터널이 타원형으로 만들어진 이유가 있나요?

Question

우리나라 터널은 기차든 자동차든 대부분 타원형으로 만들어져 있습니다. 직사각형으로 만들수도 있을거 같은데. 대부분 타원형으로 만들어진 이유가 있을까요?

쌈박한오릭스46 · Accepted Answer

안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 터널 윗부분이 아치 구조인 이유는 아치구조가 위에서 누르는 하중을 타원 모양의 곡선을 따라서 무게를 분산 시켜 주기 때문에 타원형으로 만드는 것입니다. 특히 터널는 산을 뚫고 만드는 것으로 흙과 암석의 무게를 가 어마어마하다보니깐 아치 구조를 통해 밑으로 내려 바닥이 하중을 견딜 수 있도록 구조를 만드는 것입니다.

두루미123 · Answer

안녕하세요. 주영민 과학전문가입니다.아치형태로 만들어야 터널위의 산들이 아래로 내려오려는 하중을 쉽게 견딜수 있습니다.생각해 보면 터널 위로 산들은 대부분 바위이기 때문에 엄청난 힘이 아래로 향하게 됩니다.만일 네모나가 터널을 만든다면 쉽게 무너집니다.그런데 아치형태로 만들면 힘이 분산되고 또 집중되면 무너지지 않습니다.

화목한다람쥐109 · Answer

안녕하세요. 김태경 과학전문가입니다.터널은 대부분 원형 또는 타원형의 형태입니다.아치형의 벽이 흙이나 바위가 누르는 힘을 분산시켜 터널 벽을 더욱 강하게 지탱시켜 주기 때문입니다.

xcute4 · Answer

안녕하세요. 김경렬 과학전문가입니다.터널이 둥글거나 타원형으로 생긴 이유는 구조역학적인 영향이 가장 큽니다.터널은 기존의 토사나 암을 없애고 그곳에 길을 내는 방법인데, 없어진 흙이 기존에 받쳐주고 있던 힘을 가장 적은 단면으로 많이 받쳐줄 수 있는게 타원/원형입니다. 타원이나 아치구조는 하나의 구조역학적인 압축설계시스템에 가장 적합하기 때문이라 보시면됩니다. 설계할 때 직선구조로 설계한다면, 인장응력에 대한 고려 및 좌굴,등등 여러 조건들을 검토해야하지만, 아치형식은 압축설계 시스템만으로도 충분한 고려가 됩니다.

느림보거북이1 · Answer

안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.터널이 타원형인 이유는 지지력이 가장 강하기 때문입니다 원형 터널은 압축 하중을 가장 잘 견딜 수 있으며 이는 지상에서 터널 벽에 가해지는 힘입니다 또한 원형 터널은 가장 효율적인 형태이므로 건설 비용이 가장 저렴합니다

럭스마가린 · Answer

안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.간단하게 말씀드릴께요. 터널 내부의 마감. 즉 타일을 해놨는지 안해놨는지 여부에 따라 안전상 구조상 문제가 되진 않습니다. 사람으로 따지면 화장을 했는지 안했는지의 차이일 뿐이죠...터널기술은 우리나라가 세계최고수준입니다. 대부분의 터널이 원형 타원형을 하고 있는 이유는아치의 모양이 상부에서 내려누르는 힘을 터널 양쪽으로 분산해주는 역할, 터널구조물을 단단히 지지해주는 역할과 동시에 내부공간을 넓게 쓸수 있기 때문이죠..

고운푸들16 · Answer

안녕하세요. 류경범 과학전문가입니다.터널이 타원형으로 만들어진 이유는 터널의 구조적인 안정성 때문입니다.대부분의 터널은 둥근 아치형 모양이며, 이런 아치 구조는 위에서 누르는 힘을 곡선을 따라 아래로 분산시켜 하중을 줄여주기 때문에 매우 튼튼한 구조입니다.만약 터널이 사각 구조였다면 평평한 천장에 하중이 집중되어 균열이 발생하고 무너질 수 있습니다.이러한 이유로 터널은 대부분 타원형으로 만들어지는 것입니다.

하얀도화지113 · Answer

안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.터널이 타원형으로 만들어진 이유는 주로 공기 저항을 최소화하기 위해서입니다. 타원형 터널은 원형 터널보다 더 많은 공기를 처리할 수 있기 때문에, 같은 크기의 터널에서 더 많은 기체나 압축 공기를 이용하여 실험을 진행할 수 있습니다. 또한, 타원형 터널은 공기 저항이 적기 때문에, 높은 속도로 흐르는 공기를 더 많이 유입할 수 있으며, 이는 터널 내부에서의 낮은 압력을 유지할 수 있도록 도와줍니다.

유망한황로76 · Answer

안녕하세요. 배진호 과학전문가입니다.직사각형의 경우는 가운데를 지지해주려면 인위적으로 기둥을 설치하여야 합니다. 그렇지 않으면 가운데가 무너져 버립나다.하지만 타원형의 경우는 가운데의 누르는 힘을 양쪽으로 분산시키는 구조라 별도의 기둥이 필요치 않습니다. 그래서 가운데 기둥이 필요없는 형태의 터널로 만듭니다.