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.
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.
а — каркас из металлоконструкций; б— стойки из дерева и деревянные фермы с параллельными поясами; в — деревянные фермы на шпоночных соединениях; г — шпренгельные полу фермы по стойкам с обвязочным брусом
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 дерево-металлические фермы, имеющие высокую технологичность сборки и небольшую массу, позволяющую осуществлять их ручную сборку. Для ручной сборки используют полу фермы 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. Полу фермы 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 трех шарнирные, 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 мелко штучных 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)
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…V — технологические этапы производства работ
Конструкция блоков предусматривает получение стеновых ограждений в виде многослойной утепленной системы с облицовкой изнутри гип-сокартонными 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.
