Наследие сталинских домов: смешанный тип перекрытия

Перекрытия смешанного типа — это строительные конструкции, которые служат для разграничения внутреннего пространства дома по вертикали.

Они образуют этажи здания, но в отличии от типовых перекрытий, выполненных из одного материала, при их обустройстве используют одну из комбинаций стройматериалов: «дерево-металл» или «бетон-метал».

Этот тип перекрытий в основном использовался в домах, возводимых в начале прошлого века и, так называемых, «сталинках».

Это решение было продиктовано тем, что требовалось выполнить усиление перегородок, с применением металлических конструкций и бетона, в разрезе одного этажа, но только по некоторым помещениям: ванные, кухни и топочные, то есть в зонах с повышенными показателями по влажности и температуре, поэтому некоторые внутренние стены квартиры, становились подпоркой для перекрытий.

Застройщик, который столкнулся с такими перекрытиями то ли в процессе реконструкции старого здания, то ли при строительстве нового здания с особыми условиями эксплуатации, должен понимать особенности возведения таких конструкций и их правильной эксплуатации. Это вызвано тем что такие перекрытия обладают малой способностью выдерживать несущую нагрузку.

Что это значит?

Межэтажные перекрытия – это строительная конструкция здания, которые делят его по вертикали на этажи.

Они должны быть прочными, долговечными, выдерживать и равномерно передавать все динамические и статистические нагрузки, быть теплыми и иметь необходимый уровень шумоизоляции.

Они повышают устойчивость всего здания и принимают на себя частично общедомовые деформационные нагрузки.

Смешанные перекрытия часто выполняются в виде перекрытий из деревянных элементов по прогонам, на несущих стальных балках — это конструкция «дерево-железо». Также на практике встречаются конструкции перекрытий в районе особенно «влажных зон» — «железо-бетон». Дополнительно установка железных либо бетонированных узлов позволяет воспринимает часть общедомовой нагрузки.

Массовое разрушение из-за процессов гнилости деревянных накатов и несущих балок из дерева, на площадях в районе санузлов и кухонь, в свое время, потребовали от проектировщиков прибегнуть к установке в таких местах железобетонных конструкций по железным балкам.

В домах, которые возводились до 1924 г. прогоны и балки выполнялись железными, с 1930-х годов в санузлах и на кухнях стали использовать железобетонные перекрытия, а во всех остальных помещениях перекрытия на металлических либо деревянных балках.

Дополнительно. Сегодня, практически, нельзя рассчитать допустимую статическую нагрузку таких конструкций, но с большою долей вероятности можно утверждать, что они не смогут нести нагрузки от дополнительной бетонной стяжки, тяжелого сантехнического оборудования, например, чугунной ванны либо отопительного котла и внутридомовых каменных перегородок.

Из каких материалов состоят?

Чаще всего такие конструкции в домах введенных в эксплуатацию до 50-х годов прошлого столетия выполнялись многослойными.

Стандартный «пирог» многослойного смешанного перекрытия в домах «сталинках»:

• бетонированная стяжка;
• настил из досок;
• металлическая балка, двутавр;
• межбалочное заполнение — легкие сборные ж/б плиты;
• гидрозащитный материал;
• штукатурная сетка;
• штукатурка.

Иногда они выполнялись в форме деревянного каркаса, опоясанного стальными балками либо из стальных несущих балок и деревянной обшивки.

Современные смешанные перекрытия выполняются в домах не выше 3-х этажей с применением следующих конструктивных схем:

• Монолитная конструкция по железным балкам, усиленное арматурной сеткой.
• Монолитно-сборные перекрытия — в роли несущих балок, применяется металлический профиль, межбалочное пространство заполняют заводскими ячеистыми блоками, возводится теплоизолированная опалубка с армированием и заливкой бетонным раствором.
• Составные перекрытия из разнообразных стройматериалов: доска, плиты и стандартные панели. Их устанавливают на несущие стальные балки. Они выполняются многослойными с тепло-, паро-, гидро- и звукозащитой.

В каких типах зданий могут применяться?

Ранее такие конструкции устанавливались в домах до 5-ти этажей, сегодня, когда промышленность наладила выпуск более эффективных межэтажных перекрытий, конструкции смешанного типа устанавливаются в основном в частном домостроении до 3-х этажей или при реконструкции старого жилого многоэтажного фонда.

В некоторых случаях такие перекрытия могут по отдельным индивидуальным проектам устанавливаться в современных зданиях, когда нужно придать особенные характеристики некоторым его помещениям, например, топочным или создании отдельных помещений с высокими огнезащитными параметрами, например, щитовые и серверные помещения.

Дополнительно. Частники такие перекрытия устанавливают в нововозводимых домах, когда выполняют пристройки или объект имеет дефицит по высоте. Использование металлических несущих балок, позволяет возвести более тонкие перекрытия.

Характеристики

Такие конструкции получают свои характеристики в ходе строительства и постепенно утрачивают их при эксплуатации. Чем больший срок дома, тем ниже качество перекрытий. Кроме того, все межэтажные перекрытия в домах, возведенных до 70-х годов не соответствуют современным требованиям СНиП и ГОСТ.

Характеристики смешанных перекрытий в нововозведенных домах должны отвечать общим требованиям по перекрытиям. Иногда согласно проекта они выпускаются с особенными качествами по водонепроницаемости либо газонепроницаемости.

Основные требования к характеристикам:

1. Соответствие проектной прочности.
2. Расчетная жесткость перекрытия. Провесы, даже самые незначительные способны вызвать необратимые разрушающие процессы в здании.

   Разрешенный размер прогиба для таких конструкций не может превосходить нормативного соотношения по отношению к длине пролета, для межэтажных конструкций, как 1:250, а для чердака – 1:200.

3. Конструкция обязана быть очень легкой и тонкой и не вызывать излишней нагрузки на стенки.
4. Иметь высокую огнестойкость и быть заслоном для распространения огня.
5. Иметь высочайшие тепло- и влагозащитные характеристики и нормативную звукоизоляцию.
6. Быть рассчитанными на высокий срок службы и иметь высокую ремонтопригодность.

Требования и нормы

Проектирование смешанных перекрытий выполняют с учетом действующих государственных нормативных актов для зданий жилого, общественного и промышленного назначения, одноэтажных и многоэтажных объектов, с учетом требований по прочности, тепло- и звукозащите. 

Для деревянных и стальных несущих и ограждающих конструкций они установлены ГОСТ NoNo:

• 12767;
• 26434;
• 9561;
• 27215;
• 28042.

А также СНиП и СП NoNo:

• 2.03.11.85;
• 2.09.04.87;
• 23.02.2003;
• 23.03.2003;
• 31.01.2003;
• 31.02.2001;
• 56.13330.2011;
• II.25.80;
• 3.03.01.87;
• 23.01.99.

Эти требования считаются обязательными, для выполнения перекрытий в любом домостроении устанавливают ограничения на применение составляющих их элементов:

1. Деревянные несущие конструкции разрешенная длина пролета 6 см, но наиболее эффективны они для пролетов 2.5-4 м, поскольку при большей протяженности желательнее усиливать их опорными колоннами. Дополнительно необходимо учитывать характеристики заступов на стенку — не меньше 12 см, а для деревянного бруса — 15 см.
2. Общая нагрузка для деревянных балок применяется 300-400 кг/м², соотношение высоты к ширине, как 1,4 к 1.
3. Размер сечения обшивочной доски принимается в пределах от 4 х 10 до 10 х 30 см.
4. Расстояние между балками перекрытия из дерева — 500-600 мм, а из металла 100-120 см.
5. Номер железной балки для 400 кг/м² устанавливается длиной пролета и шагом, так для пролета 6 м, подойдет двутавр No20; для пролета 4 м — No12; для пролета 3 м — No10.

Как рассчитать нагрузку на межэтажные конструкции?

Такой расчет выполняется, чтобы не вызвать обрушения из-за существенного прогиба балок. Результаты его позволяют застройщику определить необходимый металлопрокат.

Вычисление проводится по балочному сечению, для этого необходимо определить Wy- максимальный момент сопротивления и наименьшего момент инерции Jy, а на базе последнего устанавливают прогиб.

Для расчета двутавра, который планируется установить в качестве каркаса межэтажных перекрытий, для небольшого индивидуального домостроения как правило применяется двутавр NoNo 10 – 20 по ГОСТ 8239-72, поэтому по справочным таблицам можно получить все необходимые данные: линейные параметры, площадь сечения, шаг укладки Р и определить Wy и Jy, распределительную Q и линейную нагрузку q.

Также необходимо знать вес слоев перекрытия и периметра дома.

Например, если распределенная нагрузка окажется равной 326 кгс / м², а вес перегородок — 74 кгс/м², и временная нагрузка 210 кгс/м², то:

• Q = 326 + 74 + 210 = 610 кгс/м²;
• q = Q * p = 6.1 кгс/см.

Изгибающий момент двутавра My рассчитывают, беря за основу q, p=1 м и протяженность L=459 см, при этом сам двутавр должен быть длиннее, примерно 5 м, поскольку имеют зону опирания на внутренние края стенок, которые выступают в роли шарниров.

My = (q * L2) / 8 = 6.0 * 4502.0 / 8.0 = 151876 кгс х см.

Wy получают с учетом показателя по расчетному сопротивление стали, в частности, для марки С235, 2151 кгс/см²:

Wy = 151876 / 2151 = 70,1 см³.

Данное значение сравнивают с табличным значением.

Жесткость несущей балки определяется наибольшей величиной прогиба.

f = 5 * q * L4 / (384 * E * Jy), где

• E – табличный модуль упругости;
• Jy – двутавра 14, равен 571 см 4, при вышеуказанных данных.
• f = 2.60 см.

При пролете L=450 см, отношение на 1 м, составит 450:2.6= 171, т.е 1/171, что выше чем допустимое 1/200, поэтому выбирают другой No двутавра и повторно рассчитывают прогиб.

Для No 16, с моментом инерции 872 см4, f = 1.16 см, а относительный – 1/225, что подтверждает допустимый запас.

Технология монтажа

Для того чтобы возвести смешанные перекрытия по двутавровым железным балкам, исполнитель выполняет полный комплекс подготовительных работ, приобретает строительные материалы, проверяет исправность инструментов, изучает проектную документацию и технологическую карту.

Алгоритм работ при монтаже смешанных перекрытий:

• перед монтажом балки убеждаются, что высота ее соответствует ширине пролета в соотношении 1:16;
• соотношение сторон балки должно выдерживаться 7:5, которые считаются самыми прочными;
• к боковым поверхностям двутавра укрепляют черепные бруски, допускается размер сечения 60х60 либо 50х50 мм;
• устанавливают накат из доски либо плит OSB;
• устанавливаю внутри наката слой пароизоляции, закрепляя его степлелом, нахлест пленки должен быть не менее 100 мм, для плотности его проклеиваются монтажным парозащитным скотчем;
• поверх устанавливают экологический безопасный акустический утеплитель, со слоем не менее 100 мм, лучше всего для этой цели подходят плиты группы минераловатных материалов;
• устанавливается гидрозащитная мембрана с нахлестом 100 мм, швы проклеиваются строительным скотчем;
• устанавливается тонкая обрешетка 3 см, для создания вентиляционного зазора;
• устанавливается черновая конструкция пола из досок;
• устанавливается чистовая конструкция пола из плиты OSB и отделочного материала: линолеум, плитка или ламинат.

Усиление

Профессиональные конструктора сходятся во мнении о том, что перепланирование старых квартир, оборудованных смешанными перекрытиями является очень непростым. Эти устаревшие строительные объекты обладают обилием редкостных особенностей и характеристик, которые непременно требуется учитывать, чтобы выполнить весь комплекс реконструкции и при этом не «завалить» здание, а напротив, усилить его прочностные характеристики и продлить срок эксплуатации.

Когда и зачем нужно?

Усиление смешанных перекрытий происходит в процессе реконструкции или капитального ремонта старого жилого фонда.

Этот процесс может начинаться владельцем жилья только после получения соответствующего технического заключения на перепланировку о целесообразности и безопасности запланированных мероприятий.

В Москве такое заключение выдает ГУП МосжилНИИпроект, и стоит оно весьма недешево.

После оформления договора собственника с вышеназванной организаций, ее специалисты проводят обследование несущих конструкций и перекрытий на предмет технического состояния и возможности замены, без разрушения остальных важных конструкций дома. После это выполняется проект реконструкции в котором указывается технология замены перекрытий и виды применяемых материалов.

Какими материалами?

Вид материалов будет зависеть от выбранного проекта реконструкции. Например, если неисправна какая-то балка, ее можно укрепить при помощи различных протезов. При этом будет нужно установить кратковременные опоры, которые придется убрать после выполнения работ по усилению, удалить прогнившие части конструкции и усилить их протезами необходимого типа: концевыми либо промежуточными.

Необходимо обозначить, что устанавливать 2 промежуточных протеза на 1 балке противопоказано. Аналогично запрещено устанавливать протезы на балках протяженностью свыше 8 м.

Если будут устанавливаться новые металлические балки, то кроме двутавров, которые как правило применяются для смешанных перекрытий, также собственнику потребуется приобрести пиломатериал для настила, легкие сборные плиты для наполнения конструкции, тепло- паро- гидрозащитные материалы.

Теплозащита для таких конструкций должна быть выбрана толщиной не менее 100 мм и иметь акустические характеристики, чтобы в итоге слойное покрытие имеют защиту по воздушному шуму не менее 52 дБ, а по ударному — 60 дБ.

Второй вариант усиления конструкции перекрытия намного сложнее выполнить технически и обходится он заказчикам дороже, однако долговечность таких конструкций также значительно выше и определяется в несколько десятков лет.

Как сделать?

После того как будут получены все разрешительные документы, собственник квартиры должен заключить договор с подрядчиком на безопасное выполнение работ.

Этот момент очень важен, поскольку если что-то пойдет не так, подрядная организация должна возместить все причиненные убытки

Основные работы по усилению смешанных перекрытий в старых домах с заменой на облегчённые монолитные конструкции:

1. Выполняют демонтаж старых полов.
2. Демонтаж перестенков выполняют только если данные мероприятия определены проектом и с разработкой точной технологической картой усиления проемов,ю вместо демонтируемых объектов.
3. Вентиляционные системы изменять не разрешается.
4. После вскрытия пола, очищают пространство от шлака и мусора. Укрепляют и грунтуют несущие потолочные балки, которые не повреждены гнилью.
5. Сверху укладывают двутавр для укрепления конструкции и снятия нагрузки с ниже расположенного потолка.
6. Закрепляют двутавр сваркой и заводят в кирпичные стенки.
7. Устанавливают новые деревянные перекрытия или меняют их на монолитные.
8. Нижние доски пола обрабатывают антисептической и огнезащитной пропиткой. Устанавливают шумозащитные профили.
9. Устанавливают оцинкованный лист с высоким профилем.
10. Укладывают арматуру и заливают облегченной керамзитобетонной смесью.
11. Устанавливают армосетку 100х100.
12. Выполняют чистовую стяжку по маячкам.

Перепланировка домов

Тип реконструкции «сталинки», а точнее, ее процесс ее согласования с контролирующими ведомствами, напрямую зависит от типа межэтажных перекрытий. При этом самым сложным считается случай, когда установлены смешанные конструкции, потребуется не только экспертное заключение ГУП МосжилНИИпроект, но и подготовка нового проекта с принятием порой нестандартного решения.

Это вызвано тем, что такие конструкции, состоящие из дерева и легких бетонных конструкций, с течением длительного срока эксплуатации, без сомнения потеряли значительную долю несущей способности, просели и скорее всего стали опираться на внутридомовые ненесущие перегородки.

При демонтировании этих переборок потребуется сложное усиление конструкций.

Монтаж дополнительных либо современных стен из пеноблоков и восстановление пола цементной стяжкой не допускается до получения выводов ГУП МосжилНИИпроект.

Это предписано требованиями, обозначенными постановлении ППМ No508-ПП, согласно которому перепланирование квартир в домах со смешанными перекрытиями обязана выполняться на базе проекта, разработанного на основании техзаключения, после письменного оформления соответствующего разрешения.

Важно! Выбор нового перекрытия будет зависеть от размеров пролетов и стенового материала, из которого возведен дом. Для легких деревянных и каркасных строений рекомендуется использовать смешанные перекрытия, расположенные на деревянных несущих балках, а для каменных стен — на стальных балках, преимущественно в этом случае используется двутавр.

Дефекты, причины и их устранение

В смешанных конструкциях ключевыми элементами считаются железные балки, на которых установлен накат из доски, с забетонированными влажными зонами: кухня, санузел и ванная. В остальной части квартиры установлены деревянные конструкции, в виде сложных наборных конструкций из дерева и наполнителя.

Как правило такие конструкции устанавливались в домах до 70-х годов прошлого столетия, однако для большинства российских городов они и сегодня составляют довольно большой объем существующего жилого фонда.

Проблема этих домов — их возраст. За столь продолжительный срок эксплуатации деревянные балки прогнили, а металлические — повреждены коррозионными процессами, в особенности под влажными помещениями общего пользования, аналогично в пристенных местах и в точке опирания балок на стеновых конструкциях. Все перечисленное не наилучшим образом воздействует на общую несущую способность домостроения.

В стенках возникают глубокие щели, а перекрытия проседают, падают на внутридомовые перегородки, которые не рассчитаны на эту нагрузку. В таком варианте стенки внутри зданий становятся «разгружающими» и могут разрушиться из-за неспособности нести такую нагрузку.

Для того чтобы этого не произошло, требуется усилить или полностью заменить несущие балки и все дефектные компоненты, установленные специалистами на смешанных перекрытиях.

Плюсы и минусы применения

Смешанные перекрытия старого типа, которые устанавливались в домах до 70-х годов прошлого столетия, технологически изжили себя.

Сегодня применяются новые облегченные конструкции в основном в частных домах до 3-х этажей.

Они включают в себя как деревянные детали, так и легкие сборные бетонные плиты на железобетонных и стальных балках.

Такие конструкции вобрали в себя преимущества дерева, железа и бетона:

1. Они более теплые и обладают требуемыми показателями по шумозащите.
2. Конструкция деревянного наката и утеплителя имеют низкую себестоимость.
3. Высокая скорость монтажа, объясняется легкостью конструкции, которым для сборки не требуется применение грузоподъемной техники.
4. При применении металлических балок увеличиваются прочностные характеристики и срок эксплуатации конструкций.
5. Стальные балки способны выдержать большие механические воздействия, и при этом создают меньшую толщину перекрытия, что существенно для частного домостроения.
6. При установке деревянных балок не применяются цементные растворы, поэтому после монтирования они тут же способны нести проектную нагрузку.
7. Могут использоваться в постройках, возведенных из самых различных стройматериалов.
8. Общедоступность исходных стройматериалов.
9. Низкая стоимость.
10. Высокая ремонтопригодность и возможность замены компонентов перекрытия.

Недостатки применения смешанного типа перекрытий в зданиях:

1. Высокая подверженность повреждению от влаги, требуется обработка антисептиками для дерева и антикоррозийными препаратами для железа.
2. Низкая пожароустойчивость для дерева.
3. Низкая звукоизоляция для железа.
4. Более низкие прочностные характеристики по сравнении с железобетонными перекрытиями.

Заключение

Смешанные перекрытия в домах старого и нового жилого фонда отличаются по своему виду. Такие конструкции в домах-сталинках сегодня уже не применяются, а поскольку такие дома в настоящее время нуждаются в реконструкции, то собственники озабочены тем, как выполнить это качественно, надолго и без угрозы разрушения такого объекта.

Работы по реконструкции старого жилого фонда разрешаются только при наличии проекта и технического заключения специализированной экспертной установки, функции которой в Москве выполняет МосжилНИИпроект. Современные технологии в области гражданского домостроения позволяют возвести очень высококачественные смешанные перекрытия как в старых домах, так и в новостройках.