Использование несъемной опалубки для изготовления несущих и ограждающих конструкций при надстройке мансардного этажа.

Несъемной опалубкой, предназначенной для быстрого монолитного строительства надстройки зданий, являются плиты и блоки из пенополистирола, а также плоско-прессованные плиты. По теплозащите, звукоизоляции, комфортности, простоте, скорости и стоимости строительства, прочности и долговечности строений эти системы относятся к высоким технологиям в области строительства. По теплосбережениям стена из несъемной пенополистирольной опалубки толщиной 250 мм эквивалентна стене из:

- керамзитобетона толщиной 1990 мм;

- кирпича толщиной 1440 мм;

- сосны толщиной 600 мм.

Стены из несъемной опалубки создают значительно меньшую нагрузку на фундамент в сравнении с другими стеновыми материалами.

Изготовление несущих конструкций на основе несъемной опалубка из пенополистирольных блоков состоит из трех этапов:

- установки блоков несъемной опалубки на междуэтажное перекрытие и на монолитный пояс по периметру стен;

- укладки арматуры;

- заполнения бетоном внутренней полости полистирольных блоков.

Специальная конструкция замков позволяет быстро и точно соединять блоки и препятствует вытеканию бетона.

Геометрические размеры стенового блока приведены на рис.123. Заглушка размерами 16х5х25 см необходима для образования перегородки в торце блока.

Рис.123. Блок стеновой (а) и торцевая заглушка (б)

Помимо приведенных размеров стенового блока (рис.103) изготавливаются блоки размером 1500х250х250 мм, 1500х300х250 мм, 1500х350х250 и 1000х300х250 мм. Толщину железобетонного слоя стены принимают равной 150, 200 или 400 мм.

Сборка несъемной опалубки из элементов напоминает сборку из элементов детского конструктора путем складывания отдельных элементов между собой пазогребневыми соединениями.

Перед бетонированием стены из пустотелых пенополистирольных блоков армируются стальными стержнями. Сдвоенные вертикальные арматурные стержни диаметром 8-10 мм располагают в углах стен, а также с обеих сторон оконных и дверных проемов. В углах стен устанавливают горизонтальное армирование в форме овальных вытянутых петель из проволоки диаметром 6 мм. Две такие петли надеваются на вертикальные арматурные стержни и вставляются во внутреннее пространство перпендикулярно лежащих элементарных блоков (рис.124).

Рис.124. Конструкция угла стены из элементарных пустотелых блоков

Подача и укладка бетонной смеси осуществляется автобетононасосами. Заливку бетонной смеси рекомендуется производить по слоям, после монтажа 3-4 рядов элементов несъемной опалубки.

После завершения работ по бетонированию стен, перекрытий или покрытий образуется структура, состоящая из железобетонных конструкций, которая в сочетании с лестничными клетками обеспечивает пространственную жесткость всей системы.

Междуэтажные перекрытия могут выполняться любым из традиционных способов:

- из сборных железобетонных плит;

- монолитного перекрытия;

- по деревянным балкам;

- по металлическим балкам.

При монтаже сборных плит перекрытия не образуется «мостик холода», так как плиты с наружной стороны будут скрыты за внешним слоем пенополистирола.

Для внутренней отделки целесообразно использовать различные плиты, такие как из гипсокартона (ГКЛ), цементно- стружечных (ЦСП) и ориентирванно-стружечных (ОСП) плит, которые не требуют устройства специального каркаса, так как плиты сразу навешиваются на стены. Такой метод значительно экономичнее, менее трудоемкий и самое главное не скрадывается лишнее пространство за счет устранения каркаса.

При внешней отделке фасадов могут использоваться штукатурно-декоративные покрытия до различных фасадных систем. В случае устройства ветилируемого фасада, крепежные элементы следует монтировать до заливки бетона и они будут прочно закреплены в бетоне.

Весьма перспективным направлением использования несъемной пенополистирольной опалубки является технология «Монолите», предложенная итальянской фирмой «Моноте». Суть этой технологии заключается в том, что в заводских условиях изготовляется утепленная неизвлекаемая опалубка из пенополистирольных плит, заключенных в армированную сетку. Непосредственно на технологической линии осуществляется расчетное армирование опалубки между двумя слоями пенополистирола, если это конструкция стены и с одной стороны, если это панель перекрытия. Конструкция пенополистирольной опалубки для стены при размерах 3,2х1,5х0,4 м имеет вес всего лишь13,5 кг. В условиях строительной площадки опалубка устанавливается в проектное положение и заливается пластичным бетоном с уплотнением бетонной смеси, а затем оштукатуривается с внутренней и наружной стороны.

Технология изготовления несущих конструкций здания на основе несъемной опалубки характеризуется следующими показателями:

- высокая скорость возведения стен;

- благодаря внешнему (50 мм) слою из пенополистирола, происходит отсечка «точки росы», поэтому не происходит промерзание несущей конструкции из бетона, что положительно сказывается на долговечности;

- производство строительных работ с применением несьемной опалубки из пернополистирола в 2-3 раза осуществляется быстрее, в сравнении с кирпичной стеной;

- снижение нагрузки на фундамент;

- снижение транспортных расходов;

- возведение стен осуществляется без мощного грузоподъемного оборудования;

- возможность вести строительный процесс круглогодично;

- технология может использоваться для зданий, имеющих сложную форму;

- стены здания благодаря конструкции из армированного бетона обладают высокой сейсмостойкостью.

Современные технологии позволяют существенно повысить индустриальность конструктивного решения устройства мансардных этажей, используя для их строительства сборные элементы заводского изготовления.

ОАО «ЦНИИЭПжилища» разработаны варианты в один-три этажа бесчердачных мансард с использованием металлических конструкций, в которых несущий каркас мансардной надстройки образован стальными стойками квадратного трубчатого сечения (160х160х5) и сварных стропильных рам из ригелей из двутавров №16 (рис.121).

Рис.121. Одноэтажная мансарда с металлическим каркасом

и внутренним водостоком

1 – стойка; 2 – стальная балка; 3 – стальная сварная стропильная рама; 4 – стальной уголок для крепления деревянных прогонов под кровлю и под внутреннюю обшивку; 5 – деревянный прогон; 6 – профилированный настил; 7 – защитная пленка; 8 – утеплитель; 9 – доски обрешетки с шагом 250 мм; 10 – гипсокартон; 11 – металлочерепица; 12 – металлический фартук; 13 – дощатая обрешетка; 14 – контробрешетка; 15 – лоток из оцинкованной стали; 16 – сплошной дощатый настил; 17 – водоприемная воронка; 18 – гипсокартонная перегородка

Предложенные ОАО «ЦНИИЭПжилища» варианты бесчердачных мансард могут применяться для реконструкции 5-этажных жилых домов «первого поколения» без отселения жильцов. Первые надстройки мансардного этажа с несущими конструкциями из металлических рам были выполнены в гг. Сургуте, Санкт-Петербурге и др.

Основой конструктивного решения мансард с металлическим каркасом являются поперечные двухпролетные рамы, которые опираются на монолитный железобетонный пояс, устраиваемый на несущие конструкции существующей части надстраиваемого здания. Для панельных домов с поперечными несущими стенами (1-464, 1-468 и 1-335) продольный шаг рам принимается равным размеру шага поперечных панелей-перегородок (2,6-3,2 м). В серии 1-468 со смешанным шагом, когда расстояние между поперечными панелями-перегородками составляет 6,0 м, металлические рамы устанавливаются на продольные прогоны с шагом 3,0 м. В домах с кирпичными стенами (1-447) металлические рамы устанавливаются с шагом 2,8 м, который является кратным по отношению к расстоянию между стенами лестничных клеток и межсекционных стен.

Разработаны мансардные надстройки треугольного и ломанного поперечного сечения. Пространственная жесткость конструкций мансардных надстроек обеспечивается в поперечном направлении жесткостью металлических рам, а в продольном направлении - наличием стен лестничных клеток, установкой продольных связей в виде ригелей, а также введением дополнительных раскосов в стенах и в уровне чердачного перекрытия.

Междуэтажные и чердачные перекрытия устраиваются по деревянным прогонам, расположенным с шагом 600 мм и опирающимся на стальные ригели рам с подшивкой из двух листов гипсокартона, которые крепятся к нижней грани деревянных прогонов. В междуэтажных перекрытиях поверх гипсокартонных листов закрепляется металлическая сетка, на которую укладывается минеральная плита утеплителя толщиной 100 мм, а в чердачных перекрытиях расчетная толщина утеплителя укладывается по слою пароизоляции.

Внешняя облицовка выполняется из металлочерепицы или гофрированного металлического листа, которые крепятся к обрешетке. Внутренняя облицовка стен устраивается из двух листов гипсокартона, которые крепятся к вертикальным стойкам каркаса.

Стены лестничных клеток и межквартирных перегородок выполняются из мелкоштучных материалов, а внутренние межкомнатные перегородки - из пазогребневых плит.

Для мансардной надстройки возможно применение крупноразмерных панелей заводского изготовления с внутренним и наружным водостоком (рис.122).

Рис.122. Конструкция мансарды из крупоразмерных панелей заводского

изготовления

а – с внутренним водостоком; б - с наружным водостоком; в – детали мансарды; 1 – утепленная панель наружной стены мансарды; 2 – кровельная панель; 3 – водосборный лоток; 4 – фризовая панель чердака; 5 – облицовочная плита; 6 – карнизная плита; 7 – утеплитель; 8 – декоративная «холодная « панель; 9 – панель междуэтажного перекрытия; 10 – то же, чердачного; 11 пароизоляция.

Полносборные конструкции мансарды разработаны применительно к поперечно-стеновой конструктивной системе зданий. В этом случае поперечные стены являются основной несущей конструкцией мансардного этажа, на которые опираются настилы перекрытий и его кровельные панели. Наружные стены выполняются из утепленных стеновых панелей и могут быть вертикальными (рис.122, а) или наклонными (рис.122, б).

В случае применения для мансардной надстройки наружных стен из вертикальных панелей технологический цикл включает выполнение следующих этапов строительно-монтажных работ. Сначала на панели покрытия реконструируемого здания через слой утеплителя прикрепляют на сварке карнизные плиты, на которые затем устанавливают утепленные стеновые панели. Стыки между карнизными плитами и стеновыми панелями закрывают облицовочными плитами. После этого на наружные и внутренние стеновые панели монтируют панели чердачного перекрытия с соответствующим слоем утеплителя по слою пароизоляции, на которые снова устанавливают карнизные и облицовочные плиты. Далее на карнизные плиты монтируют фризовые панели чердака и кровельные панели, выполненные из водонепроницаемого железобетона с водоотталкивающей пропиткой. Вторым концом кровельные панели опираются на водосборный лоток, обеспечивающий внутренний водосток с мансардной надстройки.

При использовании в мансардной надстройке наклонных стеновых панелей (рис.122, б), технологическая цепочка состоит из следующих строительно-монтажных операций. Сначала на панель покрытия реконструируемого здания через слой утеплителя прикрепляют опорный элемент, на который устанавливают под углом 60^о наклонные утепленные панели наружной стены мансарды. Далее устраивают внутренние продольные стены, на которые одним концом опирают панели чердачного перекрытия с соответствующим слоем утеплителя по слою пароизоляции. Второй конец панели чердачного перекрытия опирают на наружные стеновые панели. Завершающим этапом является установка кровельных панелей, состоящих из водонепроницаемого железобетона с водоотталкивающей пропиткой. Кровельные панели имеют уклон в сторону наружных стеновых панелей, обеспечивая естественный наружный водосток с кровли.

Более индустриальным и современным способом является надстройка мансардных этажей с применением складывающихся объемных блоков, которые состоят из стеновых элементов, плит перекрытия, чердачного перекрытия, панелей кровли, шарниров, временных стоек и опор. Мансардные блоки изготавливаются в заводских условиях в виде одно и двухярусных складывающихся объемных элементов (рис. 10.31).

10.31. Конструктивные схемы одно (А) и двухярусных (Б) складывающихся объемных блоков мансардных этажей треугольной формы, выполненных на пролет здания

а)- общая схема; б)- транспортное положение; в)- проектное положение; 1- шарниры; 2- временные стойки; 3- кровельное покрытие

В основу конструктивного решения заложен принцип шарнирного соединения плоских элементов блока (кровельно-стеновых, плит перекрытия и покрытия), которые легко трансформируются из шарнирных в жесткие узлы, с обеспечением пространственной жесткости и устойчивости. В транспортном положении они представляют собой пакеты из горизонтальных элементов составных частей и легко транспортируются в сложенном состоянии. На строительной площадке конструкция легко переводиться из транспортного (сложенного) состояния в монтажное в виде объемного блока. Для этой цели используется специальный кондуктор с опорной площадкой, на которой размещают мансардный блок в сложенном состоянии.

Приведение складывающихся элементов блока в проектное положение осуществляется путем установки фиксаторов и их анкеровки. Места шарнирных соединений теплоизолируются. Быстрое приведение складывающихся объемных блоков в проектное состояние позволяет интенсифицировать процессы надстройки зданий. Конструкция блоков предусматривает получение стеновых элементов в виде многослойной утепленной системы с облицовкой изнутри гипсокартонными плитами, а с наружной части - в виде кровельного покрытия из мелко штучных металлических элементов, металлочерепицы по обрешетке из бруса или защитного слоя из фактурного бетона толщиной 25-30 мм.

Междуэтажные перекрытия устраиваются из несущих металлических балочных элементов, объединенных системой раскосов. Потолочные элементы перекрытия выполняются из тонкостенной монолитной плиты, на поверхности которой укладывается звукоизоляционный слой в виде минеральной плиты. Поверхность утеплителя закрывается полимерной пленкой. Возможен вариант заполнения элементов перекрытия полистирол-бетонной или пенобетонной смесью с небольшим сетчатым армированием, что повышает эксплуатационную надежность перекрытия и обеспечивает заданные теплотехнические характеристики.

Для данного типа объемных блоков наиболее рациональным является применение оконных заполнений системы «Велюкс». Для этого стеновые элементы снабжаются оконными коробками, которые крепятся в проектное положение с помощью специальных соединений.

Монтажный процесс начинается с установки торцевого блока, который с помощью крана поднимают на кровельную часть и устанавливают на подвижные опоры. Далее производится выверка объемного блока и установка его в проектное положение с креплением опорных частей к монолитному поясу. Монтаж очередного блока производят в той же последовательности с тем отличием, что после его установки осуществляют натяжение блоков до полного сочленения контактных поверхностей смежных блоков.

Особенностью монтажного процесса является то, что работы ведутся без разборки кровельной части надстраиваемого здания. Установка торцевых блоков обеспечивает замкнутость объема, лишенного внутренних опор и поперечных стен, что формирует благоприятные условия для выполнения внутренних работ.

Для 80-квартирного 4-х подъездного жилого дома общая продолжительность монтажных работ из объемных блоков составляет 8-10 смен работы крана. После окончания монтажных работ производят устройство торцевых и межсекционных стен, лестничных клеток, перегородок, полов, сантехнических, электромонтажных и отделочных работ.

Дальнейшим развитием метода объемно-блочной надстройки реконструируемых зданий является использование объемных блоков на два этажа,состоящих из складывающейся системы «стена-перекрытие» первого яруса и объемного блока мансардного этажа.

Объемный блок на два этажасостоит из многослойных стеновых элементов с несущей частью из металлического каркаса и комбинированной системы перекрытия, включающей монолитные элементы несъемной опалубки, вкладыши из пенополистирола и поверхностного слоя из тяжелого или легкого бетона.

Укрупнение объемных блоков осуществляется на площадке укрупнительной сборки, где производится поярусное соединение блоков надстраиваемого этажа и мансардной части с выполнением комплекса работ по установке струбцин для обеспечения пространственной жесткости блока, оконных заполнений и изоляцию стыков.

На рис. 10.35 приведена технологическая схема укрупнительной сборки и монтажа двухъярусных объемных блоков при надстройке реконструируемого здания.

Рис. 10.35. Технологическая схема укрупнения объемных блоков на два этажа (а) и установки в проектное положение (б) 1-объемный блок первого этажа мансарды; 2- то же, второго; 3- автокран; 4- опорные площадки; 5- монтажный кран; 6- укрупненный объемный блок; 7,8- связи и раскосы; 9- монтажная траверса; 10- обвязочный пояс; 11- объемные эркеры

Для монтажа объемных блоков применяется пневмоколесный кран с телескопической стрелой грузоподъемностью до 20 т, вылетом стрелы 19-20 м и высотой подъема до 28 м. Монтаж крупногабаритных объемных блоков ведется с использованием специальной траверсы, обеспечивающей равномерную передачу усилий в узлы несущих конструкций и повышающий пространственную жесткость в момент подъема и установки блоков в проектное положение.

Применение двухъярусных блоков позволяет еще более сократить цикл реконструктивных работ и удвоить площади надстраиваемых этажей.

Реконструкция существующих жилых зданий чаще всего осуществляется в стесненных условиях, когда прилегающие территории заняты дорогами, площадками, зелеными насаждениями и т.п., которые затрудняют расположение средств механизации, мест приема и складирования материалов. В таких случаях рекомендуется использовать без ущерба для жильцов прилегающие к торцам здания территории, а также осуществлять установку блоков в проектное положение с использованием метода надвижки на подготовленное чердачное перекрытие (рис.10.36).

.36. Технологическая схема возведения мансардного этажа методом надвижки

1- монтажный кран; 2- объемный блок с роликовыми опорами; 3- лебедка

Для надвижки блоков используется технология, основанная на применении специальных сменных колесных опор для перемещения блоков по железобетонному обвязочному поясу, устроенному поверх несущих стен (рис.10.36, б).

Рис.37. Конструкция сменных колесных опор

1- колесная пара; 2- роликовые опоры; 3- железобетонный обвязочный пояс; 4 - направляющая; 5- рама блока; 6 - гидродомкрат;

После подъема блока на соответствующую высоту, он устанавливается на колесную пару и перемещается на проектное место с помощью двух лебедок. Освобождение колесных пар производится с помощью гидравлических домкратов ручного действия с целью последующего их использовании для монтажа последующих блоков.

При этой технологии максимально сокращается время использования кранового оборудования, так как оно необходимо только для подъема блоков до монтажной отметки и установки их на колесные пары. Остальные технологические операции выполняются с применением лебедок, средств малой механизации и ручного инструмента.

Продолжительность установки объемного блока в проектное положение при этой технологии составляет 2,0-2,2 ч, что обеспечивает сменную производительность до 4 блоков или 120-130 м². Для возведения конструктивных элементов мансардного этажа 3-секционного жилого дома требуется 4,5-5 смен работы крана.

Для исключения аварийных ситуаций при монтаже блоков жители 4-5 этажей должны временно на 2-3 часа покинуть свои квартиры. Зоны действия монтажных кранов ограждаются. При установке блоков предусматриваются мероприятия, исключающие соударение блоков за счет применения специальных расчалок, и траверс, обеспечивающих плавное опускание монтируемых конструкций. Кроме того, объемные блоки оснащаются пневмоподушками из прорезиненной ткани, что обеспечивает безопасное производство монтажных работ.

После окончания монтажа всех объемных мансардных блоков создаются благоприятные условия для подключения отопительной системы и выполнения внутренних отделочных и специальных работ при необходимых температурно-влажностных условиях независимо от воздействия окружающей среды. Отличительной особенностью данной технологии является отсутствие в надстраиваемых объемах промежуточных опор, что облегчает демонтаж существующей кровли, вентиляционных блоков и других присутствующих на кровле систем.

Аналогом объемно-блочного домостроения является технология реконструкции зданий с надстройкой мансардных этажей из объемных блок-комнат, разработанная академиком РААСН С.Н. Булгаковым.

Объемные блок-комнаты представляют собой пространственную рамную конструкцию, состоящую из дерево-металлического каркаса с утепленными наружными стенами, наружной и внутренней изоляцией. Блок-комнаты имеют габаритные размеры, соответствующие шагу внутренних стен крупнопанельных зданий и существующей планировке реконструируемых зданий с кирпичными стенами.

Объемные блоки различаются по своему функциональному назначению на угловые, рядовые и кухонные, в виде лестничных и крышевых блоков и т.п. По длине блоки изготавливаются с превышением ширины корпуса до 2,1 м, что позволяет получать дополнительные площади и размещать под ними лоджии.

Блоки выпускаются с полной заводской готовностью, которая предопределяет внутреннюю и наружную отделку блоков с устройством пола, перекрытия, оконного заполнения, кровельной части и т.п.

Из-за ограничения в габаритных размерах по высоте используется специальный крышевой блок, который устанавливается на элемент блок-комнаты. Таким образом, используя совокупность объемных элементов, возможна надстройка одно- и двухуровневого мансардных этажей крупнопанельных и кирпичных зданий (рис. 10.52).

Рис. 10.52. Конструктивно-технологическая схема надстройки зданий из объемных блоков заводской готовности

а)- одноэтажной надстройки; б) - двухэтажной надстройки; 1- обвязочный пояс; 2- объемный блок жилой; 3- крышевой блок

Технологический процесс надстройки зданий состоит из устройства обвязочного железобетонного пояса по всем несущим стенам, на монтажный уровень которого устанавливаются и объемные блоки. Крепление блоков с обвязочным поясом осуществляется с помощью сварки закладных деталей, а взаимное сопряжение блоков между собой - с помощью болтовых соединений.

Монтаж блоков может осуществляться по нескольким схемам. Первая схема предусматривает последовательный монтаж блоков на полную ширину здания, начиная от торцевой части здания. При второй схеме используется порядовая установка блоков, когда первоначально монтируется внешний (фасадный), а затем внутренний (дворовой) ряд блоков. В случае двухэтажной надстройки применяется ступенчатая схема установки блоков. Сначала ведется последовательный монтаж нескольких блоков нижнего яруса на

ширину здания. Затем устанавливаются блоки второго яруса и крышевые элементы. Дальнейший монтаж осуществляется со смещением на один блок (рис.10.53).

Рис. 10.53. Технологическая последовательность монтажа блоков

а)-последовательная на ширину пролета; б)-порядовая (осевая); в)-ступечатая

При возведении одноярусных мансардных этажей первая схема монтажа является более рациональной, так как по мере установки первого ряда угловых и рядовых блоков осуществляется монтаж кровельных блоков, что обеспечивает защиту от атмосферных осадков и позволяет выполнять цикл санитарно-технических работ путем соединения гибких связей с существующими инженерными сетями.

При надстройке 2-уровневых мансард монтаж блоков производится поочередно для первого, затем второго уровня и заканчивается установкой крышевых блоков.

Основой для установки блоков является монолитный обвязочный пояс, к которому они крепятся своими основаниями с помощью закладных деталей пояса. Взаимное сопряжение блоков осуществляется с помощью болтовых соединений.

Для выверки блоков в проектное положение применяются механические домкраты, позволяющие перемещать блоки в плане до совпадения их с осевыми рисками.

Монтаж считается завершенным после окончательного закрепления блоков и заделки швов между ними и теплоизоляцией стыков.

В связи со стесненностью производства работ наиболее рационально применять почасовую схему монтажа блоков «с колес» путем согласования времени их по доставке и монтажу. Такая технологическая схема существенно снижает простои дорогостоящих кранов и сокращает продолжительность производственного цикла.

К недостаткам технологии реконструкции зданий с надстройкой мансардных этажей из объемных блок-комнат относятся: проблемы с транспортировкой блоков; ограничение гибкой планировки помещений; большой расход материалов для создания пространственной жесткости блоков; достаточно высокая себестоимость 1 м² реконструируемой площади; невозможность выполнения работ без отселения жильцов.

Применение объемных блоков заводской готовности позволяет сократить продолжительность работ по сравнению с традиционными методами возведения мансардных этажей. При использовании объемных блоков возможна реконструкция различных серий малоэтажных жилых зданий как ранней, так и поздней постройки.