925

работы, не затрагивая разборку кровельной части, что обеспечивает защиту этажей от атмосферных осадков (рис.1.74).

Рис. 1.74. Конструктивное решение мансардного этажа с применением деревянных рам для жилого дома серии 1-464:

1- обвязочный пояс; 2 - обрешетка; 3 - утеплитель; 4- пароизоляция; 5,6 - элементы кровли; 7 - внутренняя обшивка

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.1.75). Предусмотрена болтовая сборка элементов каркаса.

Рис.1.75. 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.

81

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.

Особое внимание при использовании деревянных рам при надстройке мансардных этажей должно уделяться устройству обвязочного пояса из монолитного железобетона, который обеспечивает связь с наружными и внутренними стенами и способствует равномерному распределению нагрузки от надстройки на реконструируемое здание. Кроме этого, обвязочный пояс создает единый монтажный горизонт, воспринимает усилия распора и позволяет организовать отвод атмосферных осадков через отверстия из асбестоцементных труб, оставляемых в поперечном сечении обвязочного пояса.

При надстройке зданий широкое применение находят сверхлегкие стальные конструкции /61,91/, которые способствуют снижению массы строительных конструкций на 40-60 %, по сравнению с традиционным строительством. 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) /91/. 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 Челябинске, Смоленске и др. городах выпускается и применяется для возведения малоэтажного строительства тонкостенный оцинкованный профиль.

Технология строительства на основе легких стальных тонкостен-

ных 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 (рис.1.76).

82

Рис.1.76. 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-образные и Z-образные. Высота профилей от

100 до 350 мм (рис.1.77).

Рис.1.77. Гнутые профили из оцинкованной стали

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

Термопрофиль отличается от обычного профиля наличием специально выполненной перфорации, благодаря которой градиент теплоты проходит более длинный путь от внешней поверхности к внутренней. За счет этого переход отрицательных температур до положительных наблюдается примерно в 1/3 от наружной поверхности сечения термопрофиля. В результате теплопроводность металлического термопрофиля становится равной соответствующему параметру деревянного бруса той же толщины. Подобная каркасная конструкция не создает «мостиков холода».

Основными преимуществами конструкций из термопрофиля являются: высокие теплотехнические свойства, легкость транспортировки и монтажа в любое время года, небольшой вес конструкции, пожаробезопасность, надежность и экологичность. Соединение термопрофилей осуществляется на болтах, что обеспечивает исключительно ровную поверхность конструкции (рис.1.78).

83

Рис.1.78. Устройство каркаса из термопрофилей при надстройке этажа

Благодаря своим уникальным качествам 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

сшагом 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. 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.

84

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.

Каркас наружного стенового ограждения может заполняться самонесущими стеновыми панелями, которые могут изготавливаться:

-в заводских условиях и устанавливаться на строительной площадке;

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

Конструктивное решение наружной стеновой панели из ЛСТК (патент № 55393, Техническое Свидетельство Росстроя № ТС-2224-08) представлено на рис.1.79. 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.

Рис.1.79. Конструктивное решение стеновой панели

В качестве утеплителя в стеновых ЛСТК панелей может применяться экологически чистый утеплитель - «Эковата», состоящая из 80% целлюлоз-

85

ного 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.

Прогрессивным методом укладки эковаты в стеновые панели является метод напыления с использованием специальной надувной установки, благодаря которой она проникает в самые труднодоступные углубления и образует плотный бесшовный слой теплоизоляции (рис.1.80).

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.

Рис.1.80. Общий вид теплоизоляции из эковаты и метод напыления ее с использованием специальной надувной установки

Долговечность металлического каркаса составляет минимум 100 лет.

Использование несъемной опалубки для изготовления несущих и ограждающих конструкций при надстройке мансардных этажей приведено в работе /93/.

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 техно-

86

логиям 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 соеди-

нять блоки и препятствует вытеканию бетона.

Геометрические размеры стенового блока приведены на рис.1.81. Заглушка размерами 16х5х25 см необходима для образования перегородки в торце блока.

в)

Рис.1.81. Блок стеновой (а), торцевая заглушка (б) и фрагмент установки блоков (в)

Помимо приведенных размеров стенового блока (рис.1.80) изготав-

ливаются блоки размером 1000х300х250; 1220х290х400; 1500х250х250; 1500х300х250; 1500х350х250 мм. Толщину железобетонного слоя стены принимают равной 150, 200 или 400 мм.

87

Сборка несъемной опалубки из элементов напоминает сборку из элементов детского конструктора путем складывания отдельных элементов между собой пазогребневыми соединениями (рис.1.80, в).

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.1.82).

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.

Рис.1.82. Конструкция угла стены из элементарных пустотелых блоков

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.

88

Для внутренней отделки целесообразно использовать различные плиты, такие как из гипсокартона (ГКЛ), цементно-стружечных (ЦСП) и ори- ентирванно-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 штукатурнодекоративные покрытия, отделка лицевым кирпичом или устраиваться система вентилируемого фасада, приведенная на рис.1.83.

В случае устройства ветилируемого фасада, крепежные элементы следует монтировать до заливки бетона и они будут прочно закреплены в бетоне.

Рис.1.83. Варианты наружной отделки стен из несъемной пенополистирольной опалубки

а) - облицовка штукатуркой; б) - облицовка кирпичом; в) - облицовка навесными панелями

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 отделывается с внутренней и наружной стороны.

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

- высокая скорость возведения стен;

89

-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 пенополистирола в 2-3 раза осуществляется быстрее, в сравнении

скирпичной 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 двутавров №16 (рис.1.83).

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.

90