Конструктивное решение мансард

Конструктивное решение мансард весьма разнообразно: их проектируют из дерева, железобетона, металла или комбинированными. Выбор конструкций зависит от уровня капитальности здания и соответствующей ему степени огнестойкости.

Особенно эффективны деревянные стропильные конструкции при надстройке мансард, где традиционные конструкции нельзя применять из-за ограниченной несущей способности стен.

На рис.117 приведено решение мансардной надстройки из одноэтажной рамы пролетом 12 м, состоящей из деревянных стоек, установленных на балку перекрытия, прогонов, фермы, подкосов рамы и подкосов-стропил.

.

Рис.117. Рамная несущая конструкция мансарды пролетом 12 м

1 – ферма; 2 – прогон; 3 – стойка; 4 – стены существующего здания; 5 – балки перекрытия, являющиеся одновременно затяжками; 6 – подкосы-стропила; 7 – подкосы рамы; 8 – диагональные доски

Наиболее экономичными являются рамные конструкции с подкосами, в которых в качестве горизонтальных пролетных конструкций используются легкие деревянные фермы заводского изготовления пролетом до 30 м на соединительных пластинах из оцинкованной стали (рис.118). Предусмотрена болтовая сборка элементов каркаса.

Рис.118. Металлодеревянная рама мансардной надстройки

пролетом до 30 м

Использование деревянных ферм и рам на шпоночных соединениях позволяет принимать различную геометрическую форму кровельной части что существенно расширяет архитектурный облик мансарды.

Индустриальные технологии изготовления несущих конструкций в виде сборных элементов из дерева позволяют быстро и эффективно возводить мансардные этажи без использования крановых средств и без отселения жильцов.

При использовании деревянных конструкций необходимо провести их защиту антипиренами, а для утепления стен и крыши использовать негорючие или трудносгораемые материалы (минераловатные плиты или плиты на основе базальтового волокна). Для сохранения требуемой огнестойкости рекомендуется использовать экологически чистый высокоэффективный огнебиозащитный состав КДС, разработанные российской фирмой «Рогнеда» и аттестованный ВНИИ противопожарной обороны МВД РФ. Состав КДС характеризуется высокой устойчивостью к вымыванию, придает древесине биостойкость и не изменяет ее природный цвет. Состав наносят методом воздушного, безвоздушного распыления или в специальных ваннах с расходом 1 л на 2-4 м² поверхности.

При надстройке зданий широкое применение находят сверхлегкие стальные конструкции, которые способствуют снижению массы строительных конструкций на 40-60%, по сравнению с традиционным строительством (рис.119).

Рис.119. Металлическая рама мансардной надстройки

Опыт развитых стран показывает, что во многих из них достаточно широко используется технология строительства зданий и надстройки этажей с использованием легких стальных тонкостенных конструкций (ЛСТК). Сначала новые технологии возникли в США и Канаде, а потом распространились в Европе. Для России строительство с применением легких стальных тонкостенных конструкций - это пока новая область. В настоящее время в г. Челябинске выпускается и применяется для возведения малоэтажного строительства тонкостенный профиль под маркой «ИНСИ». Технология строительства на основе легких стальных тонкостенных конструкций - это каркасная технология, позволяющая осуществлять надстройку мансардных этажей в короткие сроки. Суть технологии заключается в применении легких стальных оцинкованных перфорированных и неперфорированных профилей (термопрофилей) для изготовления каркаса надстраиваемого мансардного этажа (120).

Рис.120. Устройство каркаса мансарды из тонкостенного

металлического термопрофиля

Термопрофиль представляет собой тонкостенный холоднокатаный оцинкованный профиль толщиной 0,8-2,0 мм трех типов поперечного сечения - в форме швеллера, с-образныt и z-образные. Высота профилей от 100 до 350 мм (рис. 3.47).

Рис.3.47. Гнутые профили из оцинкованной стали

а) - с плоской стенкой; б) - со стенкой повышенной жесткости; в) - с перфорированной стенкой

Для стенового ограждения применяют термопрпофили, на центральной полке которых имеется перфорация, обеспечивающая высокую термоустойчивость и устраняющая «мостик холода». Термопрофили служат несущими элементами каркаса мансарды, междуэтажных перекрытий, несущих внутренних стен, перегородок и крыши. Для малоэтажных зданий разработаны две системы наружных стен:

- несущие стены с каркасом из термопрофилей;

- самонесущие стены из панелей.

В состав несущих наружных стен входят:

- перфорированные профили из оцинкованной стали толщиной 0,8-2,0 мм, образующие вертикальные стойки с шагом 600 мм и горизонтальные ригели, соединенные между собой на винтах-саморезах;

- эффективный негорючий утеплитель (минераловатные базальтовые или стекловолокнистые плиты), плотно уложенные между стойками каркаса;

- пароизоляция из пленки типа «Ютафол»;

- обшивка из гипсокартонных листов;

- диффузная пленка типа «TYVEK;

- наружная облицовка из кирпича, метало-или ПВХ сайдинга, декоративных штукатурных смесей, керамогранитных плит и других современных материалов.

Толщина стен колеблется от 150 до 300 мм с техническим пределом огнестойкости конструкции RЕ190.

Междуэтажные перекрытия также состоят из несущих С- или П-образных профилей - балок толщиной 1,5-2,0 мм, которые устанавливаются с шагом 600 мм. Перекрытия из С-образных балок способны перекрыть пролет до 8 м. Балки междуэтажных перекрытий соединяются с каркасом стен на болтах. Поверх балок укладывается профилированный стальной настил, выполняющий функцию диафрагмы жесткости и служащий основанием под полы из гипсоволокнистых листов. Потолок устраивается из гипсокартонных листов, прикрепленных к нижнему поясу балок через обрешетку.

Для внутренних несущих стен и перегородок используют аналогичные стальные профили.

Чердачное перекрытие включает стальной каркас из термопрофилей С-образного сечения высотой 150-200 мм, расположенных с шагом 600 мм, и обрешетки для подшивного потолка, на который укладывается утеплитель.

Кровельная система представлена несущими стропильными и ферменными конструкциями из стальных оцинкованных профилей пролетами до 20 м.

Особенностью применения легких стальных профилей заключается в том, что проектирование и изготовление отправных элементов может быть поставлено на индустриальный уровень, что обеспечивает точность производства до 1 мм и исключает полностью дальнейшие работы по выравниванию стен и перегородок. Сборка каркаса на строительной площадке напоминает сборку конструктора, так как все элементы соединяются с помощью самосверлящих шурупов. Это упрощает процесс возведения каркаса, так как не требует специалистов по сварке и не требует специальных навыков у монтажников.

Каркасное строительство на основе ЛСТК может осуществляться всесезонно и выполняться различным способами:

- путем сборки каркаса непосредственно на строительной площадке с последующим его утеплением и обшивкой гипсоволокнистыми листами;

- путем изготовления панелей из ЛСТК с утеплением и обшивкой гипсоволокнистыми плитами в заводских условиях и установке их на строительной площадке;

- путем сборки панелей из ЛСТК с утеплением и обшивкой гипсоволокнистыми плитами непосредственно на этажах и установкой их вручную 4-5 рабочими.

Конструктивное решение стеновой панели из ЛСТК представлено на рис. 21. Каркас стеновой панели состоит из стоек термопрофиля, которые устанавливаются через 600 мм. Для внешней обшивки применяют цементно-стружечные или силикаткальцевые плиты, а для внутренней обшивки - гипсоволокнистые листы. Использование панелей из ЛСТК повышает качество и точность строительства, сокращает сроки и снижает затраты.

В качестве утеплителя в стеновых ЛСТК панелей может применяться экологически чистый утеплитель - «Эковата», состоящая из 80% целлюлозного волокна и 20% нелетучих безвредных соединений бора, служащих антипиренами и антисептиками. Эковата обладает более теплозащитными качествами, чем минеральная вата. Колебания влажности не влияют на теплоизолирующую способность эковаты. Она относится к группе трудновоспламеняемых материалов. При пожаре эффективно замедляет распространение огня из-за наличия в ее составе антипиренов.

Рис. 21. Конструктивное решение стеновой панели

Прогрессивным методом укладки эковаты в стеновые панели является метод напыления с использованием специальной надувной установки, благодаря которой она проникает в самые труднодоступные углубления ти образует плотный бесшовный слой теплоизоляции (рис. 22).

Рис. 22. Общий вид теплоизоляции из эковаты и метод напыления ее с использованием специальной надувной установки,

Каркасная технология на основе ЛСТК позволяет осуществлять надстройку мансардных этажей небольшими бригадами из 3-4-х человек без применения тяжелого кранового оборудования. Особенностью использования такой технологии является создание свободной планировки помещений за счет способности применяемых конструкций перекрывать пролеты до 14 м без промежуточных опор по кровле и до 8 м по междуэтажным перекрытиям, позволяя максимально использовать внутреннее пространство и создавать оригинальные планировки.

Долговечность металлического каркаса составляет минимум 100 лет.