아치교(Arch Bridge)
- 곡형 또는 곡트러스를 쪽을 상향으로 하여 양단을 수평방향으로 이동할 수 없게 지지한 아치를 주형 또는 주트러스로 이용한 교량
- 아치교는 부재 내에 압축력만 발생케 하는 아치 구조의 성질을 이 용한 교량 형식으로 기본적으로 2 힌지 아치, 3힌지 아치 및 고정 아치의 형식이 있다. 어떤 교량 형식에서나 자중 상태에서는 부재에 휨이 발생하지 않도록 설계하는 것이 바람직하다. 강도로교 의 경우에는 아치리브에 필연적으로 휨이 발생하므로 아치리브의 부재는 압축력과 휨에 동시에 저항할 수 있게 설계 되어야 한다.
- 아치교는 바닥판에 작용하는 차륜하중을 행거 또는 기둥을 이용하여 가능하면 등분포로 아치리브에 전달하고, 이 아치리브를 통하여 지반으로 전달케 하는 구조체계를 갖고 있다. 하로 아치교는 바닥 구조와 아치리브 구조의 연결방법에 따라 타이드아치교, 랭거 아치교, 로제아치교 또는 닐슨 아치교 등으로 나누기도 한다. 상로 아치교는 하로 아치교 의 랭거형교, 또는 로제형교에 해당하는 교량형 식 이외에 트러스 아치형의 형태가 있다.
- 아치교의 구분
① 타이드 아치교 : 지점상의 횡변위를 타이드 바가 잡아주는 구조 형식(한강대교)
② 랭거 아치교 : 아치부가 축력만을 받도록 설계되는 형식(동작대교 철도교 구간)
③ 로제 아치교 : 아치부가 축력과 휨에 저항하도록 설계하는 방식
④ 닐센 아치교 : 아치부의 행거가 케이블로 이루어져 있으며, 약간 경사지게 배치되는 형식
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건축적으로는 다음과 같이 구분 합니다.
@아치
벽돌이나 석재의 조적조(組積造)에 있어서 개구부(開口部)를 하나의 부재(部材)로 지지할 수 없는 경우에 쐐기 모양으로 만든 부재(굄돌)를 곡선적으로 개구부에 쌓아올린 구조.
이와 같이 쐐기 모양의 돌이나 벽돌을 쌓아올림으로써 이루어지는 것을 특히 조적 아치라 하며 이것이 아치의 기본적인 형이다. 그 밖에 나무나 강(鋼)의 토막을 쌓아 만든 트러스 아치나 강철재 또는 철근콘크리트로 만든 것도 아치라고 한다.
【역사】 BC 4000년경 메소포타미아에 존재했었다고 추정되고 있지만, 완전한 형의 아치 구조는 에트루리아 건축과 그것을 이어받은 로마 건축에서 널리 일반화되어, 고대 이집트,그리스의 상인방식(上引枋式) 구조와 함께 석조건축의 2대 기본형식이 되었다.
로마,비잔틴,로마네스크 초기에는 단순한 형의 원호(圓弧) 아치가 있었고, 고딕의 기본형식이라 하는 첨두(尖頭) 아치가 있다. 이것은 하부에서 바깥쪽으로 벌리는 힘이 작으므로 건물을 높게 하고 개구부도 넓게 할 수 있었다. 또 수평의 인방을 쐐기 모양의 작은 조각으로 분할한 평아치, 후기(後期) 고딕과 이슬람 건축에서 볼 수 있는 반곡점(反曲點)을 가진 S자형 곡선의 오지 아치 등은 화염상(火焰狀) 양식에 주로 사용되었다.
19세기 후반부터 철골,철근콘크리트 등의 재질의 발전과 함께 아치도 타원,포물선 등의 자유로운 형을 한 것이 가능하게 되어 아치를 이용한 대구조물(大構造物)이 생겨나게 되었다.
【구조】 구조적으로는 상부하중을 각 굄돌의 접촉면에 수직인 방향의 압축력으로서 하부에 전하고, 아치 하단(下端)에 있어서는 바깥쪽으로 벌어지려고 하는 힘이 생기지만 벽을 두껍게 만들어서 안정을 유지한다.
목조건축에 있어서는 보[梁]와 같은 수평재에 의해서 상부하중을 지지하는 데 대해, 아치는 압축력에 강한 석재나 벽돌의 특성을 살린 조적조의 본질적인 구조방법이라 할 수 있다.
【토목】 아치는 이집트,그리스 시대의 기둥과 보와 같은 직선재를 사용한 문형(門型)의 구조형식에 이어 로마 시대에 발전을 이룩한 것으로, 교량의 건설도 이 방식으로 비교적 수월해져서 현재의 로마 부근에도 이 시대의 유적으로서 많은 수로교(水路橋),하수도 등의 아치가 현존하고 있다.
벽돌이나 돌을 가공한 블록으로 구성된 아치가 보형식보다 큰 공간을 걸칠 수 있는 것은 벽돌이나 돌은 자중(自重)도 무거우므로 아치에 작용하는 힘은 아치축에 따라 지반에 전달되어 아치를 구성하는 각 블록에는 서로 미는 법밖에 작용하지 않기 때문이다.
그러나 근년에는 차량의 무게가 점점 무거워져서 그 이동에 의해 아치의 일부에 인장력도 작용하게 되었으므로 한편에서는 될 수 있으면 인장력이 생기지 않는 아치축을 연구함과 동시에 19세기경부터는 새로이 개발된 주철,연철 등의 재료를 사용하게 되었다. 근년에는 철근콘크리트구조나 강구조(鋼構造)의 아치가 석조,벽돌조에 대신하여 주체를 이루게 되었다.