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.

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.

아치는  양쪽 끝의 밀림을  버틸 벽만  있으면 되고

돔은 지붕에 올려진 관계로 모양새를 고민해야되는 바

요철 즉 레고로 중력문제를 해결해야 할 듯

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?

[출처] [이탈리아 자동차 여행 XXXI]누가 피렌체 대성당 위에 거대한 돔을 올릴 것인가? - 2|작성자 웹투어

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

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.

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.