계단
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1. 개요
계단은 한 층에서 다른 층으로 이동하기 위한 건축 구조물로, 기원전 8000년으로 거슬러 올라가는 역사를 가지고 있다. 계단은 챌면과 챌판으로 구성되며, 난간, 계단참, 계단실 등의 구성 요소를 포함한다. 계단의 종류는 평면 형태, 구조, 용도에 따라 다양하게 분류되며, 나선형 계단, 교대식 계단, 비상구 계단 등이 있다. 계단은 유니버설 디자인을 통해 신체적 장애를 가진 사람들도 안전하게 이용할 수 있도록 설계되기도 하며, 에스컬레이터, 사다리, 경사로 등과 함께 활용되기도 한다. 계단은 건축 및 예술 분야에서 중요한 역할을 하며, 구조물, 조형물, 영화, 소설 등 다양한 예술 작품의 소재로 활용된다. 하지만 계단에서의 추락 사고는 위험하며, 1989년 일본에서는 593명이 계단에서 추락하여 사망하기도 하였다.
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| 계단 | |
|---|---|
| 개요 | |
| 종류 | 건축 구조물 |
| 역할 | 높은 곳으로 이동하는 통로 |
| 특징 | |
| 경사로와 비교 | 층계는 경사로보다 짧은 거리로 높이를 극복할 수 있지만, 이동 시 더 많은 노력이 필요함. |
| 구조 | 디딤판(tread)과 챌판(riser)의 반복으로 구성됨. |
| 안전 고려사항 | 미끄럼 방지, 충분한 조명, 난간이 필수적임. |
| 역사 | |
| 고대 | 고대부터 단순한 형태의 계단이 사용됨. |
| 중세 | 성이나 요새에 계단이 필수적으로 설치됨. |
| 르네상스 | 예술적이고 화려한 계단이 등장함. |
| 설계 | |
| 공간 효율 | 계단은 공간을 많이 차지하며, 설계 시 효율적인 공간 활용이 중요함. |
| 폭 | 계단의 폭은 사용량과 용도에 따라 결정됨. |
| 경사 | 층계의 경사는 안전과 편안함을 고려하여 결정됨. |
| 재료 | 나무, 돌, 콘크리트, 금속 등 다양한 재료가 사용됨. |
| 형태 | 직선형, 나선형, 꺾임형 등 다양한 형태가 있음. |
| 종류 | |
| 직선형 계단 | 가장 일반적인 형태이며, 단순하고 시공이 쉬움. |
| 꺾임형 계단 | 방향을 바꾸는 계단으로, 공간 효율성을 높일 수 있음. |
| 나선형 계단 | 중심 축을 기준으로 빙글빙글 돌아가는 계단으로, 공간 효율이 높지만 오르내리기 불편할 수 있음. |
| 비상 계단 | 화재나 비상시 대피를 위한 계단으로, 법규에 따라 설치됨. |
| 에스컬레이터와 무빙워크 | 전기의 힘으로 움직이는 계단과 평면 이동 장치. |
| 법규 및 안전 | |
| 건축법 | 각 나라의 건축법에 따라 계단의 크기, 재료, 안전 기준이 규정됨. |
| 장애인 편의 | 장애인 접근성을 고려하여 경사로와 엘리베이터 설치가 권장됨. |
| 안전사고 예방 | 미끄럼 방지, 충분한 조명, 난간 설치가 중요함. |
| 기타 | |
| 계단 관련 표현 | 일상생활과 문학, 예술에서 다양한 의미로 사용됨 (예: "성장과 발전", "위험과 도전"). |
| 상징적 의미 | 종교나 신화에서 하늘로 오르는 통로 또는 신성한 장소로 상징됨. |
2. 역사
계단의 개념은 기원전 8000년 전으로 거슬러 올라가며, 건축 역사상 가장 오래된 구조물 중 하나이다.[2] 가장 오래된 나선형 계단의 예는 기원전 5세기(기원전 400년대)까지 거슬러 올라간다.[3] 중세 건축에서는 다양한 형태의 계단이 실험적으로 시도되었고, 르네상스 시대에는 더욱 다양한 디자인이 등장했다.[3]
계단(stair) 또는 계단참(stairstep)은 계단의 한 칸을 말한다. 계단(staircase) 또는 계단(stairway)은 한 층에서 다른 층으로 이어지는 하나 이상의 계단으로, 층계참, 계단 기둥, 난간 등을 포함한다.[4] 건물에서 계단(stairs)이란 두 층 사이의 완전한 계단을 의미하며, 계단(stair flight)은 층계참 사이의 계단 또는 계단의 연속이다.
3. 구성 요소 및 용어
계단실(stairwell)은 계단이 설치된 건물을 수직으로 관통하는 구획이다. 계단홀(stair hall)은 건물의 입구 층에서 다른 층으로 이동할 때 통과해야 하는 계단, 층계참, 복도 또는 공용 홀의 다른 부분이다. 박스 계단(Box stairs)은 벽 사이에 지어진 계단으로, 일반적으로 벽 끈을 제외한 다른 지지대가 없다.[4]
계단은 방향을 바꾸지 않거나, 90° 각도의 층계참으로 연결된 두 개의 직선 계단, 또는 각 직선 계단의 끝에 180° 각도의 층계참을 형성하여 스스로 돌아가는 형태로 구성될 수 있다. 이는 다층 건물과 고층 건물에서 일반적으로 사용되는 수직 계단이다. 원형, 타원형 및 불규칙한 구조를 가진 다양한 기하학적 계단도 존재한다.[4]
더 높은 층으로 계단을 오르는 것을 "위층으로" 올라가는 것으로, 반대의 경우는 "아래층으로" 내려가는 것으로 부른다.[5][6]
3. 1. 계단의 각 부분
계단의 각 부분은 다음과 같이 구성된다.
계단 각 부분의 일본어 명칭은 다음과 같다.
| 명칭 | 설명 |
|---|---|
| 챌면 (일본어: 踏み面, 후미즈라) | 한 계단의 실제 깊이[57] |
| 챌면 (일본어: 蹴上げ, 케아게) | 계단의 높이[57] |
| 너비 | 계단의 실제 내부 너비[57] |
| 층계참 (일본어: 踊り場, 오도리바) | 높은 계단의 중간에 설치하는 넓은 계단[57] |
일본에서는 예로부터 계단 아래에 생기는 공간을 효율적으로 활용하기 위해 측면을 서랍으로 하여 장롱의 역할을 겸하는 '''장롱 계단'''(계단 장롱 또는 상자 계단이라고도 함)이 사용되었다.
계단의 챌면(일본어: 蹴上げ, 케아게) 1단당 높이(蹴上寸法) H와 챌면(일본어: 踏み面, 후미즈라) 1단당 깊이(踏みづら寸法) D 사이에는 2H＋D＝보폭의 관계가 이상적이라고 여겨진다. 보폭은 60cm 이상으로 한다.
히라이데 타카시(平出隆)는 계단 설계에서 챌면과 챌면의 관계에 대해 60＜D＋0.135×H²＜70이라는 식을 제시했다.
일본의 경우, 주택용 계단에 대해서는 안전을 확보하기 위해, 챌면 치수는 230mm 이하, 챌면 치수는 150mm 이상, 내법(유효폭) 750mm 이상 등 각 부분의 치수 최저 기준이 건축기준법(建築基準法)에 규정되어 있다.
3. 2. 난간
난간은 사람들이 가장자리에서 떨어지는 것을 방지하는 난간과 발루스터 시스템이다.[9]- 난간, 손잡이: 한쪽이 열려 있는 계단에서 수직 발루스터와 구별되는 손잡이를 위한 경사진 부재이다. 난간은 계단 양쪽에 자주 설치되지만, 한쪽에만 있거나 전혀 없을 수도 있다. 넓은 계단에는 양쪽 사이에 하나 이상의 난간이 있을 수 있다. "난간"이라는 용어는 때때로 손잡이만, 때로는 손잡이와 발루스터, 때로는 발루스터만을 의미하기도 한다.[9]
- 볼루트: 나선형처럼 안쪽으로 휘어지는 벌노즈 계단의 손잡이 끝 부분 요소이다. 볼루트는 계단을 올라갈 때 손잡이가 있는 계단의 어느 쪽에 있는지에 따라 오른손잡이 또는 왼손잡이라고 한다.
- 턴아웃: 완전한 나선형 볼루트 대신 턴아웃은 계단에 들어갈 때 더 넓은 개구부를 제공하기 위해 계단 비행에서 정상적인 손잡이 중심선에서 벗어나는 것이다. 턴아웃은 일반적으로 새로운 기둥 위에 설치되어 손잡이에 안정성을 더한다.
- 고즈넥: 경사진 손잡이를 발코니 또는 착륙 지점의 더 높은 손잡이에 연결하는 수직 손잡이이다.
- 로제트: 손잡이가 벽에서 끝나고 반 기둥이 사용되지 않는 경우 로제트로 장식될 수 있다.
- 이징: 벽 난간은 ''벽 브래킷''에 직접 장착된다. 계단 아래쪽에서 이러한 난간은 수평 난간으로 퍼지며 이 수평 부분을 "시작 이징"이라고 한다. 계단 꼭대기에서 난간의 수평 부분을 "오버 이징"이라고 한다.
- 코어 레일: 목재 손잡이는 특히 곡선이 나무의 결에 역행해야 하는 경우 추가적인 강도와 강성을 제공하기 위해 금속 코어를 갖는 경우가 많다. 금속 코어의 고풍적인 용어는 "코어 레일"이다.
- 발루스터: 손잡이를 지탱하는 수직 기둥을 나타내는 용어이다. 때로는 간단히 ''가드'' 또는 ''스핀들''이라고도 한다. 디딤판에는 종종 두 개의 발루스터가 필요하다. 두 번째 발루스터는 라이저에 더 가깝고 첫 번째 발루스터보다 더 크다. 두 번째 발루스터의 추가 높이는 일반적으로 발루스터의 장식 요소 사이의 중간에 있다. 이렇게 하면 아래쪽 장식 요소는 디딤판에 맞춰지고 위쪽 요소는 난간 각도에 맞춰진다.
- 뉴얼: 손잡이를 고정하는 데 사용되는 큰 발루스터 또는 기둥이다. 구조 요소이기 때문에 바닥과 바닥 아래에서 바닥 조이스트 바닥까지 연장되며 바닥 조이스트에 바로 볼트로 고정된다. 난간이 벽에서 끝나는 경우 ''반 뉴얼''을 사용할 수 있다. 시각적으로, 뉴얼의 절반이 벽에 매립되어 있는 것처럼 보인다. 개방형 착륙 지점의 경우, 뉴얼은 장식적인 ''뉴얼 드롭''을 위해 착륙 지점 아래로 연장될 수 있다.
- 피니얼: 특히 난간 끝 부분의 뉴얼 기둥 꼭대기에 있는 장식적인 캡이다.
- 베이스레일 또는 슈레일: 발루스터가 디딤판에서 시작하지 않는 시스템의 경우 베이스레일로 이동한다. 이를 통해 두 번째 발루스터 문제를 피하면서 동일한 발루스터를 사용할 수 있다.
- 필렛: 발코니 난간의 발루스터 사이 바닥에 있는 장식적인 충전물 조각.
3. 3. 기타 용어
- 층(Flight): 층과 층 사이에서 단절되지 않고 이어지는 계단의 연속 구간이다.[10]
- 착륙장(Landing) 또는 플랫폼: 계단의 맨 위 또는 맨 아래 계단 근처의 바닥 공간을 말한다. 중간 착륙장은 주요 층 사이의 계단에 설치된 작은 플랫폼으로, 일반적으로 계단의 방향을 바꾸거나 사용자가 휴식을 취할 수 있도록 사용된다. 반착륙장(half landing)은 180° 방향 전환이 이루어지는 곳이며, 1/4 착륙장(quarter landing)은 중간 착륙장에서 90° 방향 전환이 이루어지는 곳이다.[11]
- 앞판(Apron): 계단 통로 개구부로 인해 노출된 트리머와 조이스트를 덮는 데 사용되는 목재 패시아 보드이다.[12]
- 발코니(Balcony): 개방형 상층 또는 착륙장이 있는 계단의 경우 상층은 기능적으로 발코니 역할을 한다.
- 떠 있는 계단(Floating stairs): 아래에 아무것도 없는 계단을 "떠 있는" 계단이라고 한다. 개방감을 강조하고 공중에 떠 있는 기능적인 특징을 만들기 위해 일반적으로 라이저(riser, 계단의 높이)도 생략된다.[13]
- 이동식 안전 계단(Mobile safety steps): 많은 유형의 계단을 위한 임시적이고 안전한 대체물로 사용할 수 있다.
- 러너(Runner): 계단 중앙을 따라 내려가는 카펫이다. 계단봉(stair rod)이라고 하는 특수한 막대로 고정할 수 있다.
- 스팬드럴(Spandrel): 바로 아래에 다른 계단이 없는 경우 계단 아래의 삼각형 공간을 "스팬드럴"이라고 하며, 자주 벽장(closet)으로 사용된다.
- 계단실(Stairwell): 일반적으로 수직 샤프트인 실내 계단이 있는 공간적 개구부이다.
- 계단탑(Staircase tower): 건물에 부착되거나 건물에 통합되어 다양한 층을 연결하는 계단이 있는 탑이다.
4. 계단의 종류
계단은 직선 구간, 와인더(winder), 계단참을 조합하여 다양한 형태를 취할 수 있다.
가장 단순한 형태는 와인더나 계단참이 없는 직선 계단이다. 이러한 유형의 계단은 상대적으로 건설이 용이하고 상단과 하단에만 연결하면 되기 때문에 전통 가옥에서 흔히 사용되었다. 그러나 많은 현대 건축가들은 직선 계단 아래에서 위층이 바로 보이고, 낙상 시 계단 아래까지 멈추지 않아 잠재적으로 더 위험하며, 전체 계단 구간에 충분한 직선 길이가 필요하다는 점 때문에 직선 계단을 선택하지 않을 수 있다.
"공간 절약 계단"(패들 계단, 교대형 계단)은 더 가파른 경사를 위해 사용될 수 있지만, 특정 상황에서만 사용할 수 있으며 규정을 준수해야 한다.
기본적인 직선 계단은 계단참이나 와인더가 있는 계단보다 설계 및 시공이 더 쉽다. 직선 구간에서는 발걸음의 리듬이 방해받지 않아 처음부터 발을 헛디딜 가능성을 줄여 낙상 위험 증가를 상쇄할 수 있다. 그러나 긴 직선 계단 구간의 경우 건축 규정의 안전 기준을 준수하려면 계단참이나 와인더가 필요하다.[15]
직선 계단에는 중간 계단참을 포함할 수 있지만, 계단참이나 와인더를 사용하여 계단에 굴곡을 만드는 계단이 더 흔하다. L자형 계단, U자형 계단, Z자형 계단 등이 있으며, 계단참과 방향 변경을 사용하면 다음과 같은 효과가 있다.
- 위층이 계단 아래에서 바로 보이지 않아 위층의 프라이버시를 더 높일 수 있다.
- 낙상 시 계단참에서 멈출 수 있어 전체 거리와 잠재적인 부상을 줄일 수 있다.
- 계단참은 총 바닥 공간을 더 많이 차지하지만, 긴 직선 구간이 필요하지 않으므로 더 유연한 평면 설계가 가능하다.
- 특히 외부에 있는 큰 계단의 경우 계단참은 보행자가 다리를 쉴 수 있는 공간을 제공할 수 있다.
다른 형태로는 급각으로 곡선을 그리거나 구부러지는 와인더가 있는 계단, 계단참에서 합쳐져 T자 모양을 이루는 세 개의 계단 구간, 발코니와 복잡한 디자인이 있는 계단 등이 있다.
"모노 스트링" 계단은 한 개의 강철 빔을 따라 계단판이 배열된 계단을 말한다. "더블 스트링" 계단은 양쪽에 두 개의 강철 빔이 있고 그 사이에 계단판이 걸쳐져 있다.
4. 1. 평면 형태에 따른 분류
- 직선 계단: 일직선으로 이어지는 계단이다.[1] 거리가 길 경우 미끄러져 떨어졌을 때 한 번에 아래까지 떨어지지 않도록 중간에 중간층을 설치하는 것이 바람직하다.[1] '총알 계단'이라고도 불린다.[1]
- 꺾인 계단: 중간층에서 직각으로 꺾이는 계단이다.[2] 비교적 면적을 많이 차지하지만, 높이 뚫린 공간 등을 효과적으로 설치함으로써 시야가 트이고 개방적인 특징이 있다.[2] 중간층을 낮은 위치에 설치하면 오르기 쉬운 계단으로 보이게 된다.[2]
- 중간 열린 계단: 평면으로 보면 'ㄷ'자 모양을 한 계단이다.[3] 두 곳의 중간층에서 각각 꺾이면서 계단을 올라가고 내려간다.[3] 꺾인 계단과 마찬가지로 높이 뚫린 공간을 효과적으로 설치함으로써 시야의 변화를 만들어낼 수 있다.[3]
- U턴 계단: 계단의 거의 중간 부분에 중간층을 설치하고, 그 중간층 부분에서 방향을 바꾸는 계단이다.[4] 직선 계단에 비해 미끄러져 떨어졌을 때의 안전성이 뛰어나다.[4] 주택에서는 비교적 많이 사용되는 형태이지만, 직선 계단에 비해 약 1.5배 정도의 면적이 필요하다.[4] '왕복 계단'이라고도 불린다.[4]
- 회전 계단: U턴 계단의 중간층 부분이 부채꼴 모양의 계단판이 된 계단이다.[5] 직선 계단과 거의 같은 면적으로 설치할 수 있기 때문에 주택에서 많이 사용되는 경향이 있다.[5] 하지만, 직선 부분과 회전 부분에서 밟는 면의 치수가 다르고(특히 회전 부분의 중앙 부분은 밟는 면이 좁아진다), 진행 방향이 중간에 바뀌기 때문에 사고가 일어나기 쉬운 단점을 가지고 있다.[5]
- 나선형 계단: 중앙 기둥을 나선 모양으로 회전하면서 올라가고 내려가는 계단이다.[6] 중앙 부분과 끝 부분에서는 밟는 면이 다르기 때문에, 올라가고 내려갈 때 주의가 필요하다.[6] 높이 뚫린 공간과의 조화가 좋다.[6]
4. 2. 구조에 따른 분류
- 측경 계단: 계단 양쪽의 게타(けた)에 단판(段板)과 챌판(蹴上げ板)을 끼울 홈을 만들고, 쐐기를 박아 고정한 계단이다.[19]
- 매달이 계단: 단판을 천장 구조재에서 와이어나 철근 등으로 매단 계단이다.[19]
- 사사라게다 계단: 지그재그 모양의 사사라게다(ささら桁)에 단판을 얹은 구조의 계단이다.[20]
- 력게다 계단: 하나의 큰 게타(桁)로 구조를 지탱하는 계단이다.[20]
- 외팔보 계단: 벽면에서 단판이 독립적으로 돌출된 구조의 계단이다.[20]
5. 나선형 계단
나선형 계단은 중앙 기둥을 중심으로 회전하며 올라가는 형태의 계단으로, 스코틀랜드 건축에서는 '턴파이크 계단'이라고도 불린다.[16]
나선형 계단의 기본적인 장점은 좁은 공간에도 설치가 가능하며, 차지하는 공간이 작다는 점이다.[16] 이러한 특징 때문에 선박, 잠수함, 산업 시설, 작은 복층 아파트와 같이 바닥 공간이 협소한 곳에서 주로 사용된다.[16] 하지만, 좁은 나선형 계단은 매우 가파르다는 단점을 갖는다. 넓은 나선형 계단은 웅장함을 보여주기 위해 설치되기도 한다.[16]
나선형 계단은 나선의 지름에 따라 특징이 달라진다. 지름이 넓을수록 중앙 축을 한 바퀴 회전하는 동안 더 많은 계단을 설치할 수 있어 각 계단이 길어지고, 계단 사이의 높이는 일반 계단과 비슷하게 유지될 수 있다. 반면 지름이 작으면, 계단을 "춤추게" 함으로써 중앙 축 근처에서 더 넓은 발판을 확보할 수 있다.[16] 그러나 매우 짧은 지름을 가진 일부 나선형 계단은 천장 높이를 유지하기 위해 각 계단의 높이가 매우 높아야 한다.
건축가들은 건물 내외부에 비틀린 곡선 형태를 장식으로 사용해왔다.[16] 중앙 기둥이 없는 "개방형 우물" 나선형 계단은 발판 양쪽에 난간이 설치되는 경우가 많다. 이러한 디자인은 좁은 나선형 계단에 비해 균일한 발판 깊이를 제공한다는 장점이 있으며, 타원형, 계란형,[16] 삼각형, 오각형 중심부를 가질 수 있다.
이중 나선형 계단은 동일한 수직 공간에 두 개의 독립적인 나선형 계단이 있어, 한 사람이 올라가고 다른 사람이 내려올 때 서로 만나지 않아도 된다.[16] 산 파트리치오 우물은 짐을 실은 당나귀와 싣지 않은 당나귀가 방해 없이 오르내릴 수 있도록 설계되었고, 샹보르 성, 블루아 성, 크레디 리요네 본사는 사회적 목적의 분리를 위해 이중 나선형 계단이 설치되었다.
비상구 계단은 착륙장과 직선 계단으로 구성되지만, 기능적으로 이중 나선형인 경우가 많다. 두 개의 분리된 계단이 서로 얽혀 동일한 바닥 공간을 차지하며, 이는 두 개의 독립적인 화재 탈출 경로를 확보하기 위한 법적 안전 요구 사항을 충족시킨다.
나선형 계단은 만들어지는 회전 수에 따라 "1/4 회전", "1/2 회전", "3/4 회전", "1회전" 등으로 구분된다. 연속적인 나선은 높이에 따라 여러 번 회전할 수 있으며, 다회전 나선형 계단은 요새, 교회, 등대 등에서 볼 수 있다.
가장 오래된 나선형 계단은 시칠리아 셀리누테에 있는 그리스 식민지의 A 신전에서 발견되었으며, 기원전 480~470년경에 건설되었다.[20] 로마 건축에서는 고급 건축물에 주로 사용되었고, 이후 기독교 교회 건축에 채택되었다.[21] 르네상스와 바로크 시대에는 더욱 화려한 나선형 계단이 고안되었으며,[16] 현대 디자인은 미니멀리즘 경향을 보인다.[16]
성의 나선형 계단이 오른손잡이 공격자를 방해하기 위해 시계 방향으로 올라간다는 오해가 있지만,[22][23] 실제로는 군사적 역할이 없는 건축물에서 시계 방향 나선형 계단이 더 흔했다.[24] 연구에 따르면, 나선형 계단의 방향은 물리적 편의성과 건축적 실용성에 따라 결정되었으며, 전투 효율성을 위한 군사적 이념은 없었다.[22]
최근에는 조립식 나선형 계단도 도입되어, 모듈식 표준 계단과 난간을 볼트로 조립하여 설치할 수 있다.
6. 교대식 계단
일반 계단의 전체 길이를 위한 공간이 부족한 경우 "교대식 계단"(다른 명칭으로는 "패들 계단", "지그재그 계단" 또는 "이중 챌면 계단")을 사용할 수 있다.[16] 교대식 계단은 매우 가파른 계단의 안전한 정면 하강을 허용하도록 설계할 수 있다(그러나, 오목한 챌면이나 발판이 있는 디자인에는 이 기능이 없다). 챌면은 각 발에 대한 챌면이 번갈아 가도록 설계된다. 한 계단은 왼쪽에 넓고, 다음 계단은 오른쪽에 넓다. 계단의 좁은 부분에는 다른 발이 설 수 있는 공간이 부족하므로, 사용자는 항상 올바른 발을 올바른 계단에 사용해야 한다. 교대식 계단의 경사는 최대 65°일 수 있는 반면, 표준 계단은 거의 항상 45° 미만이다.
교대식 계단의 장점은 사람들이 이동 방향을 향해 정면으로 내려갈 수 있다는 것이다. 이러한 좁은 공간에서 다른 대안은 사다리뿐인데, 이는 뒤쪽을 향해 내려가야 한다. 교대식 계단은 어린아이, 노인 또는 신체적으로 불편한 사람들에게는 안전하지 않을 수 있다. 건축법은 일반적으로 이를 사다리로 분류하며, 사다리가 허용되는 곳(일반적으로 드물게 접근하는 지하실이나 다락방 유틸리티 또는 저장 공간)에서만 허용한다.
이미지의 블록 모델은 교대식 계단으로 얻을 수 있는 공간 효율성을 보여준다. 교대식 계단(3)은 계단당 하나의 공간 단위가 필요한데, 이는 반 너비 계단(2)과 같고 전체 너비 계단(1)의 절반이다. 따라서, 이 경우 계단 사이의 수평 거리는 2배 감소하고, 각 계단의 크기도 줄어든다. 건축상의 이유로 좁은 "사용되지 않는" 계단 확장부가 있는 경우 계단 사이의 수평 거리는 2배 미만으로 감소한다.
이러한 계단은 (이 예를 포함하여) 종종 미끄럼면 대칭의 수학적 원리를 보여준다. 수직 중심면에 대한 거울상은 한 계단만큼 이동하는 것에 해당한다.
교대식 계단은 때때로 "마녀 계단"이라고도 불리는데, 이는 이전 시대에 마녀가 이러한 계단을 오르지 못한다고 여겨져 마녀를 쫓아내기 위한 시도로 만들어졌다는 믿음 때문이다.[27] 그러나 이러한 상상 속의 어원은 이후 반박되었으며, 전문가들은 마녀의 접근을 막는 것으로 여겨지는 계단에 대한 언급이 역사 문헌에 전혀 없음을 발견했다.[25]
교대식 계단은 적어도 1888년부터 사용되어 왔다.[26] 오늘날 이 디자인은 일부 다락방 아파트에서 침실이나 저장 공간에 접근하는 데 사용된다.[27]
7. 비상구 계단
지역 건축법은 건물 크기에 따라 필요한 비상구의 수를 규정하며, 최소 계단 수도 명시하는 경우가 많다. 개인 주택보다 큰 건물의 경우, 현대 건축법은 대부분 연기나 화염으로 인해 하나가 통행 불가능해지더라도 다른 하나는 사용 가능하도록 서로 완전히 분리된 계단을 최소 두 개 이상 설치하도록 규정하고 있다.
이러한 요건을 충족하는 전통적인 방법은 각 층의 바닥 공간 내에 별도의 공간을 차지하는 두 개의 별도 계단을 설치하는 것이다. 각 계단은 종종 "U자형" 또는 "꺾임" 디자인이라고 불리는 배치로 내부적으로 구성된다.[28] 두 계단은 방화벽으로 분리되어 나란히 설치되거나, 또는 평면도 내에서 서로 일정 거리 떨어져 위치할 수도 있다. 이러한 전통적인 배치는 건물 거주자와 방문객이 쉽게 이해할 수 있다는 장점이 있다.[28]
일부 건축가들은 두 개의 계단을 "이중 나선형" 또는 "가위 계단" 구성으로 설치하여 출구 요건을 충족하면서도 바닥 공간을 절약한다. 이 구성에서는 두 개의 계단이 같은 바닥 공간을 차지하지만, 전체 구간에 걸쳐 방화벽으로 분리된 채 서로 얽혀 있다.[28] 그러나 이러한 설계는 계단을 내려가는 사람들을 각 층마다 번갈아 다른 위치에 내려놓게 되어 매우 혼란스러울 수 있다.[28] 일부 건축법에서는 유사하게 생긴 계단을 구분하고 빠른 탈출 경로를 따라가기 쉽도록 색상 코드가 표시된 줄무늬와 안내 표지판을 사용할 것을 권장한다.
8. 설계
계단에서 각 단의 높이(챌면, Riser)와 깊이(디딤 바닥, Tread)는 사용자의 보폭과 관련하여 설계된다. 이상적인 계단은 2H(높이) + D(깊이) = 보폭(60cm 이상)의 관계를 가진다.[58]
인간공학적 안전을 위해 건축법규는 계단이 너무 가파르거나 좁지 않도록 특정 간격을 명시한다. 니콜라-프랑수아 블론델은 밟는 부분(tread)과 높이(riser) 치수의 인간공학적 관계를 확립한 최초의 사람으로 알려져 있으며, 2 × 높이 + 밟는 부분 = 계단 길이 라고 명시했다.[31]
일본에서는 건축기준법에 따라 주택용 계단의 최소 기준이 정해져 있다. 챌면 치수는 230mm 이하, 디딤 바닥 치수는 150mm 이상, 유효폭은 750mm 이상이어야 한다. 계단의 경사는 45도 전후가 일반적이며, 경사가 급할 경우 손잡이를 설치하여 안전을 확보한다.[58]
8. 1. 유니버설 디자인 (배리어 프리)
계단은 그 구조상 신체적 장애를 가진 사람들에게 사용이 불편하거나 위험을 수반할 수 있다. 이에 대응하기 위해 계단의 유니버설 디자인화가 이루어지고 있다.- '''손잡이'''
계단 옆에는 대체로 수평부는 높이 1,100mm 이상, 계단부는 높이 850mm 이상으로 허리 높이에 보조 손잡이가 설치된다. 하체 근력이 약한 노인을 비롯하여 발밑이 미끄러울 때 등에 손잡이를 사용하여 몸을 지탱하는 보조 역할을 한다.[33]
- '''경사로'''
계단에 인접한 곳에 충분히 긴 경사로가 설치되는 경우가 있다. 자전거 보관소로 자전거를 이동시키는 경우, 계단 양쪽에 경사로를 붙인 계단도 있다.
- '''계단 승강기'''
휠체어 사용자를 위해 계단 승강기가 설치되는 경우가 있다. 충분히 넓은 계단의 경우 레일이 계단의 밟는 부분에 장착되거나 벽에 부착된다. 의자는 레일에 부착되고 의자에 앉은 사람은 의자가 레일을 따라 움직이면서 들어 올려진다.[33]
- '''시각장애인 대응'''
시각장애인이 계단을 안전하게 이용할 수 있도록 공공시설 등의 계단에서는 계단의 입구와 출구의 위치가 점자블록으로 표시되어 있거나, 발판에 검은색 바탕에 빨간색과 노란색 선이 그려진 테이프가 부착되어 있기도 하다. 또한 유도 차임벨이 설치된 곳도 있다. 나가사키현 나가사키시 주변에서는 학교나 자치회의 자원봉사자에 의해 밟는 면의 가장자리에 페인트 등으로 흰색 선이 그어져 있는데, 이는 시각적으로 보기 쉽게 함으로써 사고를 예방하기 위한 목적으로 행해지고 있으며, 주로 노인을 대상으로 하고 있다.
9. 계단을 이용한 설비
- 피난 계단(비상계단)
- 활주로 계단(타랩), 에어스테어
- 횡단보도 교량
;계단과 유사한 승강 설비
10. 주목할 만한 계단
- 기네스북에 따르면 세계에서 가장 긴 계단은 스위스 슈피츠 근처 니젠반 궤도열차의 서비스 계단으로, 11,674개의 계단과 1669m의 높이를 가지고 있다.[43] 이 계단은 일반적으로 직원 전용이지만, 매년 ''니젠라우프(Niesenlauf)''라는 대중 달리기 행사가 열린다.
- 일본에서 가장 긴 돌 계단은 구마모토현 야쓰시로에 있는 샤카인 사원의 3,333개의 계단이다.[51]
- 오데사의 포템킨 계단은 1925년 무성영화 ''전함 포템킨''에서 묘사된 "포템킨 계단" 학살 장면으로 유명하다.
- 로마의 스페인 계단은 스페인 광장을 핀치오 언덕의 트리니타 데이 몬티와 연결하는 후기 이탈리아 바로크 양식 건축물이다. 프란체스코 데 산크티스가 설계하고 1723년에서 1725년 사이에 건설된 135개의 계단은 티베르 강을 향해 내려다보이는 넓은 전망을 제공한다.
- 타이타닉의 대계단은 1912년 처녀 항해 중 빙산과의 충돌 후 침몰한 영국 대서양 횡단 여객선의 가장 인상적인 특징 중 하나였다.
- 인도 구자라트주의 주나가드 지역에 위치한 기르나르 산(Girnar)은 힌두교, 자이나교, 불교 신자들과 일부 무슬림들에게 가장 신성한 장소 중 하나이다. 5개의 봉우리로 이루어진 1100미터 높이의 산에는 여러 신성한 장소가 있으며, 약 1만 개에 달하는 계단을 통해 도보로 접근할 수 있다.
- 중국 태산 동봉으로 이어지는 계단은 내부 사원 계단을 포함하여 7200개(공식 산책로 계단 6293개)의 계단으로 이루어져 있다.
- 하와이 오아후 섬에 있는 하이쿠 계단은 약 4,000개의 계단으로, 거의 약 1.61km에 달하는 높이를 자랑한다.
- CN타워의 계단은 1,776개의 계단을 올라 메인 데크에 도달하고, 2,579개의 계단을 더 올라 스카이 포드에 도달한다. 이 계단은 세계에서 가장 높은 금속 계단이다.
11. 계단에서의 사고
계단에서 넘어지면 매우 위험하다. 좁은 면이 각각 직각으로 구부러진 구조는 손이나 무릎으로 지탱하기 어렵고, 추락을 멈추기가 어렵다. 그 외의 부분에서 떨어진 경우에는 모서리가 있기 때문에, 충격이 가해지는 면적이 좁아지고, 필연적으로 하중이 커져 부상을 입기 쉽다. 머리나 목 등이 부딪힌 경우에는 목숨의 위험까지 있으며, 예를 들어 1989년에는 일본 국내에서 593명이 계단에서 추락하여 사망하였다.[59] 추락하여 사망한 인물로는 후마윤, 나사우＝바일부르크 백작 프리드리히 빌헬름, 이와사 토시야, H・R・기거 등이 있다.
일단 넘어지면 스스로 멈추는 것은 거의 불가능하기 때문에, 계단이 길고 직선적일수록 추락하면 목숨의 위험이 증가한다. 따라서, 추락을 중간에 막기 쉽게 하기 위해 대략 10단~20단마다 하나씩 계단 중간 층을 설치하는 것이 일반적이다.
학교 시설에서는 계단에서 놀거나 장난을 치지 않도록 거듭 주의를 주고 있으며, 서스펜스 작품에서는 사고사의 단골 소재로 등장한다. 영화 『가마타 행진곡』에서는 목숨을 건 연기로 "계단 추락"이 묘사되어 있다.
12. 예술 및 건축에서의 계단
종교 사당과 기념 구조물은 종종 계단을 통해 접근하며, 때로는 수백 또는 수천 개의 계단이 있기도 하다. 많은 신고전주의 건축물은 주 출입구가 있는 높은 플랫폼이나 주춧돌로 올라가는 넓고 눈에 띄는 계단을 특징으로 한다.[16] 최근 몇 년 동안, 접근성에 대한 우려가 증가함에 따라 건축가들은 휠체어 접근을 용이하게 하기 위해 눈에 띄지 않는 저층 공공 출입구나 엘리베이터를 개조하는 데 힘쓰고 있다.
르네상스부터 현대까지 대형 개방형 나선형 계단은 공공 건물의 중앙 특징으로 사용되어 왔다.[16] 21세기 버전으로는 여러 주요 애플 스토어(Apple Store) 중앙에 있는 유리로 둘러싸인 나선형 유리 계단이 있다.[41][42]
''베슬(Vessel)''은 뉴욕시 맨해튼(Manhattan, New York City)의 허드슨 야드 재개발 프로젝트(Hudson Yards Redevelopment Project)의 일환으로 건설된 예술적 구조물이자 방문객 명소이다. 영국의 디자이너 토마스 헤더윅(Thomas Heatherwick)의 설계에 따라 건설된 이 정교한 벌집 모양의 구조물은 16층 높이이며, 방문객들이 탐험할 수 있도록 154개의 계단, 2,500개의 계단, 그리고 80개의 착륙장으로 구성되어 있다.
계단은 윈체스터 미스터리 하우스(Winchester Mystery House)에 있는 "어디에도 이어지지 않는 계단"과 같이 기발한 물리적 구조물이 될 수도 있다. 라이오넬 페로즈(Lionel Penrose)와 로저 페로즈(Roger Penrose)가 고안한 펜로즈 계단(Penrose stairs)은 유명한 불가능한 도형이다. 이미지는 원근감을 왜곡하여 계단이 끝없이 이어지는 것처럼 보이게 하는데, 이는 물리적으로 불가능하다. 이 이미지는 M. C. 에셔(M. C. Escher)가 그의 상징적인 석판화 ''위로와 아래로(Ascending and Descending)''에서 채택했다.
13. 갤러리
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