KDS 설계기준 413030 냉간성형강 설계기준

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KDS 41 30 30 냉간성형강 구조 설계기준

1. 일반사항

1.1 목적

• 냉간성형강으로 구성된 구조부재 및 접합부의 해석 및 설계에 대한 일반적인 요구사항을 규정합니다.

1.2 적용 범위

1.2.1 범위

• 두께 25mm를 초과하지 않는 탄소강판, 저합금강판, 탄소봉강, 저합금봉강을 냉간성형한 부재로 다음 구조물에 사용된 구조부재의 설계에 적용됩니다.
  • 건축물
  • 동적효과가 감안된 건물 이외의 구조물

1.2.2 적용

• 냉간성형강 구조요소(요소, 부재, 결합체, 접합부 및 상세 등)의 공칭강도 및 강성은 1.6, 3, 4의 규정에 따라 산정합니다.
• 구성품의 구성 또는 형상이 1.6, 3, 4의 규정에 따라 설계강도를 산정할 수 없는 경우, 구조성능은 다음 방법 중 하나를 이용하여 산정합니다.
  • 실험만에 의한 설계강도 또는 강성
  • 확인실험을 거친 합리적인 공학적 해석에 의한 설계강도
  • 타당한 이론과 공학적 판단에 근거한 합리적인 공학적 해석에 의한 설계강도 또는 강성
• 합리적인 공학적 해석을 사용할 경우, 강도저항계수는 규정된 한계상태에 대한 강도저항계수를 초과하지 않아야 합니다.

1.2.3 내진설계

• 이 설계기준을 만족하는 냉간성형강 골조의 내진설계계수(반응수정계수, 시스템 초과강도계수, 변위증폭계수)는 모두 3.0으로 취합니다. 단, 역추형 구조시스템의 경우는 내진설계기준을 따릅니다.

1.3 참고 기준

• 관련 법규
• 관련 기준 : KDS 14 31 00 강구조설계(하중저항계수설계법) 등
• 관련 규격 : KS D 3030 용융 아연 알루미늄 마그네슘 합금 도금 강판 및 강대 등

1.4 용어의 정의

• 1차해석
• 1축 대칭단면
• 2축 대칭단면
• 2차해석
• 2차효과
• 가변하중
• 가상하중
• 강도저항계수
• 강성
• 계수하중
• 공개사양
• 구조부재
• 구조요소
• 구조해석
• 구속 압축요소 또는 부분구속 압축요소
• 국부좌굴
• 국부휨
• 국부항복
• 냉간성형강 구조부재
• 다이아프램
• 다중스티프너요소
• 다중스티프너요소의 부분요소
• 단면형상변형좌굴
• 두께
• 띠장
• 마스터코일
• 면내 불안정
• 면외좌굴
• 모멘트골조
• 반복형 구멍
• 벽다이아프램
• 불안정
• 블록전단파단
• 비구속 압축요소
• 비대칭단면
• 비틀림좌굴
• 비지지길이
• 사용하중
• 사용성 한계상태
• 상부 옆겹침 아크봉합용접
• 상부 측면 겹침 접합
• 설계강도
• 설계기준최소항복응력
• 성능시험
• 순단면적
• 안정성
• 유효단면적
• 영구하중
• 원강재(버진스틸)
• 원강재 물성
• 원단면적
• 웨브
• 웨브크리플링
• 유효설계폭(유효폭)
• 유효길이
• 유효길이계수
• 유효길이법
• 유효폭설계법
• 응력
• 인장강도
• 인장 및 전단 파단
• 전단좌굴
• 전단벽
• 접합
• 점대칭단면
• 조인트
• 좌굴
• 좌굴강도
• 중도리
• 지압
• 지압강도(국부압축항복)
• 직접강도법
• 직접해석법
• 총단면적
• 커튼월 스터드
• 타정공구직결파스너(PAF)
• 타정공구직결파스너(PAF) 단부
• 파단강도
• 평판폭
• 평판폭두께비 (평판폭비)
• 표점거리
• 피로
• 하중
• 하중효과
• 하중계수
• 한계상태
• 합리적인 공학적 해석
• 항복
• 항복(소성모멘트)
• 항복(항복모멘트)
• 항복강도
• 항복점
• 확인실험
• 휨비틀림좌굴
• 횡비틀림좌굴
• 휨좌굴
• 횡지지골조
• P-δ 효과
• P-Δ 효과

1.5 기호의 정의

• : 부재의 원단면적
• : 가중 평균단면적
• : 내부지점 또는 집중하중 점의 지압스티프너에 대해서는 , 단부지점의 지압스티프너에 대해서는
• : 볼트의 전체 단면적
• : 내부지점 또는 집중하중 점의 지압스티프너에 대해서는 , 단부지점의 지압스티프너에 대해서는
• : 응력 에서의 유효단면적
• : 지압스티프너의 유효단면적
• : 인장력을 받는 부재의 유효순단면적
• : 플랜지와 끝단스티프너의 단면적
• : 부재의 총단면적
• : 스티프너를 포함한 부재의 총단면적
• : 전단을 받는 부재의 총단면적
• : 부재의 순단면적
• : 구멍 위치에서의 순단면적
• : 인장을 받는 부재의 순단면적(힘과 수직인 방향)
• : 국부좌굴을 고려해 감소된 단면적
• : 전단을 받는 부재의 순단면적(힘과 평행 방향)
• : 지붕판의 단위폭당 총단면적
• : 지압스티프너의 총단면적
• : 스티프너의 총단면적
• : 횡방향웨브스티프너의 총단면적
• : 인장력을 받는 순단면적
• : 웨브의 단면적
• : 부재 전 길이에 걸친 웨브 표면적
• : 부재 전 길이에 걸친 웨브 표면적에서 구멍 면적을 뺀 표면적
• : 모서리(곡면부)의 항복응력 결정을 위한 계수
• : P-δ 효과를 고려하기 위한 계수
• : P-∆ 효과를 고려하기 위한 계수
• : 압축 부재에서는 전체 원단면적에 대한 모서리(곡면부) 전체 단면적의 비; 휨 부재에서는 설계에 영향을 미치는 플랜지에서 전체 원단면적에 대한 모서리(곡면부) 전체 단면적의 비
• : 계수
• : 지압계수
• : 모멘트 변화를 고려한 휨강도 보정계수
• : 상관계수
• : 표 4.11-1의 상수
• : 웨브의 세장계수
• : 골조의 횡방향 변형이 발생하지 않을 때의 계수
• : 지압길이계수
• : 보정계수
• : 안쪽 구부림 반지름계수
• : 횡비틀림좌굴계수
• : 단부모멘트계수
• : 횡방향웨브스티프너계수
• : 단면의 비틀림 와핑상수
• : 구멍에서의 단면 두께 0 으로 가정한 순 와핑 상수
• : 플랜지의 비틀림 와핑 상수
• : 압축 변형률 계수
• : 압축 변형률 계수
• : 항복 변형률에 대한 최대 인장 변형률의 비
• : 축방향 좌굴 계수
• : 계수
• : 표 4.7-2 ~ 표 4.7-4에 표로 표시된 계수
• : 보정계수
• : 원통형 단면의 외경
• : 단순끝단스티프너의 전체 길이
• : 횡방향웨브스티프너 계수
• : 강재의 탄성계수
• : 제작계수
• : 횡변위를 고려하는 방향의 횡하중에 의한 층전단력
• : 가속도기반 지반계수
• : 기본응력계수 (455 MPa)
• : 기둥의 임계좌굴응력
• : 전단탄성좌굴응력
• : :전체(휨, 비틀림 또는 휨비틀림), :국부, 또는 :압축에서의 탄성단면형상변형좌굴응력
• : :전체(횡비틀림), :국부, 또는 :최외측압축단을 기준으로 하는 탄성단면형상변형좌굴응력
• : 탄성단면형상변형좌굴응력
• : 탄성임계(휨)좌굴응력
• : 휨비틀림좌굴응력
• : 적용 가능한 탄성전체좌굴응력 중에서 최솟값
• : 가중평균 단면성능에 기반한 적용 가능한 전체탄성좌굴응력 중에서 최솟값
• : 탄성임계횡비틀림좌굴응력
• : 단면의 최소임계좌굴응력
• : 판 탄성좌굴응력
• : 단면 내의 모든 요소의 국부좌굴응력 중에서 가장 작은 값
• : 압축측 최외단에서의 국부좌굴응력
• : 탄성단면형상변형좌굴응력
• : 제작계수의 평균값
• : 공칭압축응력
• : 공칭휨응력
• : 볼트의 공칭강도
• : 볼트의 공칭인장강도
• : 인장과 전단의 조합력을 받는 볼트의 공칭인장강도
• : 볼트의 공칭전단강도
• : 설계응력범위
• : 3.2.1, 3.2.2 또는 3.2.3에 따라 결정된 접합판의 설계기준 최소항복강도
• : 3.2 또는 3.3에 명시된 설계기준 항복강도
• : 피로임계응력
• : 강재의 인장강도
• : 볼트의 인장강도
• : 경화 강재를 사용한 타정공구직결파스너의 인장강도
• : 비경화 강재를 사용한 타정공구직결파스너의 인장강도
• : 3장에 의해 명시되거나 4.9.2.3(3)에 따라 설정된 원강재의 인장응력
• : 접합재 과 각각의 인장강도
• : 나사못 머리 또는 와셔와 접촉하는 부재의 인장강도
• : 타정공구직결파스너의 머리 또는 와셔와 접촉하는 부재의 인장강도
• : 나사못 머리 또는 와셔와 접촉하지 않는 부재의 인장강도
• : 타정공구직결파스너의 머리 또는 와셔와 접촉하지 않는 부재의 인장강도
• : 지압스티프너의 와 보 웨브의 중에서 작은 값
• : 용접재의 인장강도
• : 강재의 항복강도
• : 단면의 평균항복강도
• : 모서리(곡면부)의 인장항복강도
• : 평판부의 가중평균 인장강도
• : 스티프너 강재의 항복강도
• : 3장에 명시되거나 4.9.2.3(3)에 따라 정의된 원강재의 인장항복강도
• : 타정공구직결파스너의 머리 또는 와셔와 접촉하지 않는 부재의 항복강도
• : 강재의 전단탄성계수
• : 층고
• : 타정공구직결파스너 강재의 로크웰 C 경도
• : 각 구성요소가 구속판요소로 거동하기에 충분한 적정크기 스티프너의 단면2차모멘트
• : 좌굴축에 대한 가중 평균 단면2차모멘트
• : 지진에 대한 구조물의 중요도계수
• : 유효단면2차모멘트
• : 총단면의 단면2차모멘트
• : 좌굴축에 대한 총단면의 단면2차모멘트
• : 좌굴축에 대한 순단면의 단면2차모멘트
• : 구속할 판요소와 평행한 스티프너의 자체 도심축에 대한, 스티프너의 감소되지 않은 단면2차모멘트
• : 웨브 면내의 한 축에 대한 한 쌍의 횡방향 웨브 스티프너 또는 단일 횡방향 웨브 스티프너의 실제 단면2차모멘트
• : 웨브 면내의 한 축에 대한 한 쌍의 횡방향 웨브 스티프너 또는 단일 횡방향 웨브 스티프너의 실제 단면2차모멘트의 쵯솟값
• : 요소의 평판 부분의 중심선에 대한 스티프너의 단면2차모멘트
• : x축 및 y축에 대한 원단면의 단면2차모멘트
• : x축 및 y축에 대한 가중 평균 단면2차모멘트
• : 플랜지의 x축 단면2차모멘트
• : 중도리 웨브에 평행한 도심축과 수직인 도심축에 대한 원단면의 단면상승모멘트
• : 강축과 약축에 대한 플랜지의 단면상승모멘트
• : 원단면에서, 웨브에 평행한 전체 단면의 도심축에 대한 단면의 압축부분의 단면2차모멘트
• : y축에 대한 플랜지의 단면2차모멘트
• : 비틀림상수
• : 가중평균 비틀림상수
• : 플랜지의 비틀림상수와 끝단스티프너의 비틀림상수의 합
• : 좌굴축에 대한 총단면의 비틀림상수
• : 좌굴축에 대한 순단면의 비틀림상수
• : 유효길이계수
• : 상수
• : 고정장치의 횡강성
• : i번째 중도리에 대한 j번째 고정장치의 유효횡강성
• : 소요강성
• : 고정장치를 무시한 지붕시스템의 횡강성
• : 비틀림에 대한 유효길이계수
• : 에 저항하는 모든 요소의 유효횡강성
• : 축에 대한 유효길이계수
• : 축에 대한 유효길이계수
• : 유효길이
• : 조립부재의 축에 대한 전체 단면의 세장비
• : 부재의 양단부에 횡변위가 없다고 가정하여 산정한 휨좌굴에 대한 유효길이계수, 휨 평면에 따라 또는 를 적용함
• : 단순보의 전경간, 연속보의 변곡점 사이의 거리, 캔틸레버보 길이의 2배
• : 경간 길이
• : 용접 길이
• : 종방향 용접길이, 접합부 길이
• : 원형 단부를 제외한 봉합용접 길이
• : 모살용접 길이
• : 부재의 비지지길이
• : 와 의 최소값
• : 중심압축 부재의 비지지길이
• : 요소의 단면형상변형좌굴을 구속하는 횡지지점 또는 그 외 구속점 사이의 비지지길이
• : 단면형상변형좌굴에 대한 임계 비지지길이
• : 구멍이 없는 부분의 길이
• : 구멍의 길이
• : 단면형상변형좌굴을 구속하는 불연속 구속점 사이의 거리
• : 전단좌굴을 구속하는 불연속 구속점 사이의 거리
• : 구멍의 길이 또는 순단면 부분의 길이
• : 지압면 가장자리에서 부재 단부까지의 돌출 길이
• : 지압스티프너의 길이
• : 비틀림에 대한 압축재의 비지지길이
• : 횡비틀림좌굴을 고려하지 않아도 되는 최대 비지지길이
• : 상부 측면겹침 아크봉합용접의 길이
• : 축에 대한 휨을 받는 압축재의 비지지길이
• : 축에 대한 휨을 받는 부재의 비지지길이
• : 축에 대한 휨을 받는 압축재의 비지지길이
• : 축에 대한 휨을 받는 부재의 비지지길이
• : 국부좌굴응력과 휨좌굴응력이 같아지는 부재의 길이
• : 재료계수
• : 고려하는 부재의 사용하중에 의한 모멘트
• : 소요휨강도
• : 집중하중 작용점 또는 지점, 또는 그 부근에서의 소요휨강도
• : 휨만 고려할 경우에 4.4.3에 따라 산정한 설계휨강도
• : 휨 축에 대한 탄성좌굴모멘트로서, 전체(횡비틀림)좌굴모멘트 , 국부좌굴모멘 트 , 단면형상변형좌굴모멘트 :가 존재함.
• : 단면형상변형좌굴모멘트
• : 전체좌굴모멘트
• : 횡비틀림좌굴모멘트
• : 국부좌굴모멘트
• : 4.4에 정의된 직접강도법에 의한 공칭휨강도 , 단 모든 식에서 를 으로 대체한다.
• : 에서의 단면형상변형좌굴에 대한 공칭휨강도
• : 구조물에 횡변위가 발생하는 경우(비가새 골조에 대해), 하중조합을 사용한 1차 탄성해석으로 구한 모멘트
• : 재료계수의 평균값
• : 값을 결정하는 비지지구간의 모멘트의 절대값
• : 공칭휨강도
• : 단면형상변형좌굴에 대한 공칭휨강도
• : 항복과 부재 전체(횡비틀림)좌굴에 대한 공칭휨강도
• : 국부좌굴에 대한 공칭휨강도
• : 전반적으로 횡지지된 부재에 대하여 4.6.2의 수식설명 (2)의 ①과 ②에 따라 산정한 공칭휨강도
• : 전반적으로 횡지지된 부재에 대하여 또는 로 하여 4.4.3에 따라 산정한 설계휨강도
• : 전반적으로 횡지지된 부재에 대하여 4.6.2에 따라 산정한 설계휨강도
• : 축력이 없을 때 또는 로 하여 4.4.3에 따라 도심축 x에 대하여 산정한 설계휨강도
• : 횡변위가 구속된(가새) 구조물에 대해 하중조합을 사용한 1차 탄성해석으로 구한 모멘트 , : 4.4에 따라 산정한 도심축에 대한 공칭휨강도, : 도심축에 대한 공칭휨강도
• : 소성휨모멘트
• : 2차효과를 고려한 소요휨강도, : 중립축에 대한 소요휨강도
• : 항복모멘트 (=)
• : 압축항복 시작점의 모멘트 (인장항복 이후)
• : 부재 순단면 항복모멘트
• : 최대인장변형률에서의 항복모멘트
• : 전단중심에 대한 비틀림모멘트, : 비지지구간에서의 최대, 최소 휨모멘트
• : 가상하중
• : 지압길이
• : 설계수명 내의 응력범위 변동 수
• : 일련의 고정열상에 있는 고정장치의 수
• : 층의 가상하중
• : 지붕 경사면상의 중도리 선의 수
• : 전문성계수
• : 소요축압축강도
• : 4.4.1에 따라 산정한 소요축압축강도
• : 중도리의 경간 중간의 횡지지 소요강도를 산정하기 위한 가장 불리한 집중하중
• : 휨모멘트가 작용할 때의 집중하중 또는 반력에 대한 소요강도
• : 압축에 대한 탄성좌굴강도로서, 전체(휨, 비틀림, 휨비틀림)좌굴강도 , 국부좌 굴강도 , 단면형상변형좌굴강도
• : 단면형상변형좌굴강도
• : 전체좌굴강도
• : 국부좌굴강도
• : 에서의 단면형상변형좌굴 공칭강도
• : 부재 양단의 횡변위가 없다고 가정하여 산정한 휨평면에 대한 탄성임계좌굴강도
• : 횡변위좌굴해석 또는 식 (4.1-11)로 산정한 골조의 횡변위 방향에 대한 해당 층의 탄 성임계좌굴강도
• : 번째 중도리에서 구조물에 유입되는 수평력
• : 번째 고정장치에 의해 지지되는 수평력, : 횡지지 소요축력
• : 구조물에 횡변위가 발생하는 비횡구속골조에 대해 계수하중을 적용하여 1차탄성해석으로 구한 축력
• : 횡지지되어야 할 개개의 중심압축 부재의 소요압축강도
• : 축력 를 받는 단일 압축 부재를 횡지지하기 위한 소요횡지지강도
• : 예측강도에 대한 시험강도 비의 평균
• : 전문성계수의 평균값
• : 해당 층에서 횡변위를 고려하는 방향의 모멘트골조를 구성하는 기둥의 총 수직하중
• : 공칭웨브크리플링강도
• : 4.5.5 또는 4.5.6절에 따라 산정한 휨모멘트가 없을 때의 집중하중 또는 반력에 대한 공칭웨브크리플링강도
• : 부재 공칭압축강도
• : 지압스티프너의 공칭압축강도
• : 그루브용접공칭강도
• : 모살용접공칭강도
• : 플레어용접공칭강도
• : 공칭 볼트강도
• : 공칭지압강도
• : 타정공구직결파스너 하나당 공칭 지압강도 및 공칭젖힘강도
• : 단부가 돌출된 C형단면 또는 Z형단면 부재의 공칭웨브크리플링강도
• : 단면형상변형좌굴 공칭축강도
• : 전체좌굴 공칭축강도
• : 국부좌굴 공칭축강도
• : 타정공구직결파스너 하나당 전단을 받을 때의 공칭뽑힘강도
• : 나사못 하나당 접합판의 공칭뽑힘강도
• : 타정공구직결파스너 하나당 인장을 받을 때의 공칭뽑힘강도
• : 나사못 하나당 공칭빠짐강도
• : 타정공구직결파스너 하나당 공칭 빠짐강도
• : 공칭 블록전단파단강도
• : 용접부의 공칭인장강도
• : 횡변위가 구속된 구조물에 대해 계수하중을 적용하여 1차탄성해석으로 구한 축력
• : 타정공구직결파스너의 공칭인장강도
• : 나사못의 공칭인장강도
• : 아크점용접의 공칭전단강도
• : 아크봉합용접의 공칭전단강도
• : 상부 측면겹침 아크봉합용접의 공칭전단강도
• : 플레어 그루브용접의 공칭전단강도
• : 전기저항용접의 공칭전단강도
• : 나사못 하나당 접합판의 공칭전단강도
• : 타정공구직결파스너의 공칭전단강도
• : 공칭 전단파단강도
• : 타정공구직결파스너의 공칭전딘강도
• : 나사못의 공칭전단강도, : 과 에 해당하는 각 접합의 공칭전단강도
• : 2차해석에 의한 소요압축강도
• : 가장 불리한 하중조합에 의한 집중하중 또는 반력
• : 횡력저항시스템에 속하지 않는 기둥의 하중을 포함한, 해당 층에서 지지되는 총 수직하중
• : 계수하중 의 x축, y축 성분
• : C형단면 휨재의 공칭웨브크리플링강도
• : 부재의 축방향 항복강도
• : 부재의 순단면에 대한 항복강도
• : 하중 효과
• : 판의 단면형상변형좌굴계수에 대한 수정계수
• : 감소계수
• : 안쪽 구부림 반지름(내측곡률반경)
• : 바깥쪽 구부림 반지름(외측곡률반경)
• : 감소계수
• : 감소계수
• : /
• : 공칭강도
• : 공칭파단강도
• : 모든 시험 결과 값의 평균
• : 합리적인 공학적 해석으로 산정한 i번째 시험의 공칭강도
• : 감소계수
• : 시험으로 구한 강도
• : i번째 시험으로 구한 강도
• : 소요강도, : 바깥쪽 구부림 반지름(외측곡률반경)
• : 1.28
• : 주기 T에서 정의된 5%감쇠 응답스펙트럼가속도
• : 압축연단 또는 인장연단의 응력이 일 때 산정한 유효단면계수
• : 압축연단의 응력이 일 때 산정한 유효단면계수
• : 인장연단의 응력이 일 때 산정한 유효단면계수
• : 압축연단에 대한 감소하지 않은 원단면의 탄성단면계수
• : 최초로 항복하는 연단에 대한 순단면의 단면계수
• : 감소시키지 않은 원단면의 각 도심축에 대한 인장연단 단면계수
• : 감소시키지 않은 원단면에서 최초로 항복하는 연단에 대한 탄성단면계수
• : 4.2에 따라서 산정된 설계인장강도
• : 공칭인장강도
• : 인장력 받는 접합부의 소요강도
• : 인장을 받는 접합부의 설계강도
• : 소요축인장강도
• : 연결 파스너별 소요인장강도
• : 비균일 블록 전단계수
• : 표 4.8-8에 희한 전단지연계수
• : 전단좌굴강도
• : 제작계수의 변동계수
• : 재료계수의 변동계수
• : 공칭전단강도
• : 예측강도 대 실험강도 비의 변동계수
• : 시험결과의 변동계수 (0.065 이상)
• : 하중효과의 변동계수
• : 접합 파스너 하나당 소요전단강도
• : 소요전단강도
• : 단면의 항복전단력
• : 횡지지점 양쪽 0.5a 거리 내에 작용하는 가장 불리한 계수하중
• : 단일 경간에 있는 i번째 중도리에 의하여 지지되는 소요 연직하중 , : 계수하중 의 분력성분
• : 중력하중
• : 스티프너 강재에 대한 웨브 강재의 항복강도의 비
• : i층에 작용하는 하중조합에 의한 중력하중
• : 소성단면계수
• : 횡지지점 중심간 거리
• : 횡방향스티프너가 없는 웨브의 전단판 길이 또는 횡방향스티프너를 가진 웨브의 횡방향스티프너 간의 순간격
• : 중간 파스너 또는 점용접 간격
• : 웨브의 바깥쪽 면에서 파스너까지의 거리
• : 지름이 변하는 머리를 가진 타정공구로 직결한 파스너의 큰 쪽 머리의 지름
• : 끝단스티프너 요소의 평판 폭(중간스티프너 무시)
• : 유효폭
• : 플랜지 폭
• : 플랜지의 중심선기준 폭
• : 변형 계산을 위한 유효폭
• : 스티프너를 포함한 판요소의 도심에서 산정한 유효폭
• : 4.12.1에서 을 로 대체하고, 4.12.1.2에 따라 를 구하여 산정한 유효폭 b
• : 접합되지 않은 플랜지의 외측기준 폭
• : 끝단스티프너를 가진 요소의 외측기준 폭(중간스티프너 무시)
• : 그림 4.12-4에서 정의된 압축 플랜지의 최외단부 폭
• : 그림 4.12-9에서 정의된 비구속판요소의 전체 폭
• : 구속판요소의 전체 평판폭
• : 단부구속 요소의 전체 평판 폭
• : 가장 큰 부분요소의 평판 폭

• : 접합된 웨브의 외측기준 폭

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