Ситуация, сложившаяся в России на рубеже XXI века в сфере капитального строительства и жилищно-коммунального хозяйства, характеризуется рядом негативных явлений, а именно:
- острый дефицит жилья, особенно социального назначения для малообеспеченных граждан;
- неудовлетворительное состояние жилого фонда, объектов социальной, инженерной и транспортной инфраструктуры;
- непомерно высокие эксплуатационные затраты в жилищно-коммунальном хозяйстве и социальной сфере;
- многое другое.
Особо остро стоят вопросы сохранности жилого фонда и рационального использования энергетических ресурсов. В энергетическом балансе страны до 40% энергоресурсов расходуется на энергообеспечение зданий и сооружений. В районах Сибири и Крайнего Севера эта цифра составляет более 50%.
Объем жилищного строительства сегодня составляет в России 45 — 50 млн. м2, это немногим более 2% эксплуатируемого жилого фонда. Поэтому экономия энергоресурсов за счет ужесточения норм строительной теплотехники в жилищном строительстве в ближайшие 10 лет не превысит и 5% [1].
На основе вышеизложенного можно сделать вывод: для получения реальных и ощутимых результатов по энергосбережению основное внимание необходимо уделять сохранности, реконструкции, модернизации и капитальному ремонту жилого фонда и его энергоэффективности.
Исследованиями этих проблем в настоящее время занимаются научные, проектные и производственные коллективы [1 — 5].
В данной работе предлагается техническое решение двухъярусной мансарды и технология ее монтажа блочным способом. Разработка предназначена для надстройки жилых кирпичных зданий серии 447-с с продольными несущими стенами. Форма мансарды в поперечнике — равносторонний треугольник с крутизной скатов 450 (Рис. 1). Под кровлей располагаются двухуровневые квартиры. Толщина утеплителя по теплотехническому расчету — 250 мм. В качестве светопрозрачных конструкций используются окна «ВЕЛЮКС» или окна типа «ДОРМЕР». Шаг несущих деревянных стропильных конструкций принят 0,8-1,3 м. Требования пожарной безопасности удовлетворяются конструктивными мероприятиями, включающими в себя защиту стропильных ног и балок перекрытия со стороны помещений минераловатными плитами толщиной 100 мм и двумя слоями гипсокартона толщиной по 12,5 мм. Аналогичная конструкция прошла испытания и, согласно отчета, составленного ВНИИПО, была допущена к эксплуатации в подмосковном городе Лыткарино [ 5,6 ].
Рис. 1 Схема устройства двухъярусного мансардного этажа:
- кровельное покрытие и гидроизоляция;
- сплошная обрешетка покрытия;
- контробрешетка;
- обрешетка;
- ветрозащита;
- утеплитель минераловатный;
- 13. пароизоляция;
- 14. облицовка;
- половая доска;
- лаги;
- балка перекрытия;
- звукоизоляция минераловатная.
Рис. 3 Схема каркаса мансардных блоков:
- стропильная ферма;
- коньковый прогон;
- обрешетка;
- монолитный пояс-рама
Конструкция мансарды устанавливается в проектное положение в виде объемных блоков (Рис. 3). Основу блока составляют металлодеревянные стропильные фермы из элементов полной заводской готовности. Его геометрическая неизменяемость и жесткость на период монтажа и эксплуатации обеспечивается обрешеткой и коньковым прогоном. Нижняя часть стропильных ног фиксируется в опорных узлах, расположенных на монолитном железобетонном поясе-раме (Рис. 5в). Количество ферм (3-4 шт.) и соответственно длина блока (2,4 — 3,5 м) зависят от проектного места его установки. В монтажном состоянии коньковый прогон (двутавр широкополочный h=200 мм) играет роль траверсы мансардного блока и фиксируется с помощью болтов (Рис. 5а). После установки блоков под коньковые прогоны подводятся опоры в виде кирпичных стоек сечением 380×380 мм или стоек другой конструкции.
Обрешетка представляет собой бруски 50×50 мм. Места проемов под светопрозрачные конструкции подготавливаются во время сборки блока. Расчетная масса мансардного блока при монтаже составляет 1,2-1,5 тонны.
При выборе конструктивной схемы объемного блока были поставлены следующие задачи: создать легкую экономичную конструкцию с высотой сечения элементов, позволяющей использовать пиломатериал стандартного сортамента, и решить примыкание балки перекрытия к стропильной ноге без дополнительных вертикальных опор. Создание жестких карнизного и конькового узлов позволило изменить статическую работу фермы (Рис. 4), снизить абсолютную величину продольных усилий в стропильных ногах и запроектировать их с переменным сечением. Стык элементов по длине стропильной ноги располагается в месте, где изгибающий момент близок к нулю. Верхняя часть представляет из себя доску сечением 80×200 мм, а нижняя — двухветвеевая из досок 50×200 мм. Согласно статическому расчету балка перекрытия служит рас-поркой и конструктивно выполняется из двух досок сечением 40×200 мм. Соединения элементов в узлах — болтовые с прокладками в виде металло-зубчатых пластин (МЗП). Изготовление деревянных элементов фермы в виде отправочных марок и обработка их антисептическими составами предусматриваются в заводских условиях. Сборка ферм и блоков осуществляется на строительной площадке.
Рис. 4
Рис. 5 Конструктивные узлы: а — опора конька фермы; б — опора конькового прогона; в — фиксация стропильной ноги; г — стык стропильной ноги и балки; д — стык элементов стропильной ноги. 1 — коньковый прогон; 2 — металло-зубчатые пластины; 3 — стойка; 4 — опорный лист; 5 — монолитный пояс-рама; 6 — анкер.
Горизонтальный распор от каркаса воспринимается монолитным железобетонным поясом-рамой сечением 400′ 200(h) мм. Передача распора осуществляется с помощью закладных деталей, которые устанавливаются в опалубку до бетонирования пояса-рамы. В местах прохода вентиляционных каналов через монолитные элементы предусмотрены отверстия.
Процесс возведения мансарды с применением объемных блоков можно разделить на три самостоятельных этапа. Первый этап при реконструкции жилого дома без отселения жильцов начинается с подготовки строительной площадки и создания условий для безопасного ведения работ, а именно: устройство выносных консольных подмостей и крытых входных тамбуров, защищающих жильцов от падения строительных материалов сверху. Для подачи строительных материалов с торца здания устанавливается строительный подъемник. Монолитный пояс-рама устраивается до полной разборки существующей кровли, поэтому перед разборкой карнизной части кровли и стены необходимо стропильную конструкцию преобразовать в жесткую пространственную металлодеревянную систему. Для удаления атмосферных осадков при устройстве монолитного пояса-рамы необходимо предусмотреть технологические отверстия. Работы ведутся захватками, равными размерам замкнутого контура монолитного пояса-рамы. Подача бетонной смеси в опалубку осуществляется с помощью средств малой механизации.
Второй этап состоит из сборки и монтажа объемных мансардных блоков. Монтаж готовых мансардных блоков можно производить с помощью автокрана на спецшасси типа МКТ-40 с высотой подъема крюка до 25 м или автокранами «КАТО», «ЛИБХЕР» с аналогичными характеристиками (Рис. 6). Применение мощных стреловых кранов делает процесс монтажа ведущим на втором этапе, поэтому его увязку с другими процессами можно описать следующей формулой:
ТМ > tP+tФ+tУВЗ+tБ+tТН
где ТМ — время, необходимое для установки объемных блоков в проектное положение;
tP — время, необходимое для доставки и разгрузки отправочных элементов стропильных ферм на строительной площадке;
tФ — время, необходимое для сборки стропильных ферм из готовых отправочных элементов на стенде с помощью болтов и металло-зубчатых пластин (МЗП);
tУВЗ — время, необходимое для установки и временного закрепления стропильных ферм на сборочном стенде;
tБ — время, необходимое для объединения стропильных ферм с помощью обрешетки, лаг межьярусного перекрытия и конькового прогона;
tТН — время технологических неувязок.
Рис. 6 Технологическая схема производства работ по устройству мансарды:
- блок мансарды;
- разбираемое покрытие;
- монолитный пояс-рама;
- подвесные леса с ограждением;
- временный входной тамбур;
- строительный подъемник;
- новое покрытие;
- стреловой кран;
- место сборки стропильных ферм;
- место сборки блоков.
Точность монтажа обеспечивается качеством сборных элементов ферм, точностью сборки блоков, контролем над устройством опалубки и бетонированием монолитного пояса-рамы и установки закладных деталей опорных узлов ферм. Монтаж блоков необходимо начинать после набора бетоном монолитного пояса критической прочности. Безопасность работ на захватке обеспечивается согласованием графика монтажа с жильцами.
Третий этап — завершающий, — состоит из работ по устройству кровли и внутренних работ. Для защиты верхнего жилого этажа от атмосферных осадков установленные в проектное положение конструкции укрываются высокопрочной полиэтиленовой пленкой. После этого разбираются старые стропильные конструкции и возводятся внутренние кирпичные стены и стойки. При производстве работ по каменной кладке необходимо использовать облегченные передвижные подмости и леса, позволяющие каменщикам самостоятельно и без больших трудозатрат менять места их положения на рабочем месте. Устройство кровли и установка мансардных окон производятся по стропильным конструкциям, надежно закрепленным во всех точках опор. Для этого кровельные работы ведутся с отставанием на участок от каменных работ. Внутренние работы включают в себя устройство теплоизоляции покрытия, внутренних перегородок, сантехнических, электротехнических и отделочных работ. При этом необходимо добиваться сокращения количества мокрых процессов за счет использования современных отделочных материалов.
Рис. 7. Циклограмма производства работ:
- подготовительные работы (входные тамбуры, леса и т. д.);
- устройство монолитного пояса-рамы;
- монтаж мансардных блоков;
- разборка старой кровли;
- устройство внутренних каменных конструкций;
- устройство кровли и установка окон;
- утепление мансарды;
- устройство полов и перегородок;
- сантехнические и электромонтажные работы;
- отделочные работы.
Циклограмма (Рис. 7) показывает последовательность строительных процессов при возведении мансарды. Как видно, процесс монтажа блоков представлен одной линией, а сборка блоков ведется параллельно работам на проектной отметке и выведена за их рамки. За счет совмещения работ можно добиться сокращения сроков строительства и, как следствие, уменьшения вероятности отрицательного влияния погодных условий на жильцов, количества верхолазных работ и большей безопасности.
Расчетные технико-экономические показатели.
Реконструкция 40-квартирного жилого дома серии 447-с даст прирост площади на 483 м2, что составит более 30% от общей площади здания. Расчетная стоимость в базисных ценах 1984 года 1 м2 общей площади квартир в надстраиваемой части составит 115,6 рублей, с учетом работ по санации существующих конструкций здания — 282,6 рублей. Согласно [8] нормативный показатель стоимости 1 м2 общей площади квартир в г. Томске составляет 304 рубля. Средний расход материалов при возведении мансарды составляет: сталь — 3,5:3,7 кг/м2; пиломатериалы — 0,5:0,9 м3/м2; бетон — 0,03:0,035 м3/м2. Трудозатраты на 1 м2 составляют 1,1:1,3 чел.-дн., а общая продолжительность работ 3:4 месяца.
Вывод.
Применение рассмотренной конструктивной схемы и способа устройства мансарды позволяет сократить расход материалов и уменьшить количество ручных операций на строительной площадке. Использование местных строительных материалов для несущих конструкций — это реальная возможность снизить себестоимость возведения мансарды. Реализация дополнительной жилплощади позволит произвести санацию и капитальный ремонт здания без дополнительных затрат. Индустриализация технологии реконструкции жилых зданий без отселения жильцов в целом открывает возможность комплексной поточной реконструкции целых жилых кварталов.
Список литературы.
- Булгаков С.Н. Новые технологии системного решения критических проблем городов// Российская академия архитектуры и строительных наук. Академический институт инвестиционно-строительных технологий академика Булгакова С. Н. — Москва. — 1997.
- Булгаков С.Н. Концепция реконструкции 5-этажной застройки 60-70-х гг.// Пром. и граждан. стр-во.- 1995. — N 7. — С. 21-24.
- Булгаков С.Н. Быстрореализуемый вариант самоокупаемой реконструкции двух-пятиэтажных типовых домов // Архитектура, градостроительство и жилищно-гражданское строительство: Экспресс-информ. — 1999. — Вып. 1. — С. 16 — 28.
- Матвеев Е.П. Реконструкция жилых зданий с надстройкой этажей из объемных блоков // Жилищное строительство. — 1999. — N 8. — С. 12-13.
- Людковский А.М. Проблемы модернизации жилых домов первых массовых серий // Строительные материалы. — 1996. — N 9. — С. 6-7.
- Испытание конструкций покрытия на пожарную опасность и огнестойкость // Отчет ВНИИПО.- Москва.- 1996.
- Испытание конструкций перекрытия на пожарную опасность и огнестойкость // Отчет ВНИИПО.- Москва.- 1996.
- Сборник укрупненных показателей затрат по застройке, инженерному оборудованию, благоустройству и озеленению города Томска // Проектный институт Томскгражданпроект.- Томск.- 1995.
