.
그냥 쌓는 것은 매우 빨라서 조선시대 산성은 대개 스님들이 동원되어 한 두 해 만에 뚝닥 쌓은 겁니다. 광해군이나
대원군은 창덕궁, 경복궁을 2년 만에 다 짓습니다.
명박이는 남대문 하나를 복원 못하고 있지만 그건 띨빵해서 그렇구요. 피라밋 건축하는데 수십만명이 필요하다는 식의
말은 대개 뻥입니다. 수천명이면 충분합니다.
우리나라에서 제일 큰 석탑이라 할 창림사 석탑의 거대한 탑신도 노동자 3명이 올리더군요. 기중기도 없이 통나무로.
홍예의 각도는 급경사일 필요도 없고 포물선일 필요도 없습니다. 그저 약간의 각도만 주면 됩니다. 절대 안 무너져요.
그러나 돔지붕은 심심찮게 무너지기도 했는데 서양 건축의 돔지붕 천장 꼭지를 판테온처럼 비워놓은게 많은걸 보면
이 부분이 약한 고리임을 알 수 있습니다.
아치는 거의 안 무너지는데 돔 꼭지는 잘 무너집니다. 그래서 아랍에서는 돔 꼭지를 뾰족하게 하더군요.
사진을 보시면 알겠지만 전형적인 아치를 만드는 방법이 아닙니다. 천장돌은 그냥 올려놓은 거에요.
돌이 서로 맞물리는 힘으로 지탱하는 것이 아니라 귀퉁이에 돌기를 두어 걸쳐놓았습니다.
천정돌은 수표교 다리처럼 걸쳐놓은 겁니다. 이는 석조건축에 대한 과학적 이해가 없었음을 반증합니다.
석굴암 전면부도 상당히 무너졌고 불국사도 청운교 백운교 빼고 거의 무너졌는데 대개 저 길쭉한 돌못
때문입니다. 돌못은 쓰면 안되는 겁니다. 즉 신라인들은 제대로 된 석조건축술이 없었습니다.
익산 미륵사지도 석조건축에 대한 이해가 없이 쌓은 겁니다. 다만 불국사의 청운교, 백운교는 제대로 쌓
았기 때문에 조금의 미동도 없이 완벽하게 보존되었습니다. 지금 우리가 보는 불국사는 박정희가
정신없이 수리해 놓은 거구요. 복원전 사진을 보면 석축이 엉망으로 무너졌음을 알 수 있습니다.
문제는 돔 지붕의 꼭지점 마무리를 어떻게 했어야 하는가입니다. 구조론적으로 말해보시오.
- 참고 -
1) 돔은 균일하므로 어느 한 부분이 잘못되면 전체의 힘이 그곳에 걸려 약한 고리가 된다.
2) 맨 꼭대기 천정돌은 중력의 영향을 거의 받지 않으므로 상대적으로 가볍다.
3) 천정돌을 크게 하면 커서 지렛대의 원리에 의해 깨진다.
4) 천정돌을 작게 하면 가벼워서 헐거우므로 깨진다.
5) 밑에서부터 쌓으면 마지막 사진처럼 천정돌이 작아져서 깨질 위험이 높다.
6) 아치는 돔과 달리 용마루가 절대 깨지지 않는다.
7) 서구인들은 판테온처럼 천정돌을 비워놓거나 아니면 십자모양의 아치를 만들어 이를 등뼈로 삼아 지탱했다.
8) 이런 딜레마는 목조건축에도 그대로 나타난다.
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서양의 대표적인 돔 건축인 Hagia Sophia
이 멋진 건물의 측면
이렇게 보면 돔이 최대한 원형에 가깝다는 것을 알 수 있고
별다른 군더더기도 없습니다.
석굴암과 전혀 다릅니다.
게다가 돔 꼭대기 뚜껑 올리는 것도 힘들었을 텐데 동로마인들은 돔을 만들어 놓고 그 위에 탑을 올렸습니다.
이렇게 되면 돔 뚜껑이 상당히 무거워 질 것이라고 생각됩니다.
그런데 항상 상부에 상당한 무게를 버터야 하는 아치교가 도리어 튼튼한 것 처럼
돔 뚜껑이 무거운 것이 의외로 돔을 튼튼하게 만드는 건지도 모르겠습니다.
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근데 돔지붕이 확실히 돌 맞습니까?
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확실하진 않지만 아마도 벽돌인 것 같습니다.
영어 위키피디아를 보니 처음에 만든 돔이 무너진 이후 재건축을 하면서 벽돌을 사용하여 갈비처럼 위에서 아래까지 뼈대를 만드는 방식으로 지은 것 같습니다. 즉 돔의 최상부를 중심으로 하는 아치교를 여러개 만든 것으로 추정됩니다.
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한옥 역시 꼭대기가 문제. 부자연스럽소.
잘 보면 서까래가 서로 맞물려 있는거나 마찬가지고
천정의 둥근 나무는 그 부분이 보기 흉해서 가려놓은 것이나 마찬가지요.
즉 없어도 된다는 거지요.
이론적으로 야매임.
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아치는 양쪽 끝의 밀림을 버틸 벽만 있으면 되고
돔은 지붕에 올려진 관계로 모양새를 고민해야되는 바
요철 즉 레고로 중력문제를 해결해야 할 듯
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순수하게 돌로 만든 원형 돔은 검색해도 잘 없소.
청동이나 쇠, 유리 등 다른 것을 쓰거나 천정을 뚫어 놓거나
천정을 뚫고 그 위에 탑을 짓거나 혹은 이 사진처럼 뾰족하게 하거나 한 것이 많았소.
서구인들도 벽돌과 석고를 쓰지 않고 순수한 둥근 형태의 돌 돔지붕은 제대로 못 만든 것이 틀림없소.
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공사 내용은 돔 안에 또 돔이 있는 이중 돔을 만들었는데, 이것은 바깥 돔의 무게를 엄청나게 줄여주었습니다. 안쪽 돔은 스스로 지탱했고, 바깥 돔과는 돌로 된 리브(ribs/돌로 된 아치)로 열결되었습니다. 돔은 몹시 무거웠지만 철과 돌로 만들어진 거대한 사슬로 묶어 모양을 유지했고 버트리스(Buttress/받침벽)는 필요 없었습니다. 자재들은 브루넬레스키가 고안한 동물의 힘을 이용해 움직이는 도르래 장치에 실어 돔까지 올렸습니다. 그 후 사람이 돔 안의 기중기로 작업 현장까지 들어 올렸습니다. 무게가 37,000톤인 돔 제작을 위해 4만개 이상의 벽돌이 사용되었다고 합니다. 인부들이 식사를 하러 오르내리는 시간을 아끼기 위해 브루넬레스키는 돔 위의 건설현장에 식당과 포도주 가게와 화장실을 만들었습니다. 돔은 1420년에 착공되어 1434년에 완공되었는데 르네상스 시대에 지어진 건물 중 가장 짧은 기간이 소요된 건축물이었다고 합니다. 역사상 최초의 팔각형 돔이었고(로마의 판테온은 원형 돔), 세계에서 가장 큰 석재 돔의 탄생이었습니다.
원문: http://blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=webtourlove&logNo=70111622121
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이런 방법은 어떻소? 돔안의 돔을 만드는 것이오. 넘 꼼수인가?
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요기도 맨 꼭대기가 사실상 뚫려있잖소.
이중 벽돌돔 위에 구리철판 삼중돔이군요.
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1. 아치의 경우 대부분 다리등에서 보시는 바와 같이 기본적으 로 중력에 의해 수직으로 작용하는 힘을 수평(중심에서 바깥 쪽) 으로 작용하도록 유도함을 알 수 있습니다. 수평으로 작용 하게 하면 돌의 압축력을 사용할 수 있기 때문이죠. 단 전제가 있습니 다. 아치의 토대가 되는 가장자리 즉 다리의 양쪽이 튼 튼해야하 는데 대부분 지표에서 움직이지 않도록 돌의 무게를 이용하여 단단히 고정시키게 됩니다. 밖으로 벌어지지 않게 하 기 위함이 죠.
2. 돔의 기울기가 지표면과 수평에 가까울수록, 돔에 쓰이는 재 료의 무게가 무거울수록 돔 중심에서 바깥쪽으로 벌어지려는 힘 이 강해지는데, 이것을 해결하기 위한 방법으로는
1. 첨탑처럼 만들어 애당초 밖으로 벌어지는 힘을 작게 만들거 나,
2. 돔의 바깥부분에 돔이 벌어지는 힘을 지탱할 수 있는 버트리 스등의 구조물을 추가로 만들어 벌어지는 것을 밖에서 안으로 눌러 균형을 맞추거나
(이인위선야님 그림)
3. 돔 안쪽에서 인장력이 큰 재료(철선, 목재등)으로 묶어주거 나 하면 해결할 수 있습니다.
다만 3의 경우는 종교적 목적에서 지어진 돔에서 중요한 기능 인 하늘로의 시선을 방해하므로 실제론 사용하지 않고 목조건 축에 서 사용되곤 합니다.
4. 돔의 무게를 줄이고 돔이 밖으로 애당초 벌어지는 힘을 사용 하지 않는 재료인 금속으로 만드는 수도 있습니다.
돔의 꼭지점에 대한 처리는 제 관점에서 보건데 석굴암처럼 토 굴로 돔이 지어진 경우는 주위 돌과 별 차이 없이 만들면 될것 이고(벌어지려는 힘을 지탱해줄 주위의 흙이나 돌이 충분하기 때문)
성당 등 종교적 건축물에선 그 쓰임새에 맞도록 비워두되(빛을 받기 위함이라고 함)그부분에 돔의 힘이 집중되므로 압축력과 전단력이 동시에 특히 강 한 재료를 사용하여야 할것으로 보입 니다.
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무슨 말씀인지 모르겠지만
구조론을 사용하지 않고 일반적인 공학지식을 동원하면 무효입니다.
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돔 건축물이 잘 무너지는 것은 돔 자체의 문제가 아니라 오히려 돔을 지지하는 아치나 벽의 문제가 아닐까 생각됩니다.(소피아 성당의 경우도 돔을 받치는 아치가 벌어짐으로써 그 추력을 이기지 못한 버팀벽의 붕괴위험이 문제였었죠)
소피아 성당의 경우도 그렇지만 건축가들이 돔 천장의 마개돌 처리에는 별관심이 없었던 걸로 보입니다. 그것보다는 오히려 돔을 받치는 대형아치가 벽 바깥으로 휘어지는 측면추력을 어떻게 보완하느냐. 그래서 버팀벽을 두껍게하거나 공사후 수리과정에서 보강하고 있습니다.
판테온의 경우도 돔 자체무게를 이기기 위해 두께 6.2미터의 원통벽을 설치하는데요. 두께가 두께이다 보니 창문을 낼 수가 없었겠지요. 그래서 돔 천장의 중앙에 오쿨루스를 내어서 창문(환기구)역할을 대신한 것일 테구요.
그러므로 돔을 돌만으로 지을 수 없었던 이유는 돔을 지지하는 벽을 두껍게 해야하기 때문이었을 것이고 외관상으로도 오히려 마개돌을 두지 않고 그 위로 탑같은 걸 둔다든지 판테온처럼 오쿨루스를 두어서 신비감, 장엄함을 주는 효과를 염두에 두었던 것은 아닌가 생각됩니다.
굳이 돌만으로 돔을 쌓고 마개돌을 비워두는 문제를 해결하자면 우선 버팀벽을 강화해야 할 것이고 마개돌은 부채꼴 모양으로 처리하면 어떨까라는
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![id : 김동렬 id: 김동렬](https://gujoron.com/xe/files/member_extra_info/image_mark/118/006/6118.gif)
돔 자체가 아치에 비해 매우 약합니다.
아치는 구조적으로 튼튼한데 왜 돔은 취약한가?
그리고 돔 천장 마개돌이 가장 취약합니다.
그런데 의외로 마개돌을 없애버려도 튼튼하게 버티고 있습니다.
없어도 되는데 있으면 약한 이유를 묻는 겁니다.
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돔이 붕괴하는 원리는 공진 때문입니다.
구조론적으로 질 입자 로 가는 순서이기 때문에 입자를 두면 안 됩니다.
입자가 형성되면 입자의 core에 힘이 집중되어 공진을 일으킵니다.
돔지붕은 사방으로 균일하므로 중앙 부분의 곡률에 의해 일정한 주파수를 가집니다.
이 경우 밖으로 전개한 힘이 중앙의 꼭지로 되돌아오기 때문에
공진현상을 일으켜 테크노마트처럼 흔들리게 되고
급기야는 출렁다리처럼 떨어지게 됩니다.
공진을 막으려면 사방으로 균일하지 말아야 합니다.
그 방법은 정상부의 석재가 가진 곡률을 제거하는 것입니다.
아치는 직사각형 부재를 쓰기 때문에 하부로 갈수록 하중이 가중되어 불균일합니다.
아치는 힘이 되돌아오지 않으므로 주파수가 없습니다.
아치는 공진을 일으키지 않고 core도 없습니다.
질에서 입자로 가지 않는다는 거지요.
압축배트나 알류미늄배트가 튼튼한 이유는 속을 비웠기 때문입니다.
속을 비워서 입자구조를 제거한 것입니다.
입자가 있으면 주파수가 생겨서 각목처럼 깨집니다.
야구배트가 깨지는 이유는 순간적으로 일정한 주파수가 생겼기 때문입니다.
돔지붕은 중앙부의 곡률에 의해 맞물려서
정상부 전체가 수평보처럼 되어 가장자리에서 힘이 되돌아옵니다.
맞물린 돌판들 전체가 하나의 돌처럼 작동하는 거지요.
이에 일정한 주파수를 갖게 되는 것입니다.
이 문제를 해결하는 방법은 정상부 석재의 곡률을 제거하는 것입니다.
그것은 천장을 완전한 돔이 아닌 십자형의 아치를 만들고 주변을 채우는 방식입니다.
이 경우 힘이 아치를 타고 아래로 흐르므로 공진이 안 생깁니다.
또는 정상부를 아예 비워놓는 판테온 방식이 있고
또 첨탑형태로 뾰족하게 해서 곡률을 제거하는 방법이 있는데 이건 야매 돔입니다.
타지마할 묘당을 보면 중앙부 core를 뾰족하게 해놓았습니다.
이는 수직으로 내려가는 힘을 주어서 수평으로 작용하는 공진을 막으려는 의도입니다.
구조론으로 보면 아주 간단하게 풀립니다.
복잡한 공학적 지식으로 가면 믿을 수 없는 거에요.
입자는 core를 중심으로 1을 이루기 때문에 주파수를 가지고 공진을 일으켜서 무너집니다.
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![포인트:11124point (11%), 레벨:11/30 [레벨:11]](https://gujoron.com/xe/modules/point/icons/default/11.gif)
아치는 하중이 생기면 하중이 기둥그리고 지면, 한방향으로만 이동하게되는 반면에
돔의경우는 반대로 외부에서 가해지는 힘은 없고 재료가 가진 하중만이 적용이 되므로 하중이 천장으로 모이게 되고
하중이 천장을 통해 이쪽저쪽으로 다시 분산된다. 이것을 해결하기 위해 인위적으로 돔위에 탑을만들어 외부에서 가하는 힘을 만들어주어 하중이 받는 방향을 아래쪽으로 일정하게 해주어 안정시켜주는것이다.
천장이 뚫려있으면 천장으로 모이는 힘이 분산되지 않고 방향성을 가지게 되어 안정된다.