Устройство монолитного перекрытия: Устройство монолитного перекрытия — порядок работ

Устройство монолитного перекрытия — порядок работ

При сооружении междуэтажных перекрытий, использовать в работе можно самые различные техники, но монолитное перекрытие, хотя и не является дешевым и простым в установке, совмещает в себе прочность, универсальность по отношению к использованию традиционных жб плит, и возможность проведения практически всех этапов работы самостоятельно.

Все эти качества, выводят такой тип перекрытий на одно из первых мест по популярности. К тому же, устройство монолитного перекрытия можно произвести без использования крупной тяжелой техники, что позволит сократить затраты.

Подготовка к монтажу

Очень досконально, все шаги создания конструкции, а также материалы, которые для этого будут необходимы, описывает технологическая карта на устройство монолитного перекрытия. Ее можно найти в интернете. Это достаточно объемный документ, в котором описываются не только основные виды работ, но и предельно подробно расписан каждый их этап.

Подробное ее изучение, дает возможность полностью понять весь процесс, и получить точное представление о том, как укладывать и заливать плиты перекрытия, а здесь мы рассмотрим только основные моменты, связанные с сооружением такой конструкции.

Перед тем, как начинать, следует ознакомиться еще с одним важным документом – СНиП на монтаж плит перекрытия. В этом документе есть необходимые данные, которые потребуются для расчета параметров будущей плиты.

Такой расчет лучше доверить профессионалам, но если есть желание, или нет возможности к ним обратиться, то применив этот документ можно произвести нужные расчеты самостоятельно.

Процесс монтажа

Как и во всех работах, первым, что нужно будет сделать, будет приобретение всевозможных материалов и приспособлений. В частности, для изготовления опалубки, потребуется или разборная конструкция, которую можно арендовать у строительных фирм, либо материал для собственноручного изготовления этой конструкции.

Если монтаж будет производиться своими руками, то для опалубки нужно приготовить фанеру влагостойкого типа, или доски. Фанера должна быть не меньше 2 сантиметров толщиной, а доски – не менее 2,5 сантиметров.

При возведении постройки, в некоторых случаях может понадобиться устройство специального укрепляющего элемента. Его называют монолитный пояс под плиты перекрытия. Он представляет собой армированную бетонную ленту, проходящую по периметру здания и являющуюся опорой для сооружаемой конструкции.

• Начинается процесс монтажа плиты, с установки стоек или опор, которые будут поддерживать плиту во время ее монтажа и застывания. Их устанавливают с определенным шагом – он регулируется расстоянием между балками перекрытия и его размером.
• Далее устанавливаются продольные балки. Их нужно уложить в специальные крепления на установленных ранее опорах. В народе эти крепления называют «короны» или «вилки». При укладке балок, нужно учесть, что поверхность опалубки должна быть строго горизонтальной. Все балки укрываются фанерой или досками. После формирования плиты, эти части опалубки нужно будет снять, так что необходимо учесть эти нюансы их установки.

• Когда балки уложены, можно начинать сборку горизонтальной части опалубки, с проверкой горизонтальности плоскости. Она должна соблюдаться абсолютно по всей площади.
• При сборке, следует уделить внимание тому, насколько ровной получится плоскость – от этого зависит, насколько ровным будет потолок, которым является нижняя ее часть. Для того, чтобы получить плоскость наиболее высокого качества, а так же для предотвращения вытекания бетона в щели, укладывается гидроизоляционная пленка.
• Далее устанавливаются вертикальные элементы. Их нужно установить так, чтобы после заливки, края плиты заходили на стены с достаточным запасом. Нужное расстояние указано в СНиПе.
• После этого, приступают к армированию всей поверхности будущей плиты. Укладывается два ряда сетки из арматурного прута. Ячейка получаемой сетки, должна быть около 20 сантиметров. Первый слой укладывается на расстоянии около 2,5 сантиметров от нижней плоскости опалубки. Для того, чтобы приподнять сетку, используют специальные проставки из пластика.

• Второй слой сетки монтируется на таком же расстоянии от верхней плоскости будущей плиты. Чтобы закрепить два слоя сетки на необходимом расстоянии, из арматурных прутков сгибаются специальные подставки. Все слои сетки и все ее элементы, связываются между собой вязальной проволокой.
• Когда арматура уложена, а все элементы опалубки находятся на своих местах, начинается процесс заливки раствора. Марку бетона выбирают не просто так, а исходя из данных по предполагаемой нагрузке на плиту. Не стоит забывать, что все технологические отверстия в получаемой плите, необходимо заранее огородить специально изготовленными коробами.

• После заливки раствора, его необходимо протрамбовать специальным вибростанком для бетона. Это позволит сделать залитое перекрытие более однородным по структуре, а также выгонит все образовавшиеся при заливке пузыри воздуха.
• Полученная поверхность увлажняется в течении недели с момента заливки раствора. После этого, постоянное увлажнение не требуется. Но, контролировать высыхание поверхности все же нужно.
• Для полного застывания бетона может потребоваться до 30 дней. Все зависит от выбранной марки бетона и толщины создаваемой конструкции.

По прошествии указанного срока, опалубка полностью снимается, а перекрытие готово к использованию.

Заключение

При возведении дома с использованием монолитных конструкций, общая смета может получиться довольно большой. Но, можно существенно снизить стоимость работ, если монтаж перекрытия произвести самостоятельно.

Человеку, не знакомому со строительными технологиями, конечно, браться за такое сложное мероприятие не стоит. Лучше поручить все мастерам, но если есть строительные навыки, или опыт возведения подобных конструкций, то строительство можно полностью произвести своими руками.

Монолитный участок между плитами перекрытия

Если перед человеком встал выбор, что предпочесть для материала перекрытия, нужно досконально рассмотреть все плюсы и минусы разных материалов, для выбора лучшего варианта в текущей ситуации и конкретных условиях.

Содержание

1. Преимущества монолита перед монтажом бетонных плит
2. Пример расчета монолитной плиты перекрытия
3. Исходные данные для расчета  
4. Сбор нагрузок на перекрытие 
5. Расчет плиты по деформациям на прогиб
6. Пошаговая технология устройства монолитного перекрытия
7. Монтаж опалубки
8. Набор для установки опалубки
9. Установка опалубки 
10. Армирование конструкции
11. Заливка бетоном  
12. Правила укладки перекрытий  
13. Уход за бетоном после заливки
14. Возможные сложности и полезные советы

Преимущества монолита перед монтажом бетонных плит

Преимущества монолитного железобетона в качестве материала перекрытия заключаются в:

• Повышенных прочностных характеристиках при использовании бетона высокой марки, качественного армирования, использования в качестве опалубки надежной и ровной конструкции.
• Хорошей жесткости, так как основа из бетона в виде монолита не подвергается смещениям поперечного и продольного характера.
• Возможности использования в строительстве опорных колонн.
• Равномерном распределении нагрузок, вследствие того, что цельная конструкция равномерно давит на всю основу здания. Это в свою очередь минимизирует образование трещин на стенах и продлевает срок службы дома.
• Отсутствии необходимости задействовать спецтехнику для поднятия плит, так как вся работа выполняется на месте устройства.

Решив воспользоваться такой технологией для перекрытий, стоит иметь ввиду и недостатки:

• Для прочной монолитной конструкции необходимо обеспечить наличие всего требуемого объема бетона, чтобы залить плиту в один прием. Поэтому требуется использование бетоновоза для доставки готового раствора и бетононасоса для его подачи на нужную высоту.
• Процесс подготовки и заливки трудоемкий.
• Нужно ждать долгое время после заливки, чтобы бетон набрал эксплуатационную прочность перед продолжением строительных работ.
• Финансовые затраты: применение монолита потребует вложить в строительство до 20% больше денег, чем закупка готовых плит.

Пример расчета монолитной плиты перекрытия

Чтобы провести расчеты на железобетонную конструкцию для плиты перекрытия нужно:

• Составить схему реализации процесса с указанием всех элементов конструкции и их параметров (наличие колонн, высота этажей).
• Рассчитать необходимые прочностные характеристики плиты, всех элементов монолитного участка между плитами перекрытия и главной балки. При этом нужно приложить подробный чертеж элементов.
• Если есть архитектурная необходимость в оснащении здания колонн, ригелей, второстепенных балок, выполнить их расчет.

На основании всех полученных расчетов масс и нагрузок, которые могут действовать на монолит, формируются его характеристики. При этом допускается не только заливка полностью всей поверхности, но и оборудование монолитного участка между плитами перекрытия.

Исходные данные для расчета  

Для того, чтобы правильно выполнить расчет, нужно иметь под рукой основные значения:

• Габариты здания с шагом поперечных стен;
• Толщину перекрытий;
• Рабочую высоту сечений перекрытий с учетом применения стальной или углепластиковой арматуры, ее класса;
• Особенность применяемого бетона (его марку).

Сбор нагрузок на перекрытие 

Когда планируют заливать монолитный участок между плитами перекрытия, учитывают все возможные нагрузки. Это могут быть типы нагрузок: несущая, включающая массу цементно-песчаной стяжки, отделочных материалов, перегородок; полезная, состоящая из массы расположенной в комнате мебели, постоянно находящихся там людей.

Необходимо рассчитать нагрузку, которая будет воздействовать на 1м² перекрытия:

• Учитывают вес самого перекрытия. Для этого нужна толщина монолитного перекрытия. Ее умножают на стандартную величину 2500 и получают искомый показатель.
• Считают временную нагрузку: согласно нормативам она составляет 150 кг/м². При планировании помещений площадью более 50 м², к этому показателю добавляется коэффициент запаса 1,3 что дает нагрузку в 195кг/м².

Расчет плиты по деформациям на прогиб

Проектируя монолитную плиту перекрытия, нужно определить ее прогиб и соотнести со строительными нормами. При  строительстве многоэтажных зданий это является актуальным, так как с повышением этажа накапливаются деформации. При расчетах прогиб перекрытия складывается с учетом осадки фундамента, деформации плиты основания, деформации стержней колонн, прогиба перекрытия между узлами опоры на колонну.

Чтобы выполнить все необходимые вычисления, архитекторы используют многофункциональную программу ЛИРА САПР для проектирования зданий. Наличие там специального инструмента позволяет получить необходимые данные без долгого процесса самостоятельных арифметических расчетов. Для этого нужно открыть соответствующее диалоговое окно, где нажать на кнопку «определение прогиба между узлами пластин». Затем нужно указать на плане необходимые узлы и получить в итоговом окне цифровое значение.

Пошаговая технология устройства монолитного перекрытия

Монолитное перекрытие своими руками сделать возможно, но нужно четко следовать имеющемуся проекту с учетом всех указанных параметров. Начиная устройство монолитного перекрытия, нужно подготовить все необходимые материалы и инструменты. Часть инструментов и оснащения лучше взять аренду: опалубку и опорные элементы для нее, бензонасос для подачи раствора на нужную высоту, вибратора для уплотнения бетона. Остальные нужно приобрести: лопата, гладилка для выравнивания бетона; стальные пруты для армирования каркаса монолита.

На заметку! Выполнение работ ускоряется, если закупить готовую бетонную смесь на заводе. 

Монтаж опалубки

Устройство монолитного перекрытия начинается с обустройства опалубки под монолит.

Набор для установки опалубки

Лучше всего использовать съемную заводскую опалубку, которая идет в комплекте с телескопическими опорами, позволяющими выставить необходимую высоту. Такой комплект можно арендовать в строительных фирмах.

Если планируется изготавливать опалубку самостоятельно, то нужно приобрести необходимый материал. В качестве горизонтального настила применяют фанеру, листы OSB толщиной от 20 мм или обрезные доски толщина которых 25-35 мм. Кроме того необходимо сделать продольные подпоры и вертикальные опоры, которые делают из швеллеров, двутавров или толстого бруса.

Установка опалубки 

Для правильного монтажа опалубки нужно выполнить пошагово несколько этапов:

• Устанавливают вертикальные опоры: телескопические стойки или брус сечения 100-150 мм. Шаг между опорами должен быть около 1м. Устанавливают на расстоянии от стен до 300мм.
• Укладывают ригели или продольные элементы из швеллера или бруса на опорные стойки, чтобы поддержать горизонтальный щит опалубки.
• Помещают горизонтальную опалубку поверх продольных опор, оснащая поперечными для дополнительной поддержки. При этом нужно опирать край щита в стену без зазоров, чтобы бетон не просочился вниз.
• Регулируют высоту вертикальных стоек, так чтобы горизонтальный лист опалубки находился в уровень с несущей стеной.
• Устанавливают вертикальное ограждение на стены. При выполнении этих работ нужно учесть, что глубина опирания монолитного перекрытия должна быть не менее 120 мм при бетонных и кирпичных несущих стенах и 150 мм при газобетонных и поризованных стеновых блоках.
• Проверяют вертикальность и горизонтальность выставленной опалубки.

В качестве рекомендаций: можно горизонтальный щит опалубки выстелить пленкой или смазать отработкой, чтобы в дальнейшем было проще демонтировать конструкцию, не нарушив бетонное основание.

Армирование конструкции

Обычно при работе с монолитной плитой применяют арматуру сечения от 10 до 12 мм. Прутами формируются ячейки размером 200 мм продольным и поперечным расположением прутов. Связываются элементы проволокой и крючком для вязания арматуры.

При необходимости удлинить пруток в продольном положении нужно обеспечить нахлест от 400 мм, чтобы конструкция была прочной.

Укладывая арматуру в опалубку, между ней и вертикальным ограждением делают зазор около 30 мм, чтобы обеспечить полное погружения стальной основы в бетонный раствор.

Обычно для армирования перекрытий нужно подготовить две сетки:

1.  Нижнюю, расположенную в 30 мм от низа плиты. Для ее установки под сетку подкладывают пластиковые фиксаторы шагом до 600 мм виде пластмассовых стульчиков. Располагать их нужно в шахматном порядке.

2.  Верхнюю, располагаемую в 30 мм от верхнего края монолита. Она устанавливается на фиксаторы в виде птичек, которые прикручивают к уложенной снизу сетке также с шагом в 600 мм. Подставки имеют габариты: полка 350 мм, ширина 200 мм, высота 125 мм.

Помимо этого, стоит усилить места опоры на стеновую конструкцию торцевыми фиксаторами шагом в 400 мм. Чтобы на сетки арматуры нагрузка распределялась равномерно, нужно по периметру выставить специальные соединители, отступив от стены 700 мм и соблюдать шаг 200 мм.

Заливка бетоном  

Заливка плиты перекрытия осуществляется в определенном порядке:

• Когда бетоновоз доставил смесь, нужно растянуть распределительный рукав и установить его на поворотную стрелу, закрепив к автобетононасосу.
• Подавая бетон на высоту, стоит распределять раствор слоями шириной по 2 м, чтобы монолитная плита перекрытия своими руками была одинаковой толщины. Поэтому для выполнения работы понадобятся два человека: один управляет рукавом подачи, второй распределяет смесь по поверхности лопатой.
• После процесса заливки и разравнивания поверхности производят уплотнение раствора глубинным вибратором на протяжении 1 минуты.
• Затем поверхность выравнивают  гладилкой.

Важно! Необходимо залить монолитное перекрытие своими руками в один прием, чтобы не было швов.

Правила укладки перекрытий  

Установка плит перекрытия проводится в несколько этапов:

• Подготовка основания. Осуществляется при кладке последнего ряда стены или заливке армопояса. Нужно обеспечить горизонтальность стен перед укладкой.
• Очищение поверхности стен от мусора и остатков раствора и обеспечение наличия качественной гидроизоляции перед  тем, как будет сделана установка плит перекрытия.
• Приготовление «растворной постели» из цементно-песчаной смеси, приготовленной в соотношении 1:3 густой консистенции.
• Выкладывание раствора толщиной до 30 мм под одну плиту, или сразу под несколько в зависимости от профессиональных навыков строителя.
• После выравнивания слоя раствора нужной толщины, в него нужно утопить армирующую сетку или продольную арматуру.
• Укладка плиты перекрытия своими руками, начиная от ближайшего к автокрану угла или стены с вентиляционным каналом. Выравнивают плиты в процессе опускания на стропах с обеих сторон изделия. После того, как проведена  установка плит перекрытия, можно на протяжении нескольких минут откорректировать положение относительно оси стены при помощи лома.
• Анкеровка: закрепление продольных и поперечных П-образных креплений из гладкой арматуры. Допускается применение сечения около 10 мм. Привязывание к стенам осуществляется Г-образными  анкерами, загиб которых до 500 мм.

Уход за бетоном после заливки

Для работ с бетоном оптимальной температурой является от 15 до 25°C. Если же приходится проводить работы в зимний период, то нужно предусмотреть и обеспечить все необходимые условия для сохранения его прочностных характеристик. В основном это процедуры по подогреву: электрообогрев помещения для заливки, нагрев смеси при замешивании и транспортировке, добавление присадок от замерзания.

Когда монолитное перекрытие своими руками залито, то полотно нужно укрыть влагоемким материалом, например, пленкой, брезентом, мешковиной. Кроме того нужно в первую неделю после заливки периодически увлажнять поверхность, чтобы не допустить появления трещин в материале из-за быстрого испарения влаги.

Нельзя передвигаться по плите, пока она не наберет прочность 70%. Это происходит при температуре в районе 20^оС через две недели. Демонтаж опалубки лучше осуществлять не ранее 25 дней с момента заливки.

Возможные сложности и полезные советы

Чтобы минимизировать ошибки при работе с монолитной плитой стоит учесть советы профессионалов:

• Если устройство плиты перекрытия планируется на стены из кирпича, нужно последний ряд кладки делать тычковым изнутри строения.
• Армопояс на поверхность из газобетона и пористого блока  заливается с обязательным армированием по всему периметру здания, заливая его в U-образные блоки или специальную опалубку.
• Заделывать пустоты в плитах нужно  лишь с внешней стороны здания, чтобы предотвратить промерзание.
• Технологические отверстия закладываются до монтажа полотна на стену.
• Планируя работу с автокраном, нужно заранее оборудовать для него площадку: не допускается его установка на насыпном грунте, рядом с подвалом или сливной ямой.

Таким образом, применение железобетонных плит при строительстве зданий является оптимальным вариантом в качестве перекрытий. При этом можно как использовать готовые ЖБИ для укладки при помощи автокрана на каркас стен, так и заливать монолитное железобетонное полотно с непосредственной опорой на несущие стены.

Монолитные изделия и производство | Monolithic.org

Monolithic разрабатывает, производит и продает основной компонент, используемый при строительстве монолитных куполов, креносфер и экооболочек: Airform. Это надувная конструкция из нейлоновой или полиэфирной ткани с ПВХ-покрытием, которая определяет форму и размер купола.

Другие наши специальные тканевые конструкции включают покрытия для компоста, покрытия для зерна, потолки для сбора конденсата, вкладыши для резервуаров для метана, диафрагмы для резервуаров для воды и натяжные брезентовые покрытия.

Мы также проектируем и производим машины, оборудование, инструменты и продукты, особенно подходящие для использования в строительстве монолитных куполов или в общем строительстве.

Монолитная авиаформа

Процесс строительства Monolithic требует Airform. Это неотъемлемая часть каждого монолитного купола, монолитной кабины, экооболочки и креносферы. Монолитная аэроформа представляет собой надувную конструкцию, похожую на воздушный шар, которая определяет форму и размер купола. Он изготовлен из нейлоновой или полиэфирной ткани с ПВХ-покрытием, доступен в нескольких вариантах плотности и во всех цветах радуги.

Бетононасосы

Доступный, простой в обслуживании, портативный — вот лишь несколько слов, чтобы описать преимущества наших перистальтических бетононасосов. Мы разработали три разные модели нашего бетононасоса специально для использования в строительстве куполов.

Бетономешалка

Монолитный переносной бетоносмеситель выводит термин «переносной бетоносмеситель» на совершенно новый уровень. Все торкрет-компании, независимо от того, строят они монолитные купола или нет, должны иметь монолитный портативный смеситель. Даже на больших работах, которые обслуживаются автобетоносмесителями, удивительно, насколько полезно иметь монолитный переносной миксер на мини-погрузчике.

Представляем Quickshot

Этот ручной торкрет-распылитель отличается простотой загрузки и удивительно высокой производительностью. Мы использовали его для распыления ряда небольших проектов, и его быстрая и эффективная конструкция сэкономила нам время и деньги. Его цельностальная конструкция означает, что он прослужит долго и станет хорошей инвестицией.

Любимые вещи Monolithic

Мы всегда в поиске вещей , которые каким-то образом делают жизнь безопаснее или приятнее. Эти находки не обязательно имеют какое-либо отношение к куполам. Это просто приятные вещи, которые каким-то образом улучшают нас или наше окружение.

Другие продукты Airform

Нажмите здесь, чтобы увидеть другие продукты Airform.

Аксессуары для купольных зданий

У нас есть аксессуары – в частности, аксессуары, которые могут сделать строительство монолитного купола проще, быстрее или лучше. У нас также есть аксессуары, предназначенные для улучшения готового монолитного купола.

Монолитные планы этажей

Для купольного дома вашей мечты в нашей библиотеке есть планы этажей самых разных размеров и форм. Этот диапазон размеров включает в себя небольшие уютные коттеджи, а также просторные и впечатляющие замковые владения и все, что между ними. Но хотя размеры и формы могут различаться, преимущества дома с монолитным куполом остаются неизменными. В дополнение к долгосрочной экономии наши экологически чистые монолитные купола обеспечивают энергоэффективность, защиту от стихийных бедствий и многое другое. На этом веб-сайте есть инструменты и сотни статей, связанных с проектированием куполов. Кроме того, в нашем штате есть профессионалы с опытом и знаниями, которые помогут вам спроектировать точный план этажа, который вы хотите и в котором нуждаетесь.

Покрытия

Люди часто спрашивают, можно ли и чем покрыть открытую внешнюю поверхность Airform, покрывающую монолитный купол. Ответ «да». На Airform можно наносить несколько протестированных нами продуктов.

СМИ

За годы работы Институт монолитных куполов выпустил десятки книг, видео и DVD. К ним относятся сотни планов по проектированию монолитного дома мечты, школы, церкви, спортзала — практически любой конструкции для любого использования. В нашей библиотеке также есть учебные материалы по строительству куполов и справочные материалы по пенополиуретану и строительству тонких бетонных оболочек.

Окна, двери и проемы

Дизайнеры Monolithic осознают важность проемов, запланированных для купола. Итак, в статьях этого раздела обсуждаются плюсы и минусы различных стилей окон и дверей, нормы кодов, оконные и дверные проемы, разработанные специально для монолитных куполов и т.д.

Аренда продукции

С момента постройки первого монолитного купола в 1976 году мы знали, что для строительства купола с использованием наших технологий и методов потребуются определенные инструменты и оборудование. Поэтому на протяжении многих лет мы разрабатывали машины и оборудование, специально подходящие для строительства монолитных куполов. Мы также протестировали сотни продуктов, которые уже были доступны. Теперь вы можете арендовать многие из этих практичных продуктов.

Изделия для внутренней отделки

Продукты, которые вы выбираете для внутренней части вашего монолитного купола, могут повысить ваш комфорт и чувство безопасности. В Monolithic мы постоянно покупаем, исследуем и тестируем различные устройства, которые, согласно их рекламе, предназначены для улучшения повседневной жизни. Мы часто отвергаем и выбрасываем такие предметы. Но те, которые мы находим полезными и соответствующими рекламируемым заявлениям, мы продолжаем использовать в наших собственных купольных домах и наших бизнес-объектах. Теперь мы рекомендуем и предлагаем эти продукты нашим клиентам. Они включают, помимо прочего, автоматические устройства для контроля качества и влажности воздуха в помещении, вентиляторы с рекуперацией энергии (ERV) и нагреватели горячей воды по запросу. Пожалуйста, найдите время, чтобы просмотреть наш выбор. Возможно, вы захотите включить один или несколько из них в свои планы строительства.

Подпишитесь на БЕСПЛАТНОЕ 14-шаговое руководство по началу работы с монолитными купольными домами

Церковь Христа: построена на энтузиазме

В 1992 году Джимми Кеас, служитель Церкви Христа в Салине, штат Канзас, и собрание приняли важное решение. Они начали исследовать различные проекты зданий и наткнулись на информацию о монолитных куполах, которая сразу же вызвала их интерес.

Монолитные планы этажей

Для купольного дома вашей мечты в нашей библиотеке есть планы этажей самых разных размеров и форм. Этот диапазон размеров включает в себя небольшие уютные коттеджи, а также просторные и впечатляющие замковые владения и все, что между ними. Но хотя размеры и формы могут различаться, преимущества дома с монолитным куполом остаются неизменными. В дополнение к долгосрочной экономии наши экологически чистые монолитные купола обеспечивают энергоэффективность, защиту от стихийных бедствий и многое другое. На этом веб-сайте есть инструменты и сотни статей, связанных с проектированием куполов. Кроме того, в нашем штате есть профессионалы с опытом и знаниями, которые помогут вам спроектировать точный план этажа, который вы хотите и в котором нуждаетесь.

Что нужно знать о монолитном купольном доме перед покупкой!

Новинка! Вот необходимая, обязательная к прочтению электронная книга с практической информацией практически обо всем, что связано с проектированием и строительством дома вашей мечты.

Современное медицинское учреждение приходит в Pecos

Местные жители наслаждаются годами планирования и работы, направленной на улучшение благосостояния сообщества, предлагаемого в Центре отдыха округа Ривз. Это учреждение началось как идея окружных уполномоченных в начале 2012 года. Хотя выборные должностные лица с годами менялись, в каждом суде был по крайней мере один факелоносец, который не позволил мечте потерять импульс.

Студенты учатся и усердно работают на весеннем семинаре 2023 года

Плохой бетон. Проектор высвечивает картинку за картинкой бетонных пустот, плохо заделанной арматуры и бетонного беспорядка по всей земле. Пятница, полдень, весенний семинар строителей монолитных куполов 2023 года, и Гэри Кларк представляет свою презентацию «Худшая работа по торкрет-бетону за всю историю».

Замок Трилистник выставлен или, по крайней мере, выставлен на продажу

Несмотря на то, что дом продан, мы все еще хотим поговорить об этом прекрасном доме с куполом, потому что он уникален, плюс это резиденция бывшего дизайнера монолитного купола Ларри Бирна и его замечательной жены Марили. Они спроектировали и построили действительно уникальный монолитный купольный дом, и мы хотим устроить ему — и им — достойные проводы.

Переходное кольцо Мембрана воздушной формы

Мембрана Transition Ring Airform представляет собой композитную воздушную конструкцию, используемую в качестве опалубки для строительства монолитного купола в виде кольца, также известного как кольцевой купол. Он изготовлен для надувания со стенкой ствола в форме цилиндра и купольной крышей. Для достижения этого результата на стыке между стеной и мембраной купола установлено стальное кольцо.

Central City открывает первый тренажерный зал Monolithic Dome в Небраске

Ранее в этом месяце в средней школе Централ-сити открылись новый спортзал и безопасная комната «Монолитный купол». Это первый тренажерный зал с монолитным куполом в штате Небраска. Стив Уайт из Nebraska.tv был там, чтобы освещать день открытых дверей.

Больше новостей…

Высокоэффективное охлаждение за счет монолитной интеграции меди в электронные устройства

• Артикул
• Опубликовано: 02 мая 2022 г.

• Тарек Гебраэль ORCID: orcid. org/0000-0002-7543-0887 ¹ ,
• Цзяци Ли ORCID: orcid.org/0000-0002-3218-5930 ¹ ,
• Ариэль Р. Гамбоа ¹ ,
• Цзинчэн Ма ORCID: orcid.org/0000-0002-0473-5042 ¹ ,
• Джозеф Шаадт ² ,
• Логан Горовиц ² ,
9011 4 Роберт Пилава-Подгурски ² и
• …
• Ненад Милькович ORCID: orcid.org/0000-0002-0866-3680 ^1,3,4,5  

Природная электроника том 5 , страницы 394–402 (2022)Процитировать эту статью

• 5325 доступов

• 10 цитирований

• 244 Альтметрический

• Сведения о показателях

Предметы

• Электротехника и электроника
• Электронные устройства
• Энергетическое моделирование
• Машиностроение

Abstract

Электрификация имеет решающее значение для обезуглероживания общества, но управление растущей плотностью мощности в электрических системах потребует разработки новых технологий управления температурным режимом. Один из подходов заключается в использовании теплораспределителей на основе монолитного металла, которые уменьшают тепловое сопротивление и колебания температуры в электронных устройствах. Однако их электропроводность затрудняет их реализацию. Здесь мы сообщаем о совместно разработанных электронных системах, которые монолитно интегрируют медь непосредственно в электронные устройства для распределения тепла и стабилизации температуры. Подход сначала покрывает устройства электроизоляционным слоем поли(2-хлор-9).0194 p -ксилилен) (парилен С) и затем конформное покрытие из меди. Это позволяет размещать медь в непосредственной близости от тепловыделяющих элементов, устраняя необходимость в материалах теплового интерфейса и обеспечивая улучшенные характеристики охлаждения по сравнению с существующими технологиями. Мы проверяем этот подход на силовых транзисторах из нитрида галлия и показываем, что его можно использовать в системах, работающих при напряжении до 600 В, и обеспечить низкое удельное тепловое сопротивление переход-окружающая среда 2,3 см ²  K W ^–1 в спокойном воздухе и 0,7 см ²  K W ^–1 в спокойной воде.

Это предварительный просмотр содержимого подписки, доступ через ваше учреждение

Варианты доступа

Доступ к Nature и 54 другим журналам Nature Portfolio

Получите Nature+, нашу самую выгодную подписку на онлайн-доступ

24,99 € / 30 дней

отменить в любое время

Узнать больше

Подписаться на этот журнал

Получить 12 цифровых выпусков и онлайн-доступ к статьям

118,99 € в год

всего 9,92 € за выпуск

Узнать больше

Взять напрокат или купить эту статью

Получите только эту статью столько, сколько вам нужно

$39,95

Узнать больше

Цены могут облагаться местными налогами, которые рассчитываются при оформлении заказа

Рис. 3: Тепловые характеристики EPC2034, монолитно интегрированного с медью.

Доступность данных

Данные, подтверждающие результаты этого исследования, доступны по адресу https://zenodo.org/record/6471515#.Yl8-v-jMLHo. Все другие данные, подтверждающие графики в этой статье и другие результаты этого исследования, можно получить у соответствующего автора по обоснованному запросу.

Доступность кода

Входные файлы MATLAB, Ansys Static Structural и Ansys Icepak, созданные для этой работы, доступны по адресу https://zenodo.org/record/6471515#.Yl8-v-jMLHo. Все другие файлы, которые поддерживают графики в этой статье и другие результаты этого исследования, доступны у соответствующего автора по разумному запросу.

Ссылки

1. Masanet, E. et al. Повторная калибровка оценок энергопотребления глобальных центров обработки данных. Наука 367 , 984–986 (2020).

   Артикул Google Scholar

2. Наджахи, К., Луахлия, Х. и Лемассон, С. Обзор управления температурным режимом и инновационных стратегий охлаждения для центров обработки данных. Сустейн. Вычисл.: Информ. Сист. 19 , 14–28 (2018).

   Google Scholar

3. Ким, Дж., О, Дж. и Ли, Х. Обзор системы терморегулирования аккумуляторов для электромобилей. Заяв. Терм. англ. 149 , 192–212 (2019).

   Артикул Google Scholar

4. Modeer, T. et al. Разработка многоуровневого инвертора с чередующимися девятиуровневыми летающими конденсаторами на основе GaN для электрических самолетов. IEEE Trans. Силовой электрон. 35 , 12153–12165 (2020).

   Артикул Google Scholar

5. «>

   Лей, Ю. и др. Однофазный семиуровневый многоуровневый инвертор с летающими конденсаторами мощностью 2 кВт с активным буфером энергии. IEEE Trans. Силовой электрон. 32 , 8570–8581 (2017).

   Артикул Google Scholar

6. Кадам, С. Т. и Кумар, Р. Охлаждающее решение XXI века: микроканальные радиаторы. Междунар. Дж. Терм. науч. 85 , 73–92 (2014).

   Артикул Google Scholar

7. Ellsworth, M.J. et al. Обзор системы водяного охлаждения суперкомпьютера IBM power 775. Дж. Электрон. Упак. 134 , 020906 (2012).

8. Кандликар, С. Г. и Хейнер, К. Н. Охлаждающие плиты с жидкостным охлаждением для промышленных мощных электронных устройств — вопросы теплового проектирования и производства. Теплообмен. англ. 30 , 918–930 (2009).

   Артикул Google Scholar

9. «>

   Бейкер Э. Жидкостное иммерсионное охлаждение небольших электронных устройств. Микроэлектрон. Надежный 12 , 163–173 (1973).

   Артикул Google Scholar

10. Берглс А. Э. и Бар-Коэн А. Иммерсионное охлаждение цифровых компьютеров. в Охлаждение электронных систем 539–621 (Спрингер, 1994).

11. Бирбарах, П. и др. Водяное иммерсионное охлаждение электроники с высокой удельной мощностью. Междунар. Дж. Тепло. Массовый трансф. 147 , 118918 (2020).

    Артикул Google Scholar

12. Агонафер, Д., Спектор, М.С. и Милькович, Н. Материалы и проблемы взаимодействия в исследованиях двухфазного проточного кипения с высоким качеством пара. IEEE Trans. комп. Упак. Произв. Технол. 11 , 1583–1591 (2021).

13. Тонг X. C. Основы управления температурным режимом и руководства по проектированию электронных корпусов. в Advanced Materials for Temperature Management of Electronic Packaging 30 , 1–58 (Springer, 2011).

14. Ласанс, С. Дж. Как оценить эффекты распространения тепла на практике. Дж. Электрон. Упак. 132 , 031004 (2010 г.).

15. Вернер, Т., Гриллбергер, М. и Фойстел, Ф. Трехмерное интегрированное полупроводниковое устройство с промежуточными способностями к распространению тепла. Патент США 8 080 866 (2011 г.).

16. Seelmann-Eggebert, M. et al. Теплораспределяющие алмазные пленки для мощных транзисторных устройств на основе GaN. Диам. Относ. Матер. 10 , 744–749 (2001).

    Артикул Google Scholar

17. Chiriac, V. et al. Показатель качества для управления температурой смартфона. Электрон. Охлаждение 17 , 18–23 (2015).

18. Smalc, M. et al. Тепловые характеристики теплораспределителей из природного графита. в Международная техническая конференция и выставка электронных корпусов 79–89 (ASME, 2005).

19. Хан Ю. и др. Термическое управление горячими точками с помощью алмазного распределителя тепла на кремниевом микрокулере для устройств GaN. IEEE Trans. комп. Упак. Произв. Технол. 5 , 1740–1746 (2015).

    Артикул Google Scholar

20. Гао З. и др. Распределитель тепла из графена, выращенного методом термического химического осаждения из паровой фазы, для управления температурой в горячих точках. Carbon 61 , 342–348 (2013).

    Артикул Google Scholar

21. Seymour, J.P. et al. Изоляционные характеристики реактивных париленовых пленок в имплантируемых электронных устройствах. Биоматериалы 30 , 6158–6167 (2009).

    Артикул Google Scholar

22. Сарвар Ф., Уолли Д. К. и Конвей П. П. Материалы для термоинтерфейса — обзор современного уровня техники. в 2006 г. 1-я конференция по технологиям интеграции электронных систем 1292–1302 (IEEE, 2006 г.).

23. Hansson, J. et al. Новые наноструктурированные термоинтерфейсные материалы: обзор. Междунар. Матер. 63 , 22–45 (2018).

    Артикул Google Scholar

24. Хван Г. и др. Многоартериальный распределитель с тепловыми трубками: боковая подача жидкости. Междунар. J. Тепломассообмен. 54 , 2334–2340 (2011).

    Артикул Google Scholar

25. Вейбель, Дж. А. и Гаримелла, С. В. Последние достижения в области определения транспортных характеристик испарительной камеры для приложений с высоким тепловым потоком. Доп. Теплопередача. 45 , 209–301 (2013).

    Артикул Google Scholar

26. Mattox, D. M. Справочник по обработке методом физического осаждения из паровой фазы (PVD) (Уильям Эндрю, 2010 г.).

27. Ким Б.Дж. и Менг Э. Микрообработка парилена С для биоМЭМС. Полим. Доп. Технол. 27 , 564–576 (2016).

    Артикул Google Scholar

28. Шин Ю.С. и др. Микро-ПЦР-чип на основе ПДМС с париленовым покрытием. Дж. Микромех. Микроангл. 13 , 768 (2003).

    Артикул Google Scholar

29. Heid, A. et al. Исследование диэлектрической прочности тонких пленок парилена С в различных условиях. Курс. Реж. Биомед. англ. 2 , 39–41 (2016).

    Артикул Google Scholar

30. «>

    Чанг С.-К. и другие. Влияние плотности тока покрытия на самоотжиг гальванических медных пленок. Дж. Электрохим. соц. 149 , G535 (2002).

    Артикул Google Scholar

31. Дарво, Р. Влияние методологии моделирования на корреляцию роста трещин в паяных соединениях и прогнозирование усталостной долговечности. Дж. Электрон. Упак. 124 , 147–154 (2002).

    Артикул Google Scholar

32. Мильман Ю.В., Гриднева И., Голубенко А. Построение кривых деформации хрупких материалов методом вдавливания в широком диапазоне температур. науч. Синтер. 39 , 67–75 (2007).

    Артикул Google Scholar

33. Ким, С. и др. Стресс-поведение электроосажденных медных пленок как механических опор для светоизлучающих диодов. Электрохим. Acta 52 , 5258–5265 (2007).

    Артикул Google Scholar

34. Чу, К.-Х. и другие. Иерархически структурированные поверхности для усиления критического теплового потока при кипении. Заявл. физ. лат. 102 , 151602 (2013).

    Артикул Google Scholar

35. Рахман М.М., Олчероглу Э. и Маккарти М. Роль впитываемости в критическом тепловом потоке структурированных супергидрофильных поверхностей. Ленгмюр 30 , 11225–11234 (2014).

    Артикул Google Scholar

36. Li, J. et al. Ультрамасштабируемые трехуровневые иерархические наноинженерные поверхности для оптимизации кипения. ACS Nano 13 , 14080–14093 (2019).

    Артикул Google Scholar

37. «>

    Zhang, C. et al. Усиленное капиллярное кипение в инверсных медных опалах за счет темплатного спекания. Доп. Функц. Матер. 28 , 1803689 (2018).

    Артикул Google Scholar

38. Азизи, А., Даумер, М.А. и Шиффрес, С.Н. Аддитивное лазерное осаждение металла на кремний. Доп. Произв. 25 , 390–398 (2019).

    Google Scholar

39. Азизи А. и др. Аддитивное лазерное напыление металла на кремний для улучшенного охлаждения микроэлектроники. в 2019 69-я конференция IEEE по электронным компонентам и технологиям (ECTC) 1970–1976 (IEEE, 2019).

40. Матиевич Э., Посканцер А. и Зуман П. Характеристика катализаторов на основе хлорида двухвалентного олова/хлорида палладия для химического нанесения покрытий. Плат. Серф. Заканчивать. 62 , 958–965 (1975).

    Google Scholar

41. Taylor, R. & Welber, B. Осаждение тонких париленовых пленок под контролем лазера. Тонкие твердые пленки 26 , 221–226 (1975).

    Артикул Google Scholar

42. Уайт, Г. и Минджес, М. Теплофизические свойства некоторых ключевых твердых тел: обновление. Междунар. Дж. Термофиз. 18 , 1269–1327 (1997).

    Артикул Google Scholar

43. Цзян П., Хуанг Б. и Кох Ю. К. Точные измерения поперечной теплопроводности тонких пленок с помощью двухчастотного термоотражения во временной области (TDTR). Rev. Sci. Инструм. 87 , 075101 (2016).

    Артикул Google Scholar

44. Pena, E. M. D. & Roy, S. Электроосаждение меди с использованием постоянного и импульсного токов из электролитов с низким содержанием добавок. Прибой. Пальто. Технол. 339 , 101–110 (2018).

    Артикул Google Scholar

45. Чан, К.-Н. и Юань, К.-А. Обзор алгоритмов прогнозирования формы выступа припоя с проверками. IEEE Trans. Доп. Упак. 24 , 158–162 (2001).

    Артикул Google Scholar

Ссылки на скачивание

Благодарности

Благодарим за финансовую поддержку Агентства перспективных исследовательских проектов-Энергия (ARPA-E) с соглашением о сотрудничестве №. DE-AR0000900. Н.М. и Т.Г. выражаем признательность за финансовую поддержку Центра инженерных исследований Национального научного фонда Оптимизации мощности электротермических систем (POETS) с соглашением о сотрудничестве №. ЕЕС-1449548. Т.Г. выражает благодарность за финансовую поддержку со стороны ассистента PPG-MRL. Н.М. выражает благодарность за финансовую поддержку Международного института углеродно-нейтральных энергетических исследований (WPI-I ² CNER), спонсируемая Министерством образования, культуры, спорта, науки и технологий Японии. Мы благодарим С. Робинсона из отдела микроскопии Института передовых наук и технологий Бекмана (часть Иллинойского университета в Урбане-Шампейне) за помощь в термическом испарении. Лазерная сканирующая конфокальная микроскопия, сканирующая электронная микроскопия, четырехточечный зонд и покрытие париленом C частично проводились в Центральном исследовательском центре Лаборатории исследования материалов Университета Иллинойса.

Информация об авторе

Авторы и организации

1. Факультет машиностроения и инженерии, Иллинойский университет в Урбана-Шампейне, Урбана, Иллинойс, США

   Тарек Гебраэль, Джиаки Ли, Ариэль Р. Гамбоа, Дж. Инченг Ма и Ненад Miljkovic

2. Факультет электротехники и компьютерных наук, Калифорнийский университет, Беркли, Калифорния, США

   Джозеф Шаадт, Логан Горовиц и Роберт Пилава-Подгурски

3. Лаборатория исследования материалов, Университет Иллинойса в Урбана-Шампейн, Урбана, Иллинойс, США

   Ненад Милькович

4. Факультет электротехники и вычислительной техники, Университет Иллинойса в Урбана-Шампейн, Урбана, Иллинойс, США

   Ненад Милькович

5. Международный институт углеродно-нейтральных энергетических исследований (WPI-I2CNER), Университет Кюсю, Ниси-ку, Япония

   Ненад Милькович

1. Tarek Gebrael

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

2. Jiaqi Li

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

3. Ариэль Р. Гамбоа

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

4. Jingcheng Ma

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

5. Joseph Schaadt

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

6. Logan Horowitz

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

7. Роберт Пилава-Подгурски

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

8. Nenad Miljkovic

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

Contributions

T.G. и Н.М. придумали первоначальную идею и разработали эксперименты.