Тавр — наименее массовый из основных прокатных профилей, но в проектах металлоконструкций встречается регулярно: в поясах ферм, в опорных узлах двутавровых балок, в косоурах лестниц, в раздельных колоннах. На рынке металлопроката тавр поставляется по нескольким технологическим линиям — горячекатаный, сварной из листа, разрезной из двутавра, — и каждая линия имеет свой сортамент и свою область применения. Этот материал собирает то, что должен знать снабженец и конструктор: какие тавры выпускаются по нормам, в каких задачах какой тип рационален, как правильно заказывать партию и на что обращать внимание при приёмке.
Что такое тавр и его виды
Тавр — профиль T-образного сечения с одной полкой и одной стенкой, расположенными перпендикулярно друг другу. Геометрически — половина двутавра, разрезанного по горизонтальной оси симметрии. По способу изготовления различают три типа:
- горячекатаный тавр — прокатывается из заготовки за один технологический цикл. Стандартный сортамент ограничен;
- сварной тавр — изготавливается из листа сваркой полки и стенки угловыми швами. Сечение задаётся индивидуально под задачу;
- разрезной тавр — получается разрезкой горячекатаного двутавра по продольной оси. Каждая половина становится одним тавром.
Разрезной тавр — самый массовый в строительной практике, поскольку использует широкий сортамент двутавров. Сварной тавр — рабочий вариант для специальных сечений. Горячекатаный тавр в чистом виде применяется реже, преимущественно в типовых проектах с проработанной номенклатурой.
Сортамент тавров: основные нормы
Сортамент тавров регламентируется несколькими действующими стандартами:
- тавры разрезные из горячекатаных двутавров — по ГОСТ 26020-83 (двутавр-родитель) с разделением сечения пополам по продольной оси;
- тавры специальные — по ГОСТ 20072-74 для нагруженных конструкций со специальными требованиями;
- тавры из легированных сталей — по специальным техническим условиям производителей.
| Тип тавра | Источник | Высота h, мм | Ширина полки b, мм | Типовое применение |
|---|---|---|---|---|
| 15БТ1 | разрез 30Б1 | 150 | 140 | пояса ферм средних пролётов |
| 15ШТ1 | разрез 30Ш1 | 146 | 200 | пояса ферм, опорные узлы |
| 15КТ1 | разрез 30К1 | 148 | 300 | пояса тяжёлых ферм |
| 20БТ1 | разрез 40Б1 | 200 | 165 | пояса тяжёлых ферм |
| 20КТ1 | разрез 40К1 | 205 | 400 | пояса арочных конструкций |
Обозначение разрезного тавра состоит из номера двутавра-родителя, индекса серии (Б, Ш, К) и литеры Т, обозначающей тавр. Высота тавра приближённо равна половине высоты исходного двутавра минус половина толщины стенки в зоне разреза.
Тавр как пояс фермы
Главное применение тавра в строительстве — пояса ферм. Тавр кладётся стенкой вниз, полкой наружу, и работает в плоскости фермы как сжатый или растянутый элемент. Полка тавра удобна для крепления раскосов решётки сваркой или болтами: косынки приваривают сверху и снизу полки, раскосы из уголков или труб крепятся к косынкам.
Сравнение с альтернативами: двутавр как пояс работает хуже, потому что его геометрия избыточна по моменту сопротивления и неудобна для крепления решётки. Спаренные уголки дают более экономичное сечение, но требуют объединяющих планок. Швеллер как пояс работает удовлетворительно, но его асимметрия в плоскости из плоскости фермы создаёт паразитные эффекты. Тавр — компромисс по жёсткости, экономике и удобству узлов.
Тавр в опорных узлах
Опорные узлы двутавровых балок часто проектируются на привариваемых тавровых деталях. Тавр приваривается полкой к колонне, стенкой к балке, и работает как опорный кронштейн. Особенность узла — равная прочность полки и стенки в зоне действия сосредоточенной нагрузки, что упрощает расчёт.
В сопряжениях балок с колоннами тавр используется как раздвижной опорный столик: разрезной тавр 15БТ1 или 20БТ1 приваривается к колонне снаружи на расчётной высоте, балка опирается верхней полкой на полку тавра. Передача усилия идёт через полку тавра в стенку колонны.
Тавр в косоурах и обрешётках
В лестничных косоурах тавр применяется в основном в металлических лестницах промышленных зданий. Тавровое сечение полкой вверх образует площадку под ступени, стенкой вниз — основу для сварки с опорными элементами. Косоуры из тавров 20БТ1 рассчитаны на лестничные нагрузки до 4 кН/м² (промышленная категория), косоуры из 25БТ1 — для тяжёлых производственных лестниц с тележками и подъёмниками.
В обрешётках кровли тавр редко применяется как альтернатива швеллеру и уголку. Основная сфера — нестандартные обрешётки с прокладкой кабельных линий или технологических трубопроводов между прогонами, где T-образное сечение даёт удобную полку для опоры лотков.
Марки стали для тавров
Для разрезных тавров марка стали наследуется от двутавра-родителя по ГОСТ 27772-2015: С245, С255, С345, С355, С390. Для горячекатаных тавров специального назначения марки регламентируются ГОСТ 20072-74 (15Х, 20Х, 30ХГСА). Для сварных тавров марка задаётся листом-исходником и должна согласовываться с требованиями свариваемости полки и стенки.
Категория ударной вязкости для разрезных тавров — категория двутавра-родителя. При разрезке исходных профилей категорий 4 и 5 (с гарантированной вязкостью при -40 °C и -60 °C) получаемые тавры сохраняют ту же категорию. При сварном изготовлении тавра категория задаётся листом.
Угловая сварка таврового сечения
Сварной тавр имеет два продольных угловых шва — между полкой и стенкой с двух сторон. Швы выполняются автоматической сваркой под флюсом или полуавтоматической в защитном газе. Катет шва назначается из условия передачи поперечной силы в стенке и не должен быть меньше:
- для стенки толщиной 4–6 мм — катет 4 мм;
- для стенки толщиной 7–10 мм — катет 5 мм;
- для стенки толщиной 11–16 мм — катет 6–7 мм;
- для стенки толщиной свыше 16 мм — катет назначается расчётом, минимум 7 мм.
Контроль продольных швов сварного тавра — визуальный по всей длине, ультразвуковой выборочно по нормам ТКП 45-1.03-26 для конструкций II–III групп ответственности.
Типовые ошибки
- Заказ тавра без указания типа. Поставщик может отгрузить горячекатаный или разрезной — у этих профилей разные геометрия и сортамент. В заказе должен быть конкретный обозначение по нормам.
- Разрезной тавр из двутавра неподходящей серии. Тавр 15БТ из 30Б имеет узкую полку (140 мм), тавр 15КТ из 30К — широкую (300 мм). Для пояса фермы с узкой решёткой нужен ШТ или КТ, для широкой решётки достаточно БТ.
- Применение разрезного тавра без обработки кромки разреза. При газовой резке двутавра кромка имеет окалину, неровности и зону термического влияния. Без зачистки эта зона становится концентратором напряжений.
- Сварной тавр с односторонним швом. Полка и стенка должны соединяться двусторонними угловыми швами для передачи поперечной силы и устойчивости геометрии. Односторонний шов даёт несимметричное распределение и риск отслоения.
- Тавр в качестве колонны. T-образное сечение асимметрично относительно горизонтальной оси, центр изгиба не совпадает с центром тяжести. В сжатии возникает плоскостно-крутильное выпучивание при гибкостях значительно меньших предельных.
Часто задаваемые вопросы
Можно ли заказать тавр 15БТ как готовое изделие? Тавры разрезные обычно изготавливаются на металлобазе или у поставщика металлоконструкций путём продольной разрезки двутавра. Готовая поставка возможна, но цена выше из-за дополнительной операции.
Что выбрать для пояса фермы — спаренные уголки или тавр? Зависит от пролёта фермы и нагрузки. Для лёгких ферм пролётом до 12 м — спаренные уголки экономичнее. Для ферм 18–30 м с тяжёлой кровлей — тавры рациональнее по узлам и расходу металла.
Допустимо ли крепить раскосы к стенке тавра, а не к полке? Технически возможно, но геометрия узла усложняется: косынки приходится ставить под углом к полке. Стандартная схема — раскосы к полке через косынки с обеих сторон.
Сколько тавра 15БТ1 идёт на ферму пролётом 18 м? Ориентировочно 80–120 кг на верхний пояс и 60–90 кг на нижний пояс в зависимости от шага ферм и нагрузки. Точная цифра считается после статического расчёта фермы.
Сокращения и обозначения
ТКП — технический кодекс установившейся практики. ТНПА — технический нормативный правовой акт. ГОСТ 26020-83 — сортамент двутавров с параллельными гранями полок (источник для разрезных тавров). ГОСТ 20072-74 — тавры стальные горячекатаные специального назначения. ГОСТ 27772-2015 — прокат для строительных стальных конструкций. ТКП 45-1.03-26 — нормы контроля сварных соединений в РБ. БТ, ШТ, КТ — разрезные тавры из балочных, широкополочных и колонных двутавров соответственно.
Материал подготовлен по действующим на дату публикации редакциям ТНПА. Применение рекомендаций должно учитывать актуальность нормативной базы и конкретные условия объекта.