터널은 왜 둥글게 만드는지 궁금해요. 이유가 있나요

Question

안녕하세요. 터널을 지날 때 보면 그 입구가 아치형으로 독군데요. 그렇게 둥글게 만드는 이유가 무엇인가요? 네모나케 만들면 보기도 더 좋을 것 같은데 어떤 이유로 둥글게 만드는지 궁금합니다

Answer 1

터널의 구조를 생각하시면 됩니다. 터널은 아주 길게 되어 있습니다. 그리고 보통은 산을 깍아서 만드는데 원을 제외한 나머지 형태는 하중이 중간에 집중되어서 무너질 위험이 있기 때문에 반원 형태로 만든다고 합니다.

Answer 2

아치형 구조가 하중을 아치를 따라 고르게 분산하기 때문에 터널 위의 흙, 돌 등의 무게를 효과적으로 분산시킬 수 있습니다. 따라서 경제적으로도 유리하겠죠.

Answer 3

질문에서 얘기하신 터널은 산을 관통하고 지나가는 것이라 생각됩니다. 그런 터널은 외부를 흙이 터널의 중심방향으로 누르게 됩니다. 이때 각이진 형태라면 하중이 특정지점에 강하게 작용할 가능성이 높고, 직선부 중심이 외부 하중에 취약해집니다. 하지만 원통형으로 만들면 터널 중심방향으로 작용하는 하중이 고르게 분포되도록 하기 유리합니다. 구조체에 작용한 하중을 사방으로 전달되기 좋은 형태인 것입니다. 각이진 형태처럼 특정부위에 하중이 크게 작용하여 전단파괴 되는 문제를 줄일 수 있습니다. 

Answer 4

터널을 둥글게 만드는 가장 큰 이뉴는 구조적 안전성 때문입니다.

아치형 구조는 위에서 누루는 힘을 곡선을 따라 아래로 분산시켜 하중을 줄여주기 때문에 구조적으로 안정성이 높습니다.

이런이유때문에 아치형구조로 설계/시공을 합니다. 터널이 사각 구조라면 평평한 천장에 하중이 집중되어 균열이 발생할 수 있습니다.