По данным НИиПИ Генплана, реконструкция 5-этажного жилого фонда должна быть завершена до 2020 г. , что потребует постепенного увеличения годовых объемов его капитального ремонта и реконструкции (не считая объемов сноса и строительства на этом месте новых домов) до 1 млн. м2. Столь резкое возрастание объемов реконструкции может быть обеспечено в том случае, если будут созданы условия ее окупаемости, т.е. реконструкция должна быть связана со строительством окупающего ее коммерческого жилья.
В пользу выполнения реконструкции, по крайней мере половины 5-этажных жилых домов, свидетельствует нормативный срок службы их несущих конструкций, составляющий 120-150 лет. Квартирный состав реконструируемых домов удачно дополняет потребности муниципального жилого фонда в квартирах с улучшенным комфортом в соответствии с МГСН 3.01-01. Реконструкция, сопровождаемая расселением 15-20% перенаселенных квартир, завершит уже имеющее место естественное расселение по принципу «один человек – одна комната».
Предварительные расчеты МНИИТЭП показали, что наиболее целесообразным подходом к реконструкции 5-этажных домов массовой застройки в Москве является их реконструкция с минимально необходимым отселением жителей. Варианты с полным отселением, тем более со сносом отселенных домов, экономически несостоятельны или требуют значительных дополнительных территорий под новое строительство, которыми Москва в настоящее время не располагает.
Вопрос территории решается надстройкой 5-этажных домов на 1-3 этажа в пределах запасов их несущей способности. Однако при этом должен быть решен ряд социально-правовых и технологических проблем, возникающих при реконструкции жилья без отселения.
Помимо надстройки, необходимо предусмотреть помещения для лифтов и мусоропроводов с узлами входов на 1-ом этаже, реконструкцию фасадов с отделкой и утеплением, заменой окон и балконных дверей, расширением и остеклением самих балконов, установкой нового санитарного и электротехнического оборудования.
Для мансардных этажей целесообразны легкие конструкции и материалы, поскольку необходимо учитывать нагрузку, которая будет приложена на старые стены и фундамент. Именно поэтому использование камня и бетона для создания несущих конструкций мансардного этажа на реконструируемом здании нецелесообразно. Они могут быть выполнены из древесины или металлических профилей, а также композитных конструкций на основе этих материалов.
Кровельное покрытие также должно быть выполнено из легких материалов – металлических листов, металлочерепицы и др. В целях сохранения среды уже существующей застройки кровлю можно сделать из глиняной или цементно-песчаной черепицы, цветного металла.
Возможность надстройки и устройства мансарды того или иного вида определяется типом надстраиваемого здания, запасом несущей способности его основных конструкций, требуемой инсоляцией помещений как реконструируемого здания, так и окружающих его домов. Предпочтение отдается решениям, обеспечивающим (с учетом конкретных условий) максимальный прирост площадей, так как это снижает затраты на единицу дополнительной площади.
В качестве легких конструкций для строительства мансард НПК «Элевит» предложена строительная система с использованием деревометаллических конструкций (балки, стойки, панели). В этом случае несущие поперечные деревометаллические рамы располагаются по осям нижних несущих стен. Вместе с балками и стойками рамы создают каркас перекрытий, покрытий и стен. Ригели рам воспринимают нагрузку от панелей перекрытий, работающих в продольном направлении здания.
В данном случае используются преимущества металла и дерева и совместимость их работы в единой конструкции.
Деревометаллические балки и стойки имеют прямоугольное сечение с двутавровым металлическим сварным сердечником и деревянной оболочкой.
Для объединения металлических и деревянных элементов в единую конструкцию применяется принцип «пакетирования», когда металл и дерево склеиваются температуроустойчивыми мастиками, а также устанавливаются трубчатые нагели с развальцованными концами.
Основные силовые воздействия в этой строительной композитной конструкции воспринимает металлический сердечник, а устойчивость и огнестойкость ей обеспечивает деревянная оболочка. Электрохимическим способом на металлический сердечник наносится антикоррозийное покрытие, а древесная оболочка подвергается модификации, т.е. глубокой пропитке в автоклавах специальными растворами (например «БХС» или «Разакор»), что обеспечивает влагостойкость, антипиренные и антисептические свойства всему массиву древесины.
Унифицированное каркасное решение мансарды принято при разных конструктивных схемах нижних этажей. Оно предусматривает вертикальные стойки над наружными стенами и в середине здания – над средней продольной несущей стеной.
Поперечная и продольная жесткость и устойчивость каркасной системы обеспечиваются стеновыми конструкциями лестничной клетки, продлеваемой в надстраиваемой части здания, а также металлическими связями между стойками рам в мансардном этаже.
Компоновочные схемы каркасной системы разработаны с учетом применения также новых легких конструкций в виде унифицированных панелей. Они могут быть использованы не только для ограждающих конструкций стен, но и для покрытий и перекрытий. Длина панелей соответствует шагу поперечных несущих рам.
Панели представляют собой каркасную конструкцию из пропитанных антипиреном и антисептиком деревянных элементов.
Основой панели является обвязка по периметру конструкции, имеющая промежуточные ребра жесткости (каркас). Снаружи имеется деревянная обрешетка. Полости между ребрами жесткости заполняются утеплителем.
Для отработки решений надстроек из деревометаллических конструкций ОАО «Мосмонтажспецстрой» в 2001 г. был сооружен экспериментальный фрагмент двухуровневой мансарды размерами в плане 12х12 м (разработка НПК «Элевит» совместно с МНИИТЭП).
Несущий каркас мансарды выполнен из деревометаллических балок и стоек; шаг несущих рам каркаса – 2,4 м, высота этажей – 3 м.
Перекрытия, покрытия и стены мансарды изготовлены из сборных деревометаллических панелей с эффективным утеплителем (пороизол). Для объединения балок и стоек несущего каркаса мансарды в единую пространственную систему использованы металлические сварные кронштейны из листовых профилей. Узлы соединения деревометаллических балок и стоек выполнены на болтах, для чего в кронштейнах, балках и стойках предусмотрены отверстия. Кронштейны покрыты антикоррозионным составом. Расчет деревометаллических несущих элементов мансарды (балки, стойки, панели) сделан НПК «Элевит» с учетом совместной работы дерева и металла как составной конструкции.
Несущая способность элементов экспериментальной мансарды принята в проекте на основании представленных НПК «Элевит» данных: величина временной нагрузки на перекрытия на отметке ±0.000 и 3.000 принята равной 200 кг/м2, снеговая нагрузка на покрытие – 100 кг/м2, ветровая – 27 кг/м2.
Все деревянные элементы мансарды подвергаются глубокой пропитке в автоклавах раствором бишофита натрия с обеспечением антипиренных и антисептических свойств по всему массиву древесины.
Предел огнестойкости деревометаллических конструкций принят равным 0,75 ч по данным огневых испытаний опытных фрагментов деревометаллических балок и панелей ВНИИПО МВД РФ.
На основе имеющегося опыта разработаны рекомендации по компоновочным и конструктивным решениям мансардных надстроек из легких конструкций. Компоновочные решения мансард должны удовлетворять следующим требованиям: