Надстройка этажей на металлокаркасе

Когда предприятию или владельцу здания не хватает площадей, а свободной земли рядом нет, остаётся расти вверх. Надстройка одного-двух этажей на существующем здании часто обходится дешевле нового строительства и не требует отвода участка. Металлокаркас здесь — практически безальтернативное решение: он лёгкий, собирается быстро и позволяет работать над действующими помещениями без мокрых процессов.

Инженеры завода «Рина» выполняют надстройки над административными корпусами, цехами, торговыми зданиями и складами. В этой статье расскажем, с чего начинается такой проект, какие решения применяются для передачи нагрузок, как усилить существующие конструкции и как организовать монтаж, чтобы арендаторы и персонал внизу продолжали работать.

Когда надстройка возможна

Прежде всего нужно понять, выдержит ли здание дополнительную нагрузку. Ответ даёт только обследование, но есть признаки, которые позволяют оценить перспективы заранее.

Благоприятные условия

• Здание спроектировано с запасом или изначально предполагало надстройку.
• Каркасная схема с колоннами, на которые можно опереть новые конструкции.
• Фундаменты в хорошем состоянии, осадки завершились, трещин нет.
• Прочные грунты основания.
• Высота и плотность застройки позволяют увеличить этажность по градостроительным требованиям.

Настораживающие признаки

• Трещины в несущих стенах, особенно наклонные и расширяющиеся книзу.
• Неравномерные осадки, перекос проёмов.
• Сильная коррозия металлоконструкций или арматуры в железобетоне.
• Отсутствие проектной документации и данных о фундаментах.
• Здание уже реконструировалось без расчётов.

Обследование здания

Обследование — обязательный этап, от которого зависит само решение о надстройке. Оно включает:

1. Изучение архивной документации — проекта, исполнительной документации, результатов прежних обследований.
2. Визуальный осмотр всех несущих конструкций с фиксацией дефектов.
3. Инструментальные замеры — геометрия, прогибы, крены, ширина раскрытия трещин.
4. Определение прочности бетона, кладки, марки стали, армирования неразрушающими методами и вскрытиями.
5. Шурфы у фундаментов — размеры подошвы, глубина заложения, состояние материала.
6. Инженерно-геологические изыскания — если данных о грунтах нет или они устарели.
7. Поверочный расчёт здания с учётом надстройки.

По результатам составляется заключение с категорией технического состояния и рекомендациями: надстройка возможна без усиления, возможна с усилением определённых элементов или невозможна.

Схемы опирания надстройки

Опирание на существующие колонны

Если у здания каркасная схема, новые колонны устанавливаются по осям существующих, а нагрузка передаётся через них на старые фундаменты. Это самый экономичный вариант, но он требует запаса несущей способности по всей цепочке: колонна — фундамент — грунт.

Опирание на несущие стены

Для зданий со стеновой схемой по верху стен устраивается распределительный пояс — стальной или железобетонный, на который опираются колонны надстройки. Пояс выравнивает нагрузку и связывает стены.

Независимый каркас

Если здание не может нести дополнительную нагрузку, новые колонны проходят снаружи или внутри здания до собственных фундаментов, а надстройка опирается только на них. Это дорого и сложно, но позволяет надстроить практически любое здание. Такое решение применяют и в тех случаях, когда внутри нельзя останавливать технологический процесс.

Переходные конструкции

Когда сетка колонн надстройки не совпадает с сеткой здания, между ними устраивается ростверк из балок или ферм, перераспределяющий нагрузку. Это позволяет получить наверху свободную планировку при частых колоннах внизу.

Как снизить вес надстройки

Каждый килограмм на надстройке — это нагрузка на старые конструкции. Поэтому лёгкость важна на всех уровнях.

• Каркас из стали с оптимальными сечениями; для второстепенных элементов — лёгкие стальные тонкостенные конструкции.
• Перекрытия — сталежелезобетонные с минимальной толщиной бетона или сухие по профлисту.
• Стены — сэндвич-панели или навесные фасадные системы вместо кирпичной кладки.
• Кровля — лёгкая, по профлисту с минераловатным утеплителем и мембраной.
• Перегородки — каркасно-обшивные.

Такой подход позволяет уложиться в нагрузку 3–5 кПа на этаж с учётом полезной нагрузки, что в несколько раз меньше, чем у традиционной кирпичной надстройки.

Усиление существующих конструкций

Если поверочный расчёт показал нехватку несущей способности, выполняется усиление. Выбор способа зависит от материала и характера дефицита.

Колонны

Металлические колонны усиливаются приваркой дополнительных листов или уголков. Железобетонные — стальными обоймами из уголков и планок либо железобетонными рубашками. Стальная обойма удобна тем, что изготавливается на заводе и монтируется быстро.

Перекрытие под надстройкой

Существующее покрытие становится перекрытием нового этажа, и нагрузка на него растёт. Его усиливают подведёнными балками или устраивают новое перекрытие на собственных балках, опирающихся на колонны, не нагружая старые плиты.

Фундаменты

Усиление фундаментов — самая дорогая часть. Применяются уширение подошвы, подведение свай, инъекционное укрепление грунтов. Поэтому на этапе концепции стоит сделать всё, чтобы облегчить надстройку и избежать работ ниже нуля.

Монтаж над действующими помещениями

Главное условие большинства надстроек — здание продолжает работать. Это определяет технологию.

1. Демонтаж кровли выполняется участками, с временной защитой от осадков.
2. Элементы каркаса поставляются в последовательности монтажа и подаются краном сразу на место.
3. Все соединения — болтовые, огневые работы на кровле сводятся к минимуму из-за пожарной опасности.
4. Над помещениями устраивается защитный настил, чтобы исключить падение предметов.
5. Новая кровля монтируется как можно быстрее, чтобы закрыть контур.
6. Работы, создающие шум и вибрацию, согласуются по времени с пользователями здания.

Изготовление

Все элементы изготавливаются на заводе по точным обмерам существующего здания. Лазерная резка с точностью ±0,1 мм и сверление отверстий в цехе исключают подгонку наверху. Сварка ведётся в среде CO2 и аргона, покрытие — грунт-эмаль или порошковая окраска для видимых элементов. Огнезащита наносится в соответствии с требуемой огнестойкостью.

Лестницы, лифты и инженерные сети

Новый этаж нужно не только построить, но и связать со зданием. Этот вопрос часто недооценивают на старте, хотя от него зависит, удастся ли вообще эксплуатировать надстройку.

Вертикальные коммуникации

Существующие лестничные клетки продлеваются вверх, если позволяет конструкция. Если нет, устраивается наружная стальная лестница в отдельной башне на собственном фундаменте. Такая лестница может одновременно служить эвакуационной и не нагружает здание. Лифт в надстройке требует продления шахты; стальная шахта из каркаса с обшивкой изготавливается на заводе секциями и монтируется снаружи или внутри здания.

Инженерные системы

Отопление, вентиляция, водоснабжение и электроснабжение надстройки проектируются с учётом мощностей существующего здания. Крупное оборудование вентиляции, которое раньше стояло на кровле, придётся переносить на новую кровлю, а для него нужны опорные рамы, рассчитанные на вес и вибрацию. Трассы стояков закладываются заранее, чтобы не пробивать новые перекрытия после монтажа.

От чего зависит стоимость

• Объём обследования и наличие архивной документации.
• Необходимость усиления колонн и фундаментов — самая переменная часть бюджета.
• Выбранная схема опирания: независимый каркас дороже в разы.
• Стеснённость площадки и возможность стоянки крана.
• Требования к работе без остановки здания и связанные с ними временные защиты.
• Огнезащита и отделка каркаса.

Разрешительная документация

Надстройка — реконструкция объекта капитального строительства с изменением его параметров. Поэтому требуются проектная документация, как правило экспертиза, разрешение на строительство и последующий ввод в эксплуатацию. Для многоквартирных домов необходимо согласие собственников. Эти процедуры занимают время, и их стоит запускать параллельно с обследованием.

Итоги

Надстройка этажей на металлокаркасе позволяет увеличить площадь здания без нового участка и часто без остановки его работы. Ключ к успеху — качественное обследование, выбор схемы опирания, максимальное облегчение надстройки и тщательно спланированный монтаж. Металл даёт то, чего не дают другие материалы: малый вес, заводскую точность и быструю сборку на болтах.

Завод «Рина» выполняет проектирование, изготовление и монтаж надстроек, в том числе конструкций усиления. Чтобы обсудить задачу, оставьте заявку в разделе контактов и приложите имеющуюся документацию на здание.