Надстройка мансардными этажами

Общая часть

Надстройка мансардных этажей является наиболее эффективным строительным приемом, обеспечивающим получение дополнительной, до 20-25 % жилой площади, по стоимости не превышающей 45-50 % нового строительства. Возведение может производиться без отселения жильцов. При этом возможно широкое использование местных строительных материалов и рабочей силы без применения кранового оборудования и других дорогостоящих средств механизации. Возведение мансардных этажей решает также проблему обновления и повышения эксплуатационной надежности кровельных покрытий.

Развитию и распространению мансардного строительства способствуют изменения СНиП 2.08.01-89 «Жилые здания», введенные в действие с 01.08.1995 г. Более четкая трактовка мансардного этажа представлена как «Этаж в чердачном пространстве, фасад которого полностью или частично образован поверхностью наклонной или ломаной крыши, при этом линия пересечения плоскости крыши и плоскости фасада должна быть на высоте не более 1,5 м от уровня пола мансардного этажа».

Изменениями допускается не предусматривать лифты при надстройке 5-этажных жилых зданий при отметке надстраиваемого этажа не более 16 м.

Крыши следует проектировать, как правило, с организованным водостоком. Допускается сохранять имеющуюся систему мусороудаления. Площадь спальной жилой комнаты и кухни двух- и более комнатных квартир допускается не менее 7 м2 при условии, что общая комната имеет площадь не менее 16 м2.

При определении площади помещения мансардного этажа учитывается площадь этого помещения с высотой до наклонного потолка 1,5 м при наклоне 30° к горизонту, 1,1 - при 45°, 0,5 м - при 60° и более.

Высота жилых помещений от пола до потолка должна быть не менее 2,5-2,7 м. Естественное освещение следует принимать согласно требованиям СНиП 23-05-95 «Естественное и искусственное освещение». Отношение площади световых проемов жилых комнат и кухонь к площади пола этих помещений не должно превышать 1:5,5 при минимальном отношении 1:8 и 1:10 - при использовании мансардных окон.

Особое место в изменениях СНиП 2.08.01-89 отводится возможности выполнения этажей в дереве с соблюдением условий огнестойкости, что позволяет существенно расширить области мансардного строительства. Несмотря на то, что возведение из деревянных конструкций несколько снижает долговечность зданий, применение такого материала экономически оправдано и подтверждено не только зарубежным, но и отечественным опытом.

Повышение долговечности деревянных конструкций достигается путем пропитки антисептическими составами, исключающими появление источников гниения и различного рода биовредителей.

Сохранение требуемой огнестойкости достигается невозгораемостью деревянных конструкций при местном огневом воздействии в условиях начинающегося пожара. Российская фирма «Рогнеда» выпускает экологически чистый высокоэффективный огнебиозащитный состав КСД (ТУ-2089-006-1748308-94), аттестованный ВНИИ противопожарной обороны МВД РФ. Состав заменяет ранее используемые МСПП и ППЛ благодаря присущим ему ценным свойствам, таким как высокая устойчивость к вымыванию, высокая проникающая способность. Он придает древесине биостойкость, не изменяет ее природный цвет. Все эти качества позволяют использовать его для обработки наружных и внутренних поверхностей.

Состав наносят методом воздушного, безвоздушного распыления или в специальных ваннах с расходом 1 л на 2-4 м2 поверхности.

В то же время современные технологии позволяют существенно повысить индустриальность конструкций, обеспечив выполнение работ на строительной площадке в виде сборки из готовых элементов.

В таблице 10.2 приведены возможные варианты мансардных этажей, которые, в зависимости от геометрии кровельной части, разделяются на симметричные и асимметричные, треугольные, с ломаной кровельной частью, одно- и двухуровневые.

Таблица 10.2

Типы мансардных этажей

Типы	Симметричные	Асимметричные
треугольные	ломаные	ломаные, односкатные
Одноуровневые
Двухуровневые
Одно-, двухуровневые с дополнительным этажом

Принятие той или иной формы мансардного этажа определяется рядом показателей, связанных с освещенностью пространства.

Так, треугольная форма этажа, как правило, требует использования оконных заполнений типа «Велюкс», размещаемых в наклонных элементах кровельной части. Мансардные этажи с ломаной кровлей позволяют использовать оконные блоки вертикального размещения, что для многих регионов РФ более рационально, так как в зимний период времени исключает появление наледи на поверхности светопрозрачных элементов.

Как показали исследования, геометрическая форма надстраиваемых мансард определяется рядом архитектурных и эксплуатационных показателей. Одним из важных параметров является водоудаление атмосферных осадков, образования наледей в период перехода от отрицательных к положительным температурам.

Важным фактором выбора конструктивной схемы надстроек является экономическая сторона вопроса. Так, для районов с лесными массивами целесообразно использовать древесину в качестве несущих элементов каркаса. Использование местных строительных материалов, как правило, снижает себестоимость производства работ.

Варианты конструктивных решений мансардных этажей приведены на рис. 10.15, где показаны каркасные системы, собираемые из металлоконструкций (а), деревянных ферм с параллельными поясами (б), деревянных ферм и рам на металлических шпоночных соединениях (в) и шпренгельных полуферм по стойкам с обвязочным брусом (г). Невысокая масса сборных элементов позволяет использовать малую механизацию при сборке каркасов, что обеспечивает ведение реконструктивных работ без отселения жильцов.

При возведении двухэтажных мансард используются рамные металлоконструкции из гнутого и коробчатого профилей (рис. 10.15, д , е).

Рис . 10.15. Конструктивные схемы мансардных этажей одноуровневые рамные из металлического каркаса (а), деревянных ферм и рам (б, в, г); двухуровневые каркасные из металлического и коробчатого профилей (д, е)

Как показал отечественный и зарубежный опыт, достаточно высокой эффективностью обладают конструктивно-технологические решения, базирующиеся на использовании деревянных ферм и рам на шпоночных соединениях. Такое решение позволяет принимать различную геометрическую форму кровельной части, что существенно расширяет архитектурный облик мансард. Многообразие форм и индустриальность работ обеспечиваются использованием компьютерной технологии расчета плоских несущих элементов, раскроя материала и соединения узлов на металлических шпонках с помощью простейших гидравлических прессов. Эта технология позволяет формировать несущие конструктивные элементы в виде полуферм (рис. 10.16), полурам и балок, что создает предпосылки осуществления последующей сборки непосредственно на рабочих местах. Это обстоятельство не только повышает индустриальность, но и позволяет оптимизировать параметры технологичности на стадиях изготовления, транспортирования и монтажа, разнообразить геометрические формы мансард.

Рис . 10.16. Формирование плоской полуфермы и узлы опирания на обвязочный пояс (а), стеновую конструкцию (б) и деревянный обвязочный брус (в)

Путем создания различного уровня обвязочного пояса возможно получение внутреннего пространства помещений с различным коэффициентом использования, а изменение угла наклона стропильных элементов дает основания оптимизировать внутренние габариты помещений.

Методы возведения мансардных этажей определяются уровнем укрупнения конструктивных элементов, качественными характеристиками используемых строительных материалов и степенью механизации производства работ.

С учетом перечисленных факторов возможно выделить следующие методы:

• надстройка мансардных этажей из мелкоштучных элементов, возводимых вручную;

• возведение несущих конструкций укрупненными плоскими рамами методом надвижки с поворотом в проектное положение;

• надстройка с применением объемных блоков высокой степени заводской готовности при монтаже крановыми средствами или методом надвижки;

• надстройка одно-двухуровневых мансардных этажей из объемных блоков на пролет здания методом надвижки или крановой установки.

В зависимости от степени укрупнения конструктивных элементов мансардных этажей обеспечивается снижение удельной трудоемкости строительно-монтажных работ и общей продолжительности.

Снижение продолжительности работ является определяющим фактором рационального использования инвестиций и более ранней окупаемости затрат. Поэтому предпочтение отдается технологиям, обладающим высокой степенью технологичности и мобильности.

Технология возведения мансардных этажей с использованием сборных несущих конструкций из дерева

Индустриальные технологии изготовления несущих конструкций в виде сборных элементов из дерева позволяют быстро и эффективно возводить мансардные этажи без постоянного использования крановых средств. Об этом свидетельствует достаточно большой опыт мансардного строительства в европейских и скандинавских странах. Это обстоятельство является определяющим при выполнении работ без отселения жильцов.

Современные технологии производства легких несущих конструкций позволяют изготавливать практически любые геометрические формы, что существенно расширяет архитектурный облик зданий.

Для крупнопанельных домов серий 1-464, 1-468 и домов с кирпичными стенами (1-477) этот процесс весьма эффективен и позволяет при минимальных затратах получать дополнительные площади до 20-25 % площади реконструируемого здания.

Так, для 60-квартирного жилого дома серии 1-464 замена плоской или скатной крыши на мансардный этаж дает приращение 482 м2, что составляет 19,2 % общей площади здания. При этом возведение несущих элементов и кровли производится при сохранении существующего кровельного покрытия, демонтаж элементов которого производится после обеспечения защиты от атмосферных осадков.

Использование легких конструктивных элементов позволяет выполнять работы вручную, что снижает стоимость работ и обеспечивает их безопасное ведение для жильцов.

На рис. 10.17 приведен пример использования конструктивных элементов в виде деревянных рам при надстройке мансардного этажа жилого крупнопанельного дома серии 1-464. Как следует из приведенной схемы, процесс возведения на начальной стадии не затрагивает разборку кровельной части, вентиляционных шахт, люков и других элементов, что обеспечивает защиту этажей от атмосферных осадков.

Рис . 10.17. Конструктивное решение мансардного этажа для жилого дома серии 1-464, формируемого из деревянных рам
1 - обвязочный пояс; 2 - обрешетка; 3 - утеплитель; 4 - пароизоляция; 5 ,6 - элементы кровли; 7 - внутренняя обшивка

Технологический процесс возведения мансардных этажей разделяется на несколько самостоятельных циклов.

1-й - подготовительные работы. Они включают работы по освоению площадки: установку 1-2 грузопассажирских подъемников; подготовку площадки для укрупнительной сборки несущих элементов рам или стропильных ферм; организацию площадок для установки бытовых и складских помещений; устройство навесов над входами, обеспечивающих безопасность жильцов; организацию временного энергоснабжения подъемников, а также ручного электрифицированного инструмента и т.п.

Особое внимание должно уделяться выбору стоянок крана для безопасной подачи конструкций и материалов на кровельную часть здания. В целом должна решаться задача рационального формирования стройгенплана с максимальным функциональным сохранением площадей, примыкающих к реконструируемому зданию, и минимальными нарушениями экологической обстановки.

2-й - устройство обвязочного пояса по периметру наружных и внутренних стен. Обвязочный пояс выполняется из монолитного железобетона или керамзитобетона, имеет связь с наружными и внутренними стенами, способствует равномерному распределению нагрузки от мансардного этажа на реконструируемое здание. В то же время наружный обвязочный пояс позволяет воспринимать усилия распора, а создание единого монтажного горизонта обеспечивает монтаж рамно-строительных систем без их смещений от проектного положения. Другой функцией обвязочного пояса является возможность установки подмостей и защитных козырьков, а также организованного водостока атмосферных осадков через отверстия, оставляемые в поперечном сечении обвязочного пояса.

3-й - монтаж конструкций несущей части мансардного этажа. До монтажа конструкций осуществляется крановая подача полурам или полуферм на кровельную часть, а также катучих подмостей для организации стыков элементов. Монтаж начинается с установки крайней рамы и ее раскрепления в проектное положение с помощью подкосов и струбцин. После установки второй рамы обеспечивается их временное соединение с помощью схваток из досок или инвентарных фиксаторов.

Обрешетка производится после монтажа трех и более рам путем нашивки бруса с интервалом 25-30 см.

Таким образом, прослеживаются следующие технологические потоки: первый - монтажный; второй - по устройству обрешетки и обеспечению устойчивости конструкций; третий - установка оконных заполнений; четвертый - устройство кровельной части из мелкоштучных элементов или металлической кровли из профнастила, оцинкованной стали; пятый - устройство теплоизоляции; шестой - обшивка с внутренней стороны стен гипсокартонными плитами с пароизоляцией и т.п.

Отдельным специализированным потоком осуществляется возведение торцевых стен, кирпичной кладки лестничных клеток, межсекционных перегородок.

При выполнении данного вида работ транспортирование материалов осуществляется подъемниками, а их перемещение к рабочим местам - с помощью тележек.

Устройство кровельной части является обязательным условием для перехода на новый цикл работ по выполнению внутренней планировки с использованием легких каркасных систем, специальных видов работ (электрика, сантехника), устройству подготовки под полы.

Заключительным циклом являются отделочные работы.

Начальной фазой работ на кровельной части реконструируемого здания является устройство обвязочного пояса. Используются инвентарные опалубочные щиты и проектное армирование в виде объемных армоблоков и сеток. Для обеспечения взаимосвязи с наружными стенами реконструируемого здания в карнизной плите устраиваются отверстия в узлах соединения внутренних и наружных панелей. Для этой цели в карнизной плите с помощью керно-образователей устраиваются сквозные отверстия с их расширением с помощью дисковых алмазных машин. Полученные полости армируются и при бетонировании объединяются с монолитным поясом.

Для снижения продолжительности работ опалубка устраивается на весь объем, а подача и укладка бетонной смеси осуществляются автобетононасосом. Такой уровень механизации позволяет выполнить общий объем работ в течение одной-двух смен.

При устройстве монолитного пояса оставляются горизонтальные сквозные отверстия из асбоцементных труб на уровне верха карнизной плиты, что позволяет обеспечить водоотвод атмосферных осадков и устройство выносных подмостей по периметру стен, обеспечивающих безопасное ведение работ и защиту жильцов от случайного падения стройматериалов.

Процесс монтажа конструктивных элементов наиболее эффективен при установке плоских рам с предварительным их укрупнением в зоне монтажа. Для этой цели используются кондукторы и шаблоны, позволяющие создавать геометрически неизменяемые системы с высокой пространственной жесткостью. Такой прием позволяет исключить весьма ответственные работы на высоте по объединению полурам и в 1,5-2 раза снизить трудоемкость работ при одновременном повышении качества и равнопрочности стыков.

Перенос сборной площадки на кровлю здания позволяет разгрузить прилегающие к жилому дому площадки, максимально сохранить зеленые насаждения, снизить площади складов. Это обстоятельство, в свою очередь, требует более четкой организации труда.

Технологическая схема производства работ при монтаже рам приведена на рис. 10.18. Здесь используются передвижные подмости с фиксаторами для обеспечения проектного положения рам и объединения полурам в коньковой части, специальные шаблоны-фиксаторы для сохранения проектного положения стропильных ног до устройства обрешетки, система подъема укрупненной рамы методом поворота, кондукторы и приспособления, обеспечивающие повышение технологичности.

Рис . 10.18. Технологическая схема монтажа каркаса мансардного этажа
а - монтаж полурам; б - укрупнительная сборка рам и их установка; 1 - рама, укрупненная из двух блоков; 2 - передвижные подмостки с площадками; 3 - крепежные устройства; 4 - ограждения; 5 - фиксаторы; 6 - укрупнение рамы на кровле; 7 - стыкуемые элементы

Выбор организационно-технологической модели и уровня механизации определяется расчетным путем и зависит от общего объема работ, сроков производства, арендной стоимости машин и механизмов, ресурсообеспечения.

Технология работ предусматривает организацию поточного производства с разделением здания на захватки, определение ведущего потока и расчет численного состава бригад для выполнения основных технологических процессов с учетом их совмещения и обеспечения необходимого фронта работ (рис. 10.19).

Рис . 10.19. Поточное производство работ по возведению мансардного этажа
Работы на захватках; 1-я - устройство кровельного покрытия и оконных заполнений; 2-я - сплошная обрешетка по стропилам и прогонам с установкой утепляющего слоя; 3-я - монтаж каркаса; 4-я - кирпичная кладка лестничных клеток и внутренних межсекционных стен

Подбор состава комплексной бригады осуществляется с учетом приемки, перемещения и транспортирования строительных материалов и конструкций на монтажный горизонт.

На рис. 10.20 приведена примерная циклограмма производства работ по устройству мансардного этажа. Она включает цикл подготовительных работ по освоению стройплощадки и установке грузопассажирских подъемников; комплекс работ ведущего цикла, состоящего из работ по устройству обвязочного пояса, по монтажу каркаса с обрешеткой, установкой оконных заполнений и утеплением, устройством кровельной части.

Рис . 10.20. Циклограмма производства работ по надстройке мансардного этажа для жилого дома серии 1-464
1 - подготовительные работы; 2 - устройство обвязочного пояса; 3 - монтаж рам с устройством обрешетки; 4 - установка оконных заполнений, утепление стен и перекрытий, устройство кровли; 6 - сантехнические и электромонтажные работы; 7 - устройство лестничных клеток; 8 - устройство внутренних перегородок и полов; 9 - отделочные работы

Параллельно данным видам работ осуществляются кладка торцевых стен из энергоэффективных блоков, лестничных клеток и межсекционных стен из кирпича, устройство лестничных маршей.

По окончании кровельных работ выполняются цикл санитарно-технических, электромонтажных и комплекс отделочных работ. В зависимости от количественного состава специализированных бригад, уровня отделочных работ и архитектурно-планировочных решений продолжительность работ может иметь некоторые колебания в сроках производства работ. Для повышения долговечности конструктивных элементов мансардного этажа необходимо устройство вентилируемого пространства между утеплителем и кровлей, пароизоляции, а также организованного водоотвода атмосферных осадков (рис. 10.21).

Рис . 10.21. Конструктивно-технологические схемы сопряжений элементов мансардного этажа с созданием вентилируемого пространства
а - коньковое соединение с обеспечением вентилируемого зазора и утеплением; б , в - размещение конструктивных элементов на обвязочном поясе; 1 - монолитный обвязочный пояс; 2 - размещение утеплителя; 3 - оконное заполнение типа «Велюкс»; 4 - чердачное перекрытие

Повышение эксплуатационных характеристик несущих и утепленных ограждающих конструкций достигается путем использования паровлагозащитного рулонного материала «Изоспан-А» для кровельной части, «Изоспан-В» - для защиты утеплителя (рис. 10.21, 10.22).

Рис . 10.22. Тепловлагопароизоляция надстроек мансардных этажей из деревянных конструкций
а - кровельной части; б - наружных стен; в - перекрытий; 1 - обвязочный монолитный пояс; 2 - стропила; 3 - паровлагозащитный материал «Изоспан-А»; 4 - кровельное перекрытие; 5 , 6 - воздушный зазор; 7 - утеплитель; 8 - пароизоляция «Изоспан-В»; 9 - отверстия для воздухообмена; 10 - наружная обшивка

Система «Изоспан» является сертифицированным влаговетрозащитным рулонным материалом с хорошей паропроницаемостью, обеспечивающей повышение долговечности теплоизоляционного материала и конструкций. Выпускается в виде рулонов шириной 140 см и длиной - 50 м, плотностью 72 и 110 г/м2.

Особое внимание должно уделяться механизму крепления полужестких минераловатных плит на наклонных поверхностях стен, предотвращающих образование воздушных прослоек перпендикулярно сечению в результате разрыва сплошности среды. Это достигается путем использования специальных крепежных элементов, а также полимерных сеток с вертикальными фиксаторами, выступающими в роли анкеров и предотвращающих расслоение утепляющих слоев. Образование вентилируемого пространства способствует испарению влаги, попадающей на поверхность утеплителя.

Защита утеплителя от атмосферных осадков должна быть предусмотрена на стадиях перевозки, хранения и укладки в проектное положение.

При выборе материала кровли должна учитываться возможная интенсификация работ, снижающая до минимума технологические перерывы. Это особенно важно при технологии утепления, осуществляемой снаружи.

Наиболее технологичными следует считать покрытия из листовой стали, металлочерепицы, профнастила или штучных материалов, например гибкой керамической или цементно-песчаной черепицы.

Продолжительность возведения мансардных этажей снижается путем повышения технологичности конструктивных элементов, их сборности, предварительной заготовки, а также использования укрупненных блоков.

Технологические этапы возведения мансардного этажа на 4-этажном жилом доме с кирпичными стенами приведены на рис. 10.23.

Рис . 10.23. Технологические этапы возведения мансардной надстройки на 4-м этаже в кирпичном жилом доме
а - подготовительный этап; б - установка рам по обвязочному поясу; в - общий вид каркаса с обрешеткой; г - установка оконных блоков «Велюкс» и обрешетки под кровлю; д - утепление стен и обшивка гипсокартонными плитами; е - общий вид здания

В организации работ по надстройке мансардных этажей значительное место отводится формированию стройгенплана. Стесненные условия производства работ требуют более рационального использования прилегающих территорий для размещения грузоподъемных механизмов, зон складирования, бытовых помещений и др. Особое внимание при разработке стройгенплана отводится организационно-технологическим решениям, обеспечивающим безопасное ведение работ и защиту жильцов от случайного падения материалов, ручного инструмента и др. Для этой цели устраиваются навесы перед входами, выносные подмости-козырьки по периметру здания, ограничения в повороте стрел кранов, ограждения опасных зон (рис. 10.24).

Рис . 10.24. Фрагмент стройгенплана и технологическая последовательность ведения работ по устройству мансардного этажа
1 - устройство монолитного обвязочного пояса; 2 - укрупнение рам; 3 - подмости для установки рам в проектное положение; 4 - опалубка монолитного пояса; 5 - ограждение; 6 - защитные козырьки над входом; 7 - грузопассажирский подъемник; 8 - автокран; 9 - бытовые помещения

Наличие скатной кровли требует более совершенной и интенсивной технологии производства работ, что связано с защитой здания от атмосферных осадков.

Использование пленочных покрытий с временным креплением на элементы подмостей, обрешетки, рам и к другим конструктивным частям не обеспечивает требуемой надежности вследствие низкого сопротивления ветровым нагрузкам, высокой парусности и др.

Одним из конструктивных решений по исключению воздействия атмосферных осадков является создание трансформируемых раздвижных тентовых светопрозрачных устройств в виде арочных конструкций, располагаемых на выносных консолях подмостей и имеющих роликовые катучие опоры (рис. 10.25).

Рис . 10.25. Технологическая схема устройства тентового светопрозрачного покрытия на период надстройки мансардного этажа
1 - опорные арки; 2 - гибкие связи между арками; 3 - тентовое покрытие; 4 - растяжки; 5 - консольные подмостки

Для устойчивого сопротивления ветровым нагрузкам и свободного перемещения по горизонтали опорные части арок снабжены катучими опорами, размещаемыми в направляющих, прикрепляемых к консольным подмостям. Такое решение позволяет перемещать покрытие на участки, где производится демонтаж кровли при атмосферных воздействиях, а также выполнять цикл работ по монтажу надстройки. По мере возведения кровли тентовое покрытие перемещается на очередную захватку.

Монтаж и демонтаж покрытия осуществляются в сложенном виде с использованием специальных захватных устройств.