홍라이프 계산기나선 계단 계산기 쉽게 이해하기 — 개념과 원리
이 계산기는 층고, 계단 지름, 중심 기둥 지름, 디딤판 한 장의 회전각으로 나선 계단을 설계해 봅니다. 단 수, 단 높이, 실제 발이 닿는 보행선에서의 디딤판 깊이, 유효 폭, 머리 위 여유 높이를 구하고, 미국 주거용 건축 기준(IRC)의 나선 계단 조항에 맞는지 확인합니다. 다락이나 좁은 공간에 놓을 계단 키트를 고르거나 설계를 스케치할 때 쓸 수 있습니다.
계산 방법
단 수 = 층고 ÷ 241.3mm(9½인치), 올림
단 높이 = 층고 ÷ 단 수, 디딤판 수 = 단 수 − 1
보행선 반지름 = 기둥 지름 ÷ 2 + 304.8mm(12인치)
보행선 디딤판 깊이 = 보행선 반지름 × 회전각(라디안)
유효 폭 = (계단 지름 − 기둥 지름) ÷ 2
머리 위 여유 = 단 높이 × (360° ÷ 회전각) − 디딤판 두께
- 위층 바닥이 마지막 단 역할을 하므로 디딤판은 단 수보다 하나 적습니다.
원리
나선 계단은 곧은 계단을 기둥에 감아 놓은 형태입니다. 디딤판은 기둥 쪽은 좁고 바깥은 넓은 부채꼴이라, 어디서 재느냐에 따라 깊이가 달라집니다. 기준은 기둥 가장자리에서 12인치 떨어진 보행선, 즉 발이 대체로 닿는 위치에서 잽니다. 반지름 r에서 부채꼴의 호 길이는 r × 각도(라디안)입니다. 머리 위 여유는 바로 위 디딤판이 정하며, 한 바퀴를 돌면 360° ÷ 회전각만큼 단을 올라간 높이에서 위 디딤판 두께를 뺀 값입니다. IRC R311.7.10.1은 유효 폭 26인치(660mm) 이상, 보행선 깊이 6¾인치(171mm) 이상(보행선 반지름 24½인치 이하), 단 높이 9½인치(241mm) 이하, 동일한 디딤판, 머리 위 여유 6피트 6인치(1,981mm) 이상을 요구합니다.
예제 풀이
기본값: 층고 2,700mm, 지름 1,600mm, 기둥 110mm, 회전각 30°, 디딤판 두께 40mm.
- 단 수 = 2,700 ÷ 241.3 = 11.19 → 올림 12단, 단 높이 = 2,700 ÷ 12 = 225mm입니다.
- 디딤판 11장, 전체 회전 = 11 × 30° = 330°입니다.
- 보행선 반지름 = 55 + 304.8 = 359.8mm, 깊이 = 359.8 × 0.5236 = 188mm입니다.
- 유효 폭 = (1,600 − 110) ÷ 2 = 745mm입니다.
- 머리 위 여유 = 225 × 12 − 40 = 2,660mm로, 모든 기준을 만족(yes)합니다.
| 층고 (mm) | 챌판 수 |
|---|---|
| 675 | 3 |
| 1,350 | 6 |
| 2,025 | 9 |
| 2,700 | 12 |
| 3,375 | 14 |
| 4,050 | 17 |
| 5,400 | 23 |
결과 해석
기준에 못 미치는 항목이 있으면 바꿀 입력값이 보입니다. 디딤판 깊이나 머리 위 여유가 모자라면 대개 회전각이 큰 것이므로, 각을 줄이면 한 바퀴당 단이 늘어 깊이와 여유가 커지지만 위층까지 더 많이 돌아야 합니다. 유효 폭이 모자라면 지름을 키워야 합니다. 전체 회전각이 위층에서 원하는 방향으로 나오도록 하는지도 확인하십시오.
흔한 실수
- 마감 바닥이 아닌 구조 바닥 기준으로 층고를 재는 경우
- 난간이 유효 폭을 줄인다는 점을 잊는 경우
- 위층 바닥을 디딤판으로 세는 경우
- 바닥 개구부가 계단 지름보다 커야 한다는 점을 놓치는 경우
자주 묻는 질문
기준을 만족하는 나선 계단의 최소 지름은?
유효 폭 26인치에 가는 기둥이면 지름이 52인치를 조금 넘어 약 1.35~1.4m입니다. 난간을 고려하면 더 커집니다.
나선 계단은 왜 단 높이를 더 높게 허용하나요?
좁은 공간용 보조 계단이라는 성격 때문에 IRC는 9½인치까지 허용합니다. 일반 주택 계단은 7¾인치 이하입니다.
국내에서도 이 기준을 쓰나요?
아닙니다. 국내에서는 건축법령과 관련 기준을 확인해야 합니다.
출처: International Code Council, International Residential Code (2018), Section R311.7.10.1 "Spiral stairways"