Надстройка мансардных этажей

Самым простым и эффективным техническим решением при реконструкции зданий массовых серий является надстрой­ка мансардных этажей. Современные технологии позволяют выполнять данный вид работ без отселения жильцов. Для воз­ведения мансард могут быть использованы конструктивные элементы, собираемые вручную, изделия полной или частич­ной заводской готовности. В качестве строительных материа­лов могут быть использованы дерево, металлы, сборный и мо­нолитный бетон, комбинации указанных материалов в зависимости от требуемой долговечности и допускаемых стоимостных показателей.

Надстройка мансардных этажей обеспечивает получение дополнительной жилой площади, стоимость которой не пре­вышает 50% стоимости нового строительства. Имеется воз­можность использовать местные строительные и отделочные материалы, отличающиеся от материалов надстраиваемого зда­ния, работы могут выполняться без применения кранового оборудования и других дорогостоящих средств механизации.

Согласно нормам СНиПа, касающимся мансард, нет необ­ходимости устраивать лифты, если в здании они не предусмот­рены, сохраняется существующая система мусороудаления, кровлю необходимо проектировать с организованным водосто­ком. Высота помещений должна быть не менее 2,5...2,7 м при их минимальной площади, включая кухни, не менее 7 м2.

Разрешено выполнять мансардные этажи из деревянных конструкций, что значительно расширяет область мансардного строительства. Хотя древесина несколько снижает общую дол­говечность здания, но этот легкий и удобный в обработке материал экономически оправдан и целесообразен. Повыше­ние долговечности деревянных конструкций достигают путем пропитки антисептическими составами, исключающими гние­ние и появление биовредителей.

Современные технологии позволяют существенно повысить индустриальность конструкций, мансардные этажи можно со­бирать из готовых элементов. Варианты конструктивных реше­ний мансардных этажей, собираемых из металлических и деревянных конструкций, приведены на рис. 29.1.

Рис. 29.1. Конструктивные решения мансардных этажей:
а — каркас из металлоконструкций; б — стойки из дерева и деревянные фермы с паралле­льными поясами; в — деревянные фермы на шпоночных соединениях; г — шпренгельные полуфермы по стойкам с обвязочным брусом

Высокой эффективностью обладают решения, базирующие­ся на использовании деревянных ферм и рам на шпоночных со­единениях. Это позволяет разнообразить геометрические фор­мы верхнего пояса, что существенно расширяет архитектурный облик мансард. Конструкции ферм и их соединений позволяют доставлять на строительную площадку несущие элементы в ви­де полуферм и полурам, при их незначительной массе имеется возможность бескрановой сборки непосредственно на рабочих местах. Это повышает индустриальность решений, оптимизиру­ет соответствующие параметры на стадиях изготовления, транс­портирования и монтажа. После сборки рам или ферм осущест­вляют утепление покрытия минераловатными плитами и монтируют покрытие из металлочерепицы по обрешетке. Кон­струкция ферм позволяет выполнять надстройку с двухуровне­выми квартирами мансардных этажей.

Благодаря созданию сборного или монолитного обвязочно­го пояса по контуру надстраиваемой части здания представля­ется возможность проектирования внутреннего пространства помещений с различным коэффициентом использования и применения стропильных ферм при разном угле наклона. Для таких решений удачно подходят в качестве несущих элементов кровли шпренгельные деревометаллические фермы, имеющие высокую технологичность сборки и небольшую массу, позво­ляющую осуществлять их ручную сборку. Для ручной сборки используют полуфермы с верхним поясом из доски толщиной 40...50 мм и нижним поясом из арматурной стали диаметром 16... 18 мм при общей массе изделия до 100 кг. Полуфермы пролетом до 5...6 м соединяют между собой с помощью бол­товых соединений в коньковой части и с устройством затяжки нижнего пояса. Между горизонтальной частью затяжки уста­навливают вкладыши, являющиеся основанием для устройства перекрытия из дощатого настила.

Существует много вариантов применения древесины для мансардного строительства. Для индустриальной технологии подходят дощато-клееные гнутые рамы двух- и трехшарнирные, что облегчает их изготовление, транспортирование и монтаж. Те же рамы из прямолинейных элементов более тех­нологичны в сборке и склейке между собой. Себестоимость клееных конструкций достаточно высока, поэтому их использование целесообразно при массовом производстве для рекон­струкции целого ряда аналогичных зданий.
Наибольшее распространение получили решения, основан­ные на использовании металлоконструкций благодаря универ­сальности, надежности и технологичности их при изготовле­нии, транспортировании и сборке. Варианты конструктивного решения самые разнообразные. Технология производства работ должна предусматривать ручной или крановый монтаж метал­локонструкций, устройство кровельного покрытия, демонтаж старой кровли и утеплителя, выполнение последующих работ, начиная с устройства нового кровельного покрытия.

Покрытие для мансард может иметь много вариантов, но наиболее технологичными можно признать покрытия из лис­товой стали, металлочерепицы, стального профилированного настила или мелкоштучных материалов — керамической или цементно-песчаной черепицы.

Надстройка, подразумевающая возведение нескольких са­мостоятельных этажей над существующим зданием, может иметь много решений. При соответствующем технико-эконо­мическом обосновании возможна надстройка здания на 2...3 этажа без выселения жильцов, при этом нагрузка от надстраи­ваемой части будет передаваться на существующие конструк­ции и фундаменты, имеющие необходимый запас прочности. Если прочность конструкций существующего здания не позво­ляет применить такое решение, допускается с наружной сто­роны здания установить стойки-колонны на самостоятельных фундаментах, на которые будет передаваться нагрузка от над­страиваемых этажей. При надежности наружных несущих кон­струкций и значительном износе внутренних (включая и мо­ральный износ) может быть принято решение о полной разборке всех внутренних конструкций и возведении (встрой­ке) нового каркаса на самостоятельных фундаментах при ис­пользовании наружных стен как самонесущих или восприни­мающих частично нагрузку от возводимого каркаса.

Существуют различные варианты надстройки без выселе­ния жильцов. Возможны самые разнообразные решения, как традиционные в виде кирпичной кладки наружных и внутрен­них стен, так и с использованием современных конструктив­но-технологических решений.

При надстройке зданий устройство обвязочного пояса по периметру наружных и части внутренних стен обязательно. Обвязочный пояс может быть выполнен из монолитного желе­зобетона или керамзитобетона и соединен в единое целое со стенами надстраиваемого здания. Он способствует равномер­ному распределению нагрузки от надстраиваемых этажей на реконструируемое здание, и в первую очередь он объединяет элементы реконструируемого здания с вновь возводимыми. Обвязочный пояс устраивают в виде ригеля с односторонней консолью, что дает ему возможность воспринимать усилия распора. Созданный единый монтажный горизонт позволяет монтировать конструкции и системы без их смещения от про­ектного положения. При наличии пояса можно устанавливать подмости, защитные козырьки, выносные ограждения для бе­зопасного производства работ, а также организовывать водо­сток атмосферных осадков.

Оправдана перестройка технического этажа пятиэтажного дома в жилой с надстройкой мансарды с каркасом из метал­локонструкций при ручной сборке из элементов заводского изготовления. Перекрытие между надстраиваемыми этажами может быть монолитным, а утепление кровли — выполненным из минераловатных плит. Для подачи материалов и конструк­ций к месту проведения работ можно использовать подъемни­ки, а для подачи бетонной смеси — бетононасосы.
При возведении надстройки из монолитного железобетона применимы несъемная опалубка из пенополистирольных эле­ментов, бетонирование с использованием автобетононасоса, ручные сборка опалубки и вязка арматуры. Возможно также использование мелкощитовой опалубки.
Существует вариант возведения мансардного этажа в блоч­ной горизонтально перемещаемой опалубке. Реализация этого варианта экономически целесообразна, если здание имеет не менее 5 секций, для подачи материалов используют монтаж­ный кран, применяют технологию работ, обеспечивающую ускоренные методы твердения бетона.

Применение штучных конструктивных элементов приводит к достаточно высоким трудозатратам и значительной продолжи­тельности возведения мансардной надстройки. Работы выпол­няют вручную с минимальной механизацией и максимальными неудобствами для жильцов, которых не выселяют. Сократить сроки работ можно только за счет существенного повышения технологичности конструктивных элементов, изготовления их сборными, с высокой степенью заводской готовности. Для успешной реализации принципа сборности необходимо перехо­дить на легкие объемно-блочные строительные системы с ми­нимальными трудозатратами на возведение и отделку.

В основу разработанного конструктивного решения заложен принцип шарнирного соединения плоских элементов объемно­го блока, обеспечивающий снижение в 4...5 раз транспортных габаритов конструкции за счет ее складывания, что позволяет осуществлять одновременную перевозку 2...3 объемных блоков. Конструкция легко и быстро переводится из транспортного со­стояния в монтажное благодаря специальному кондуктору Блок состоит из плоских элементов стенового ограждения, перекры­тия и покрытия, стоек и опор. Шарнирные соединения позво­ляют компактно сложить его перед транспортировкой.
Размеры блоков принимают равными шагу расположения внутренних стеновых панелей для надстраиваемых крупнопа­нельных зданий и шагу оконных проемов для кирпичных зда­ний. Мансардные блоки изготавливают в заводских условиях длиной, равной половине пролета здания, предусмотрена воз­можность их болтового крепления на уровне перекрытия в ко­ньковой и опорной частях стоек (рис. 29.2).

Рис. 29.2. Схема монтажа объемных блоков мансардных этажей:
1 — объемный блок в транспортном положении; 2 — раскрытый блок; 3 — опорная площад­ка для укрупнительной сборки; 4 — монтажный кран; 5 — объемные эркеры; 6 — траверса; 7 — укрупненный монтажный блок; I...IV — технологические этапы производства работ

Конструкция бло­ков предусматривает получение стеновых ограждений в виде многослойной утепленной системы с облицовкой изнутри гипсокартонными листами, а с наружной стороны в виде крове­льного покрытия из мелкоштучных металлических элементов или металлочерепицы по деревянной обрешетке. Потолочные элементы покрытия выполняют в виде тонкостенной монолит­ной плиты с утеплителем из минераловатных плит. Для иск­лючения мостиков холода выступающие поверхности балочных элементов закрывают коробчатыми утепленными элементами.