Каркасное строительство технология узлы: Узлы каркасного дома / каркасный дом своими руками

Узлы каркасного дома / каркасный дом своими руками

В данный момент статья дополняется!

В этой статье представляем вашему вниманию уникальные узлы каркасного дома, разработанные по технологии KarkasDom и классические по технологии «Платформа». Наш опыт и знания в области каркасного домостроения мы применяем не только в проектировании и строительстве каркасных домов, но и в популяризации технологии правильного и качественного строительства каркасных домов в России. Внимательно изучая технологии и нормы каркасного домостроения разных стран, мы улучшаем технологию, разрабатывая узлы каркасного дома по собственной технологии, лишенные недостатков своих предшественников. Разработка основана на тщательных инженерных расчетах и тестах, и производится инженерами и проектировщиками KarkasDom.

 1. Узел: перекрытие первого этажа

Самый первый узел, о котором пойдет речь — это пол. Чистовой пол в данной конструкции, может быть выполнен как из доски через вентзазор, так и из любого другого покрытия, также через вент зазор. Монтируется чистовое покрытие пола по контробрешетке, через вентзазор 25-30 мм.

В качестве утеплителя пола используется минеральная каменная вата базальтовых пород. Толщина утеплителя может варьироваться от 150 до 300мм, в зависимости от проекта и пожеланий заказчика. Пароизоляция крепится внутри помещения, по лагам с заходами на стены на 20-30см, сплошным слоем с герметизацией швов. С наружной стороны дома к лагам монтируется ветрозащита и обрешетка, на сваях — сплошным настилом, при ленте можно с небольшим просветом.

 2. Узел: перекрытие первого этажа и стены первого этажа

Теперь рассмотрим второй узел каркасного дома. Соединение пола и стен первого этажа (рис. 2) выполняется таким образом, что предотвращается образование, так называемых «мостиков холода» от лобовой доски. С внешней стороны стены, к стойкам каркаса крепится ОСБ с небольшими зазорами между листами, оставляя расстояние для смещения листов при изменении влажности на улице. ОСБ крепится на винтовые гвозди 60 мм. Между стоек каркаса закладывается враспор утеплитель — минеральная вата, толщиной, предусмотренной проектом. Дополнительный слой утеплителя (если это предусмотрено проектом) укладывается по контробрешетке. Между основным и дополнительным слоем, по стойкам каркаса стены крепится пароизоляция. Такое расположение пароизоляции помогает избежать выпадения конденсата внутри каркасной стены и перекрывает мостики холода.

Пароизоляция стен выполняется с дополнительной проклейкой стыков паро-гидроизоляционной пленки специализированным скотчем. Далее, на контробрешетку монтируются листы влагостойкого ГКЛ, которые выполняют роль предчистовой внутренней отделки. В вентзазор — пространство между ГКЛ и стойками, прокладываются электрокабели, трубы и другие коммуникации. Устройство пола первого этажа мы рассмотрели выше. На первой схеме, приведен узел, по уникальной технологии KarkasDom, на второй схеме — по классической технологии «Платформа» (рис. 2.1), её недостаток в том, что на улице находится лобовая доска, и обвязка стены стоит на лагах, что является мостиком холода без дополнительного фасадного утепления. В северных регионах такая технология не очень эффективна ввиду возможного промерзания перекрытия в этих местах — за шкафами и под кроватями в доме.

 3. Узел: перекрытие второго этажа и стен первого-второго этажа

Третий узел — это перекрытие второго этажа и стен первого-второго этажа. Подробное описание конструктива стен и пола было приведено в описании предыдущих узлов, поэтому не будем повторяться. Подробнее остановимся лишь на устройстве межэтажного перекрытия. Как видно на рисунке ниже, межэтажные лаги (рис. 3) опираются на обвязку стены второго этажа. Между лагами враспор укладывается утеплитель, который с обеих сторон защищен пароизоляцией. Снизу к лагам монтируется обрешетка, а затем к ней крепятся листы ГКЛ, которые служат потолком первого этажа. Сверху к лагам, поверх пароизоляции, выпущенной со стен, происходит монтаж пола второго этажа.

Соединение элементов каркаса — перекрытия и стен, выполняется по уникальной, разработанной KarkasDom технологии, гарантирующей максимальное сохранение тепла и отсутствие мостиков холода. На первой схеме, вы видите данный узел, выполненный по технологии KarkasDom, на второй схеме рис. 3.1 узел выполнен по классической технологии «Платформа», его недостатки описаны выше.

Данная технология сборки каркасных стен и перекрытия, как на рис. 2 и 3, была переработана и улучшена со скандинавской balloon. Технология или строительство по технологии balloon, как раз использует метод установки лаг на обвязку стен первого этажа, а стены второго висят на ригиле, впиленном в неразрезную стойку высотой 5-6м. Понятно, что дом строить из таких стоек очень опасно и тяжело, потому мы стены сделали составными, упростив сборку, но тем самым ещё и усилили каркас.

 4. Узел: стена мансарды с утепленной крышей

Теперь рассмотрим варианты узла примыкания стен мансарды и крыши. Первый из них на рис. 4 — стена мансарды с утепленной крышей. Данный узел, также, является уникальным и разработан KarkasDom. До укладки стропил на свои места, согласно проекту, все стены под стропилами обшиваются панелями ОСБ, в них делаются запилы, в которые и устанавливаются стропила. Данный метод, опять же, убирает мостики холода, так как не надо вкладывать доски между стропил, чтобы закрыть вату снизу от её выноса птицами и от выдувания тепла и продувания. Далее, как писали выше, стропила по классической технологии врезаются в верхнюю обвязку, обеспечивая надежное соединение и упор. С наружной стороны на стропила укладывается ветрозащита и закрепляется контробрешеткой. Затем, перпендикулярно контробрешетке и стропилам, монтируется обрешетка, которая является основанием для крепления кровельного покрытия. Внутри, между стропил враспор укладывается утеплитель — минеральная базальтовая вата, далее следует пароизоляция и обрешетка, на которую производится монтаж влагостойкого ГКЛ, служащего предчистовой внутренней отделкой.

Рисунок 4.1 отличается от рисунка 4 кровельным материалом. Монтаж металлочерепицы производится по обрешётке, как и для ондулина, но монтируется металлочерепица согласно инструкции производителя, обычно с шагом 35см под профиль монтеррей и т.д.

Следующий вариант на рис. 4.2 – неутепленная кровля с холодным чердаком (потолок платформа). Основное отличие, это неутепленная кровля. Соответственно, отсутствует утеплитель между стропил и пароизоляция со стороны чердачного помещения. Поверх стропил так же, как и в предыдущем узле, настилается ветрозащита, контробрешетка, обрешетка и кровельное покрытие. На рисунке верхняя обвязка стен двойная, стропила опираются на мауэрлат, но здесь могут быть варианты, в зависимости от проекта и технологии обвязка может быть и одиночной. Листы OSB заведены до ветрозащиты, защищая от задувания ветра сбоку. В перекрытии предпочтительно увеличить толщину слоя утеплителя, укладкой сверху лаг, перекрывая мостики холода.

 6. Узел: перекрёстное внешнее утепление

Рассмотрим технологию исполнения перекрестного внешнего утепления. Стена, с внешней стороны дома, в стандартном исполнении снаружи обшивается OSB, поверх которого производится чистовая внешняя отделка. В этом случае, по OSB монтируется горизонтальная обрешетка бруском, на расстоянии, соответствующем размеру плиты утеплителя, который и укладывается горизонтально между брусков. Затем, по слою утеплителя укладывается ветрозащита, НЕ пароизоляция, это важно. Далее идет вертикальная обрешетка бруском 50х50 для образования вентзазора, и можно производить уже чистовую отделку имитацией бруса, сайдингом и т.д.

 7. Узел: вентилируемый фасад с зазором

Два варианта исполнения узла. Первый на рис.7 – вентилируемый фасад с зазором по OSB. В этом случае после обшивки силового каркаса плитами OSB, идет обрешетка брусками 50х50. Направление обрешетки вертикальное. По обрешетке можно выполнять отделку материалами такими, как имитация бруса. Во втором варианте обрешетка монтируется по стойкам каркаса. В этом случае устанавливается ветрозащита между стойками каркаса и обрешеткой. Затем, по брускам обрешетки монтируются листы OSB. Такой вариант подходит для чистовой отделки фасада материалами, требующими сплошного основания, например технониколь Hauberk.

Технология перекрёстного утепления была взята от Парок — производителя базальтовой ваты в Скандинавии (техкарта KSm01). А также, с сайта Технониколь (для справки, по утеплению крыши они продают больше всех материалов в РФ) и у них это более 7 лет рекомендуется. И третья картинка от шведской ассоциации по каркасному домостроению. Тех. карты и пояснения ниже.

Узлы каркасного дома — виды и крепежные элементы

Строительство домов на каркасной основе можно сравнить со сборкой конструктора. Узлы каркасного дома являются важными элементами его конструкции, которым высококвалифицированные специалисты строительной компании «Свод-Строй» уделяют особое внимание во время строительства. Если узлы сборки будут выполнены некачественно, проживание в построенном доме может оказаться опасным для жизни, поскольку со временем он просто распадется на части.

Виды узлов каркасного дома

Узлы каркасного строения – это три системы: кровля, стены, перекрытия. В каждой из них имеются так называемые «подузлы». Ниже приведены описания каждого из них.

1. 1Узлы нижней обвязки.
   
Это участки, в которых к фундаменту крепятся обвязочные брусья. Для стыковки применяют фундаментные хомуты, болты и т.д. В местах стыка предварительно нужно провести гидроизоляцию.

2. Угловая стыковка обвязочных брусьев.
   
Еще одним конструктивным узлом нижней обвязки является место на углах, где между собой стыкуются брусья. Для стыковки применяют разные методы – так называемые «вполдерева» или «в лапу». Соединение становится более плотным благодаря использованию металлических уголков или болтов.

3. Потолочные и напольные балки перекрытия.
   
Для монтажа напольных балок перекрытия выбирают необходимый шаг и опирают их на обвязочный брус. Таким же образом производят укладку потолочных балок.

4. Вертикальные стойки.
   
Когда возводят каркасные дома, сначала проводят установку угловых вертикальных стоек, а затем – промежуточных. В этом случае образуются следующие узлы: места, в которых состыковываются в углах вертикальные стойки с нижней и верхней обвязкой, и участки, где соединяются стойки и обвязочные балки. Вертикальные стойки в углах закрепляются в специально сделанных пазах с помощью металлических уголков. Промежуточные стойки крепятся аналогично.

5. Узлы верхней обвязки.
   
Крепление брусьев верхней обвязки проводят так же, как и брусьев нижней. Их состыковывают в углах, крепят к стойкам каркасника.

6. Дополнительные «связи».
   
Для более прочного каркаса используют усиление в виде вертикальных и диагональных подпорок. Однако такой метод применяется не всегда. Как правило, усиление создают, обшивая каркас OSB-плитами.

7. Стропильная система и ее узлы.
   
У стропильной системы очень много соединений:

• узлы, в которых стропила опираются на коньковый прогон;
  
• места соединения ригеля и стропильных ног;
  
• узлы, в которых стропила опираются на мауэрлат;
  
• места соединения стропильных ног и брусьев контробрешетки;
  
• узлы соединения обрешетки и контробрешетки.
  

Стропильные ноги у конька соединяются между собой встык или внахлест. Чтобы прикрепить к мауэрлату, на стропилах вырубают выемки. Ригели и другие подпорки делают из досок или брусков. Для обрешетки используют разряженную или сплошную доску с учетом типа используемого кровельного покрытия.

Крепежные элементы для узлов каркасного дома

Для соединения, фиксации и крепежа в каркасном строении используют элементы из металла. Наиболее популярно использование:

Крепежных пластин. Они могут быть представлены ровными пластинами или уголками, которые крепят к опорам или балкам, используя саморезы.

Угловых или прямых скоб. Имеют определенный диаметр. Их предварительно загнутые концы вставляют в поверхность балок.

Болты. С их помощью стягивают соседние балки и стропила, вставляя в сквозные отверстия и фиксируя гайками.

Несущие элементы закрепляют с помощью усиленных уголков, которые или имеют повышенную толщину (от 3 мм), или изготовлены из закаленной стали. Поддерживающие элементы крепят с помощью уголков толщиной до 3 мм из обычной стали. Оцинкованная сталь, из которой могут быть изготовлены элементы крепежа в узлах каркасного дома, защищает их от коррозии. Это очень важно, когда ведется наружное строительство.

В строительной компании «Свод-Строй» работают опытные специалисты, которые во время строительства каркасных домов уделяют пристальное внимание качеству их узлов и соединений, что гарантирует надежность и долговечность строения.

Для получения профессиональной консультации позвоните по телефону +7 495 984-82-74 или закажите обратный звонок.

Основные узлы каркасного дома и способы их обустройства

Каркасник – это система базовых и вспомогательных узлов, которые участвуют в распределении нагрузки. Поэтому прочность, надежность и долговечность каркасного дома во многом определяется качеством соединения отдельных конструктивных элементов. К вопросу закрепления и состыковки следует отнестись внимательно, так как от этого зависит не только комфортность эксплуатации дома, но и безопасность самих жильцов.

Основные узлы каркасного дома

Все узлы и соединения деревянных конструкций в каркасном доме выполняют в соответствии с разработанным проектом. Способ и место стыковки, крепежные элементы и прочие нюансы заранее отображают в чертежах.

В конструкции каркасного дома выделяют три группы основных узлов здания:

• стеновая система;
• перекрытия – потолки и пол;
• кровельная система.

Кроме ключевых присутствуют и дополнительные узлы: соединения различных частей, крепления и места состыковки перемычек.

Узлы нижней обвязки

Способ крепления зависит от типа фундамента. При возведении каркасника задействуют три типа основания: плитное, ленточное или столбчатое.

Ленточные и плитные основания

На бетонный фундамент выкладывают лежни – деревянные доски, необходимые для выравнивания основания. Их фиксируют анкерами.

Возможны два варианта крепления лежней:

• сверление;
• бетонирование.

Вариант 1. В подготовленном фундаменте  и доске высверливают отверстие. Глубина зависит от типа основания и высоты возводимой стены.

Для стандартного каркасника со стеной высотой 2,5-3 м анкерный болт заглубляют на 15-20 см.

Вариант 2. Анкерные шпильки бетонируют еще на этапе заливки фундамента. В незастывший бетон в обозначенных местах устанавливают полые конусы с резьбой. Когда раствор застынет, в конусовидные шпильки заводят анкеры.

Особенности столбчатых фундаментов

Технология крепления нижней обвязки для узлов каркасного дома с упором на столбчатый или винтовой фундамент:

1. Для удобства фиксации необходимо предусмотреть, чтобы верхняя часть опоры имела плоский металлический оголовок с отверстиями.
2. Сверху «подошвы» кладут деревянные балки, которые и будут ростверком свайно-винтового основания.
3. В балках делают отверстия в соответствии с местоположением отверстий в оголовке.
4. Нижнюю обвязку закрепляют болтами.

Выполнять фиксацию брусьев нижней обвязки с фундаментом надо обязательно, так как при замерзании основание дома подвергается подвижкам.

Способы фиксации вертикальных стоек

При сборке конструкции каркасного дома применяют три способа соединения стоек и нижней обвязки:

1. С использованием уголков. Самый простой метод, который обычно используют начинающие строители. Кроме того, такой стык применяют для монтажа угловых опор. При фиксации встык для крепления используют усиленные стальные уголки и прочные саморезы.
2. Частичная вырубка. В балке нижней обвязки делают отверстие под заведение вертикальной стойки. Размер вырубки составляет порядка 30-50% от общей толщины балки нижней обвязки. Такой вариант сложнее в реализации, но надежнее – стыковка уменьшает подвижки каркаса и бруса при усыхании.
3. Соединение с вырубкой. Подготавливают выемку под размеры сечения вертикальной опоры. Метод задействуют для фиксации стоек посередине стены. Положение опор закрепляют укосинами.

Узлы верхней обвязки

К обустройству верхней обвязки приступают после монтажа угловых вертикальных стоек. При длине стен более шести метров предварительно устанавливают и промежуточные опоры.

При выполнении работ стоит придерживаться ряда правил:

• обвязку формируют из двух досок;
• ряды досок укладывают в шахматном порядке, чтобы стыки не пересекались;
• для крепления берут гвозди длиной 6 и более см;
• участки стыковки досок переносят на середину вертикальных стоек;
• концы досок фиксируют двумя гвоздями.

После монтажа обвязки устанавливают промежуточные стеновые стойки с учетом расположения окон и дверей.

Углы каркасных домов

Узлы соединения на углах – это зона наибольших теплопотерь. Поэтому они нуждаются в дополнительном утеплении. Возможно несколько вариантов выполнения угловой стыковки.

Для холодных регионов наиболее приемлемый – вариант №2 на фото выше. Теплый угол в каркасном доме получают за счет сборки угловой стойки из нескольких досок – формируют своеобразный колодец. Внутреннее пространство заполняют утеплителем.

Узлы стропильной системы

Конструкция крыши состоит из множества элементов и соединительных узлов, среди которых:

• фиксация стропил на коньковый прогон;
• крепления стропил на бруски или доски верхней обвязки;
• стыковка ригеля и стропильных ног;
• соединение контробрешетки со стропилами;
• стык обрешетки и контробрешетки.

Перечисленные крепления выполняют с помощью гвоздей, пластин и уголков из металла.

Для фиксации несущих элементов берут усиленные уголки, изготовленные из закаленной стали. Толщина металла – 3-4 мм.

Конструкция и узлы стропильной системы отображены на фото ниже.

Прочность соединения зависит от качества используемых крепежей и самих конструктивных элементов из дерева. Пиломатериал должен быть хорошо просушен. Влажная древесина дает сильную усадку – существует риск «разрыва» узлов и соединений.

Закладка Постоянная ссылка.

Все узлы каркасного дома | Архитектурный журнал ADCity

В данной статье мы хотим представить вашему вниманию уникальные узлы каркасного дома, разработанные по технологии KarkasDom и классические по технологии «Платформа». Наш богатый опыт и знания в области каркасного домостроения мы применяем не только в проектировании и строительстве качественных каркасных домов, но и в популяризации технологии правильного и качественного строительства каркасных домов в России. Внимательно изучая технологии и нормы каркасного домостроения различных стран, мы улучшаем технологию, разрабатывая уникальные узлы каркасного дома по собственной технологии, лишенные недостатков своих предшественников. Разработка основана на тщательных инженерных расчетах и тестах, и производится специалистами KarkasDom — инженерами и проектировщиками.

Узел: перекрытие первого этажа

Самый первый узел, о котором пойдет речь — это пол. Узел: Перекрытие первого этажа над холодным подполом. Чистовой пол в данной конструкции, может быть выполнен как из доски через вентзазор, так и из любого другого покрытия, также через вент зазор. Монтируется чистовое покрытие пола по контробрешетке, через вентзазор 25-30 мм.

В качестве утеплителя пола используется минеральная каменная вата базальтовых пород. Толщина утеплителя может варьироваться от 150 до 300мм, в зависимости от проекта и пожеланий заказчика. Пароизоляция крепится внутри помещения, по лагам с заходам на стены на 20-30см, сплошным слоем с герметизацией швов. С наружной стороны дома к лагам монтируется ветрозащита и обрешетка, на сваях — сплошным настилом, при ленте можно с небольшим просветом.

 Узел: перекрытие первого этажа и стены первого этажа

Теперь рассмотрим второй узел каркасного дома. Соединение пола и стен первого этажа рис. 2 выполняется таким образом, что предотвращается образование, так называемых «мостиков холода» от лобовой доски. С внешней стороны стены, к стойкам каркаса крепится ОСБ с небольшими зазорами между листами, оставляя расстояние для смещения листов при изменении влажности на улице. ОСБ крепится на винтовые гвозди 60 мм. Между стоек каркаса закладывается враспор утеплитель — минеральная вата, толщиной, предусмотренной проектом. Дополнительный слой утеплителя (если это предусмотрено проектом) укладывается по контробрешетке. Между основным и дополнительным слоем, по стойкам каркаса стены крепится пароизоляция. Такое расположение пароизоляции помогает избежать выпадения конденсата внутри каркасной стены и перекрывает мостики холода.

Пароизоляция стен выполняется с дополнительной проклейкой стыков паро-гидроизоляционной пленки специализированным скотчем. Далее, на контробрешетку монтируются листы влагостойкого ГКЛ, которые выполняют роль предчистовой внутренней отделки. В вентзазор — пространство между ГКЛ и стойками, прокладываются электрокабели, трубы и другие коммуникации. Устройство пола первого этажа мы рассмотрели выше. На первой схеме, приведен узел, по уникальной технологии KarkasDom, на второй схеме — по классической технологии «Платформа» рис. 2.1, её недостаток в том, что на улице находится ладовая доска, и обвязка стены стоит на лагах, что является мостиком холода без дополнительного фасадного утепления. В северных регионах такая технология не очень эффективна ввиду возможного промерзания перекрытия в этих местах — за шкафами и под кроватями в доме.

 Узел: перекрытие второго этажа и стен первого-второго этажа

Третий узел — это перекрытие второго этажа и стен первого-второго этажа. Подробное описание конструктива стен и пола было приведено в описании предыдущих узлов, поэтому не будем повторяться. Подробнее остановимся лишь на устройстве межэтажного перекрытия. Как видно на рисунке ниже, межэтажные лаги рис. 3 опираются на обвязку стены второго этажа. Между лагами враспор укладывается утеплитель, который с обеих сторон защищен пароизоляцией. Снизу к лагам монтируется обрешетка, а затем к ней крепятся листы ГКЛ, которые служат потолком первого этажа. Сверху к лагам, поверх пароизоляции, выпущенной со стен, происходит монтаж пола второго этажа.

Соединение элементов каркаса — перекрытия и стен, выполняется по уникальной, разработанной KarkasDom технологии, гарантирующей максимальное сохранение тепла и отсутствие мостиков холода. На первой схеме, вы видите данный узел, выполненный по технологии KarkasDom, на второй схеме рис. 3.1 узел выполнен по классической технологии «Платформа», его недостатки описаны выше.

Узел: стена мансарды с утепленной крышей

И, последний узел, который мы рассмотрим — стена мансарды с утепленной крышей. Данный узел, также, явлется уникальным и разработан KarkasDom. До укладки стропил на свои места, согласно проекту, все стены под стропилами обшиваются панелями ОСБ, в них делаются запилы, в которые и устанавливаются стропила. Данный метод, опять же, убирает мостики холода, так как не надо вкладывать доски между стропил, чтобы закрыть вату снизу от её выноса птицами и от выдувания тепла и продувания. Далее, как писали выше, стропила по класической технологии врезаются в верхнюю обвязку, обеспечивая надежное соединение и упор. С наружной стороны на стропила укладывается ветрозащита и закрепляется контробрешеткой. Затем, перпендикулярно контробрешетке и стропилам, монтируется обрешетка, которая является основанием для крепления кровельного покрытия. Внутри, между стропил враспор укладывается утеплитель — минеральная базальтовая вата, далее следует пароизоляция и обрешетка, на которую производится монтаж влагостойкого ГКЛ, служащего предчистовой внутренней отделкой.

Данная технология сбора каркасных стен и перекрытия, как на рис. 2 и 3, была переработана и улучшена со скандинавской balloon. Технология или строительство по тетехнологии balloon, как раз использует метод установки лаг на обвязку стен первого этажа, а стены второго висят на ригиле, впиленном в неразрезную стойку высотой 5-6м. Понятно, что дом строить из таких стоек очень опасно и тяжело, потому мы стены сделали составными, упростив сборку, но тем самым ещё и усилили каркас.

Технология пекрёстного утепления была взята от Парок, производителя базальтовой ваты в скандинавии, техкарта KSm01. А также, с сайта Технониколь (для справки, по утеплению крыши они продают больше всех материалов в РФ) и у них это более 7 лет рекомендуется. Тех. карты и пояснения ниже.

Узлы деревянной стены своими руками для постоянного проживания- Советы +Видео

Все конструкции каркасного дома состоят из следующих деталей и элементов — нижняя и верхняя обвязка, вертикальная стойка, укосы, цокольные и межэтажные перекрытия, оконные и дверные проемы. Последовательность сборки и установка деревянного каркасного дома будет зависеть от применяемых инженерных решений.

Наиболее популярными являются так называемые платформенные каркасы. Название их объясняется тем, что перед возведением и установкой стен, на фундаменте в первую очередь сооружается цокольное перекрытие с последующей укладкой чернового пола. Фрагменты и элементы конструкции каркасного дома собирают в рамы на готовой платформе, далее происходит их монтаж и установка к перекрытию поверх установленного чернового пола.

 

После этого операции повторяются, крепятся межэтажные перекрытия, на которые устанавливают стены следующего этажа.

Достоинствами данной конструкции каркасного дома являются отточенная специальная технология и удобство выполнения и монтажа работ. Наличие ровного и гладкого основания существенно облегчает раскладку и последующий монтаж всех элементов, также позволяет производить сборку всех стен каркаса с максимальной точностью и надежным качеством.

Недостатками платформенной конструкции в том, что после укладки и установки листов чернового пола, не рекомендуют допускать его намокания. И в условиях пасмурной и дождливой погоды нужно обязательно предусмотреть защитные меры для перекрытий от дождя.

Еще одним недостатком является ремонт перекрытий каркаса платформенного типа. Стены такого каркаса стоят прямо на балках перекрытия, и это делает затруднительным замену основных балок, без серьезного и продуманного вмешательства в остальные детали и элементы всей конструкции.

Обработка пола антсептическими пропитками

Такая проблема не будет являться актуальной, если все детали и элементы конструкции будут хорошо и качественно обработаны пропитками, а использовать их будут в нормальных условиях влажности. Срок службы цокольного этажа и его конструкций может существенно сократиться из-за плохо проветриваемого подполья, постоянного переувлажнения и плохой биозащите. В связи с такими условиями при строительстве следует обеспечить доступ в подполье и цокольные этажи для периодического технического осмотра конструкций.

Варианты конструкций цокольного перекрытия

Существуют и многие другие типы и варианты конструкции деревянного каркасного дома и его цокольного этажа. Одним из таких является установка перекрытие после монтажа каркаса стен. Балки кладутся поверх горизонтальной стеновой доски каркаса. Такой вариант позволит вам заменять балки перекрытия при любой необходимости.

• Минусом данной схемы является то, что при отсутствии гладкого и ровного основания сборка стен всего каркаса происходит в усложненных условиях. Кроме того будет затруднительно осуществить подрезку плит и утеплителя чернового пола в районе стыков перекрытия и стен.
• Второй вариант цокольного перекрытия заключается в том, что установка идет в виде отдельного собранного короба внутри всего периметра стен. Благодаря этому конструкция стены каркасного дома и ее перекрытия будут абсолютно независимыми друг от друга. Такая конструкция будет возможной, если фундамент каркасного дома достаточно большой. Именно этот вариант позволит сдвинуть стены дома к наружному краю, а на внутренней части установить балки для перекрытия.

Установка стен сбоку с платформы фундамента

Такой способ интересен тем, что при лучшей ремонтопригодности он отлично сохраняет все преимущества платформы. На фундаменте первоначально возводят короб перекрытия, а после все стены собирают уже на нем. Главное отличие в том, что после окончательной сборки, стены приставляются сбоку друг к другу, а не ставятся непосредственно на перекрытие. Минусом данной конструкции будет являться использование более широкой фундаментальной ленты по сравнению с вариантами, которые мы рассматривали ранее. Это приведет к увеличению расходов всех материалов на фундамент и возрастание его стоимости.

Возводить каркасные дома возможно практически на любом виде фундамента. Самое распространенное решение предполагает применение столбчатого или свайного фундамента. В данном случае вершины всех столбов объединяют специальным толстым обвязочным брусом, на котором крепят каркас. Перед установкой каркаса по фундаменту крепят слой рулонной гидроизоляции.

Типы соединительных элементов и узлы каркасного дома

При строительстве и ремонте часто приходится соединять элементы и детали в узлы и специальные конструкции. Соединения деревянных элементов и деталей конструкций принято называть посадками.

Соединения в деревянных конструкциях можно определить пятью типами посадок: напряженные, плотные, скользящие, свободные и очень свободные посадки.

Узлы соединений каркасного дома

Узлы — это части деревянных конструкций в местах соединения элементов и деталей. Соединения конструкций из дерева можно разделить на следующие типы: торцевые и боковые, угловые и Т-образные, крестовидные и L-образные, а также ящичные угловые соединения.

Столярные соединения могут иметь более 200 вариантов. Мы рассмотрим только те соединения, которые используют в работе столяры и плотники.

Торцевое соединение деталей — это соединение элементов и деталей по длине, когда один из элементов является продолжением другого. Данные соединения могут быть гладкими, зубчатыми и с шипами. Дополнительно их можно закрепить клеем, шурупами либо специальными накладками.

Торцевые соединения горизонтального типа выдерживают огромные нагрузки на сжатие, загиб и растяжение.

Все пиломатериалы принято наращивать в длину, таким образом, образуя на их концах вертикальные и горизонтальные зубчатые соединения. Данные соединения не испытывают давления в течение всего рабочего процесса склеивания.

Соединение пиломатериала. Виды шипов

Соединения для деревянных конструкций выполняют тщательно и надежно, в соответствии с тремя основными классами точности.

Первый класс предназначается для специального измерительного инструмента повышенного качества, второй класс — идет для изделий и деталей мебельного производства, а третий — идет для строительных деталей, инвентаря для сельского хозяйства и прочее.

Боковые соединения кромкой, несколькими досками или рейками называют сплачиванием. Данные соединения используют в конструкциях полов, дверей, ворот и т. д. При обшивке стен и потолков каркасного дома, верхние доски будут перекрывать нижние на 1/4 их ширины. Наружные стены обычно обшивают внахлест горизонтальными уложенными досками. Верхняя доска должна перекрывать нижнюю на 1/4 ее ширины, это обеспечит отвод атмосферных осадков.

Соединение концов детали со средней частью другой детали образует Т-образное соединение. Данное соединение имеет огромное число вариантов крепления. Такие соединения (обычно их называют вязки) используют при сопряжении лаг всех перекрытий и межкомнатных перегородок с обвязкой каркасного дома.

Соединение элементов и деталей под прямым либо косым углом называется крестовидное соединение. Данное соединение имеет один или несколько пазов. Крестообразные соединения принято использовать в конструкциях фермерских крыш.

 

Соединения для конструкции крыши

Обзор Конструкции каркасного дома: Узлы деревянной стены своими руками для постоянного проживания

Теория каркасного строительства

Состав основных элементов каркасного дома

Возведение домов всегда начинается с подготовительных действий:

• анализа участка – строения почвы и особенностей поведения грунта;
• проектирования здания – фундамента, расчёта самих конструкций, составляющих элементы будущего дома;
• формирование необходимой документации – чертежей, технологических карт;
• согласования бумаг перед началом строительства в разрешающих органах.

Основная особенность каркасного домостроительства заключается в использовании для основы элементов стен и перекрытий – бруса и металлопрофиля. В качестве наполнения – разные утеплители (минвата, пенопласт), которые закрываются изнутри и снаружи различными панелями – деревянными, металлическими, пластиковыми или комбинированными. Конструкция постепенно монтируется на фундаменте и параллельно обшивается – с внутренней стороны и с внешней. Это позволяет возводить здания небольшим бригадам рабочих – от двух человек, а также не использовать строительную технику – всё делается вручную.

Пример двухэтажного дома 6х6

В результате владелец может получить уникальное строение с необходимыми ему свойствами, что зависит от назначения здания, местного климата и финансовых возможностей.

Плюсы и минусы каркасных домов

В большинстве стран мира каркасное строительство становится всё более популярным с каждым годом. Тому есть несколько причин:

• общая стоимость квадратного метра – самая низкая среди всех прочих способов строительства. Дешевле только картонные дома или палатки;
• универсальность: возможность адаптировать постройку под жаркий и холодный климат, а также возводить простые хозяйственные домики;
• простота обслуживания – не требуется частое обновление фасадов, а ремонт производится так же легко, как и возведение;
• высокая скорость строительства – даже небольшая бригада из 2-4 человек может создать стандартный дом за 3-6 месяцев;
• малая теплоёмкость стен и горизонтальных перегородок – упрощает процесс отопления, себестоимость которого будет минимальной;
• неплохая звукоизоляция – при условии применения надлежащих материалов для утепления;
• каркасные дома самые безопасные – это касается и экологии, и сейсмоустойчивости. Постройки способны выдержать подземные толчки до 8-9 баллов.

Отдельно следует уточнить, что при необходимости можно возвести такой дом, который можно быстро разобрать, перевезти на новое место и снова собрать. Такую мобильность обеспечивает только каркасная и каркасно-модульная схемы строительства.

Но есть и отрицательные моменты:

Для снижения гулкости всей конструкции придётся закладывать в стены тяжёлые виды утеплителей – для дачи это не очень актуально, но дом, который предназначен для постоянного проживания, потребует это сделать.

Надёжный каркасный дом можно возвести лишь после скрупулёзных расчётов. Без соответствующего образования составить правильные чертежи очень трудно, поэтому рекомендуется обращаться к профессионалам. Это потребует выделить часть бюджета для заказа проектной документации, но зато даст гарантию, что дом не развалится через год-два.

Внешняя и внутренняя отделка

Так как брусовой каркас обшивается в конце плитами ОСБ, которые не только выглядят не эстетично, но и разрушаются под действием влаги, стены необходимо защищать внешней отделкой. Видов отделки для каркасных построек огромное количество. Это может быть покраска, штукатурка, панели ПВХ, сайдинг. Подробнее читайте тут.Из натуральных деревянных материалов можно выделить блок-хаус, который придает каркасному зданию вид дома из бруса. Не стоит забывать и более дешевую вагонку, которая после обработки современными материалами приобретает декоративный вид и прочность.

Каркасный дом с отделкой блок хаусом

Внешняя отделка также может создавать дополнительную воздушную прослойку, например при использовании вентилируемых фасадов. Однако такой тип отделки будет на порядок дороже штукатурки.

Внутренняя отделка также может быть разнообразной – от обоев до декоративной штукатурки. Причем ровная поверхность плиты ОСБ позволяет гораздо легче выполнять работы с гипсокартоном. О вариантах внутренней отделки читайте здесь.

Шаг № 5 Стены и проемы каркасного дома

Стены каркасного дома состоят из лежней стоек укосин и ригелей. Расстояние между стоек выбирается исходя из размера используемого утеплителя (обычно 58-59 см.) или при использовании плитного материала ЦСП ОСП или/и ИЗОПЛАТ ( если дом более 2-х этажей, стоит прибегнуть к расчетам).

Стена каркасного дома

Углы формируются из трех стояк, его еще называют «теплый угол». В отличии от бруса, часть объема занимает утеплитель, а как известно теплосопротивление древесины хуже. Поэтому в каркасных домах и применяют в углах не брус, а конструкцию из стояк.

Конструкция углов в каркасном доме

Проемы в каркасных домах также могут отличатся. Первый вариант общий ригель по всей длине стены. В этом случаи в местах оконных и дверных проемов нет необходимости обустраивать дополнительный ригель, к тому же он равномерно распределяет нагрузку по стойкам.

Общий ригель каркасной стены

Второй предполагает отдельный ригель над каждым проемом, причем стойки в таких проемах должны быть сдвоенные.

Проем с отдельным ригелем

Сборку стен каркасного дома начинают с длинных стен, а точнее которые будут располагаются от края до края дома. Это обусловлено очередностью их подъема. Длинные стены можно разделить на секции для удобства подъема ( по опыту минимум один человек на 3 метра стены ). По проекту напиливаются все стойки стен, лежни, ригели, стойки под оконные и дверные проемы. Стены собирают таким образом чтобы при подъеме она сразу встала на свое место. Укосины выпиливаются после измерений диагоналей. Существует две основные технологии установки укосин:

• укосина выпиливается во все стойки и в верхний и нижний лежень;
• укосина выпиливается во все стойки и встает в распор между верхним и нижним лежнем;

Если используется доска естественной влажности то лучше применить первый способ.

После сборки и установки стен их надо выровнять и закрепить. Поверх стен с перехлестом стыков укладывается обвязка стен — это доска уложенная плашмя.

Варианты отделки каркасных стен внутри

Каркасные стены могут облицовываться по-разному не только снаружи, но и внутри. Приведем примеры отделки:

• Можно отделать дом снаружи с помощью гипсокартона. Он позволяет скрыть неровность стен и все коммуникации, которые есть в доме. Помимо этого, он очень прост в монтаже;

• Плиты ОСБ – микс тканевого волокна и стружки дерева. Они склеены между собой специальным клеем на основе смолы. Данный материал стойко держит удары и устойчив к воздействию влаги;

• Панели из дерева – недорогой отделочный материал. Он прочен, надежен и прост в монтаже. Его цена не слишком высокая, а декоративные свойства – наоборот;

• Обои — можно выбрать наиболее подходящий вид обоев и их расцветку. Но они сильно подвержены воздействию влаги, тепла и прямых солнечных лучей;

• Декоративная штукатурка – легко скрывает все неровности черновой отделки. Ее весьма просто монтировать. К тому же штукатурка не впитывает посторонние запахи и устойчива к воде. Обычно ее используют для отделки кухни;

• Кафельная плитка применяется для отделки кухонь и санузлов. Она прочна и выдерживает большие нагрузки. Но пол для ее укладки и стены должны быть идеально ровными, чтобы положить керамику ровно;

• Вагонка из дерева – применяется не только снаружи, но и внутри. Она экологична, долговечна и не требует особого монтажа. Вагонка очень хорошо скрывает посторонние звуки и сохраняет тепло. Спустя определенное время ее нужно обрабатывать особым раствором и она очень дорогая;

• Пластиковые плиты идеально подойдут для облицовки ванной и туалета. Ведь они хорошо переносят излишнюю влагу и пар. Такая отделка недорогая и не требует особого ухода.

На самом деле все виды облицовки могут использоваться в одном каркасном доме. Ведь для каждой комнаты подойдет свой вид отделки.

Как построить стены каркасного дома своими руками: пошаговая инструкция

Объяснить технологию строительства стен каркасного дома на словах достаточно сложно, а потому предлагаем вашему вниманию пошаговую инструкцию с фотоиллюстрациями.

Иллюстрация
Описание действия

Для начала из досок, размером 50×150 мм или 50×200 мм готовим стойки для будущих стен. Их количество определяется индивидуально, однако слишком редко устанавливать стойки не стоит. Оптимальным будет расстояние между ними 60-80 см.

Укладываем верхнюю и нижнюю обвязку стен прямо на полу, отметив на них предварительно точки стыка со стойками, которые и располагаются между ними

Важно сразу разметить, где будут находиться окна, двери. Таким образом, на полу получается ещё не скрепленная стена.

Далее скрепляем стойки между собой, а также с верхней и нижней обвязкой при помощи гвоздей

Обязательно нужно проверить диагонали – они должны сойтись. В противном случае стена будет кривой.

Пропиливаем пазы в досках на глубину 50 мм и вставляем в них укосины. Они придадут прочность стенам. Обычно укосины устанавливаются под углом в 45° по отношению к обвязкам.

Примерно так должны выглядеть стены, которые уже готовы к установке
Обратите внимание на стрелки – ими показано, как сделаны окна и двери на будущих стенах каркасного дома. Такие каркасы стен длиной 6 м вполне могут поднять 3 человека.

Поднимая готовые конструкции по очереди, крепим их при помощи временных укосин, которые не дадут каркасу развалиться до основного крепежа
Следует понимать, что доски должны быть сухими, в противном случае поднимать их будет тяжело, а впоследствии каркас начнёт гнить.

Последний этап – крепим нижнюю обвязку стены к обвязке фундамента при помощи гвоздей, предварительно их выровняв. Также скрепляем между собой и каркасы стен. После этого можно быть уверенным, что весь каркас не развалится.

По такому же принципу собираются внутренние стены. По полу делается разметка и повторяются те же действия, которые производились при сборке каркаса наружных стенок. Собранные каркасы поднимаются и крепятся к обвязке фундамента и боковым стенам.

Утепление стен: как оно производится, материалы, технология

После сборки каркаса он обшивается снаружи гидровлагонепроницаемой плёнкой и декоративным материалом. Это может быть имитация бруса, вагонка, сайдинг – всё зависит от пожеланий хозяина. Далее работы производятся изнутри. В полости, оставшиеся между стойками, забиваем утеплитель, в качестве которого прекрасно подойдёт минеральная вата, которая имеет невысокую стоимость. Необходимо это делать так, чтобы не оставалось пустот. Для дополнительного утепления можно набить ещё ряды поперечных реек, между которыми также забивается утеплитель. Следующим слоем стена закрывается пароизоляционной плёнкой, поверх которой набивается ОСП. Теперь можно закрыть стену гипсокартонной плитой. Как должна выглядеть стена в разрезе, можно увидеть на рисунке ниже

Стена каркасного дома в разрезе – можно увидеть все слои «сэндвича»

Советы

Нежелательно экономить на досках, потому что пиломатериал естественной влажности, не обструганный, крайне плох. Серьезные строители даже считают, что он вовсе не подходит. И такое мнение вполне обосновано — были случаи, когда сырой материал приводил к появлению плесени. Это вынуждало снимать пароизоляцию, обрабатывать все подряд антисептиком и долго ждать полного высыхания. Что касается сечения, минимальным габаритом для каркасной стены является 15х4 см.

Внутренний паровой барьер нужно подстилать под черновой пол, чтобы утеплитель не был открыт внутри. Это приведет к тому, что при первом же сильном морозе возникнут конденсат и иней, постепенно они будут разрастаться. Так как большинство видов теплозащиты выпускаются шириной 0,6 м, желательно стойки для их крепления делать на сантиметр ближе. Тогда крепление будет идеально прочным и надежным. Под гипсокартоном внутри каркаса рекомендуется размещать жесткие плиты, хотя бы ДСП, а в идеале ориентированную или цементно-стружечную конструкцию.

Еще больше инфрмации о “пироге” стен каркасного дома смотрите далее.

Строительство своими руками

При строительстве эко дом важным критерием является его расположение, так как необходимо по максимуму использовать энергию солнца, как для отопления всех помещений, так и для нагрева горячей воды и это необходимо учитывать при самостоятельном проектировании дома. Правильно расположенный относительно юга дом, позволит использовать максимальное количество солнечной энергии, тем самым, уменьшая нагрузку на имеющиеся инженерные системы.

Выбор места

При выборе места расположения эко дома и его правильного размещения на земельном участке, очень важно знать, что эко дом не должен быть затенён с восточной стороны, а в особенности с южной и западной, так как от этого полностью зависит эффективность эко дома. После правильного выбора места для возведения эко дома, приступают к непосредственному строительству корпуса своими руками

Основными составляющими корпуса эко дома, является его долговечность, хорошая теплоизоляция, а также отличная механическая прочность. По всему периметру экодома устанавливаются специальные буферные зоны, которые способны обеспечить ему дополнительную защиту по сохранности тепла. К корпусу экодома, впоследствии можно пристроить как летнюю веранду, так и мастерскую либо же гараж

После правильного выбора места для возведения эко дома, приступают к непосредственному строительству корпуса своими руками. Основными составляющими корпуса эко дома, является его долговечность, хорошая теплоизоляция, а также отличная механическая прочность. По всему периметру экодома устанавливаются специальные буферные зоны, которые способны обеспечить ему дополнительную защиту по сохранности тепла. К корпусу экодома, впоследствии можно пристроить как летнюю веранду, так и мастерскую либо же гараж.

Теплоизоляция эко дома

При строительстве эко дома своими руками, повышенное внимание уделяется так называемым «мостикам холода», где возможно проникновение в дом холода с улицы. В северный регионах, следует предусмотреть при строительстве эко дома, создание дополнительной термической маски, по всему периметру дома

Термическая маска сооружается из более тяжёлых строительных материалов. Днём такая маска способна эффективно накапливать солнечное тепло, а ночью эффективно сохранять его.

Если эко дом возводиться по каркасной технологии, то его внешний периметр, как правило, делают из лёгких естественных материалов, таких например как солома. В данном случае в доме устанавливают систему, которая является активным аккумулятором тепла. В качестве такой системы, может выступать как обычный обогреватель, так и дымоход открытого типа.

Фундамент

Как и все строения, эко дом также имеет фундаментальное основание. В зависимости от типа грунта, на котором возводиться строение, а также глубины подземных вод и режимов паводка, при возведении эко дома может быть использованы следующие типы фундаментов: ленточный, столбчатый, либо же различные мелкоблочные типы фундаментов. По периметру всего фундамента в обязательном порядке следует устроить надёжную дренажную систему.

Стены и облицовка

Стены эко дома являются многослойными и имеют до четырёх слоёв. Первый слой состоит, как правило, из побелки, обоев либо же краски. Второй слой, состоит из штукатурки, а также пароизоляции и несущей стены. Третий слой содержит утеплитель, в качестве которого часто применяется солома. Четвёртым слоем выступает вентилируемый зазор и облицовочный материал фасада. Для того чтобы в дальнейшем предусмотреть расслоение стен эко дома, необходимо использовать специальные стяжки в процессе возведения его стен.

Облицовка стен эко дома, чаще всего выполнена из дерева, декоративного кирпича либо же штукатурки и может быть сделана своими руками. Главным критерием при выборе облицовочного материала для эко дома, является его повышенная стойкость к различным атмосферным осадкам.

Роль многослойности

Стены обычного каркасного дома представляют собой настоящий пирог с несколькими необходимыми слоями. Именно в многослойности конструкции и кроется секрет теплоты стен. Между слоями существует дополнительная воздушная подушка, которая помогает утеплителю сохранять тепло в доме. Какие же слои имеются в стене каркасного дома?

Схема каркасной стены

1. Внешняя отделка. Это самый крайний слой, который представлен материалом для внешней отделки фасадов. Это может быть штукатурка, навесные конструкции, сайдинг или другие плиты ПВХ, это может быть деревянная отделка – блок хаус или вагонка. Выбор материала для внешней отделки зависит в первую очередь от предпочтений хозяина и его финансовых возможностей. Внешняя отделка в каркасном доме может крепиться к плитам ОСБ или фиксироваться на дополнительно установленный каркас. В первую очередь это касается панелей, которые при креплении на каркас также дополнительно создают свободное пространство между стеной дома и внешней отделкой. Вентилируемые фасады относятся к этому типу отделки. Свободное пространство улучшает теплозащиту дома, создает дополнительный заслон от ветра.
2. Плиты ОСБ выполняют двойную роль. Во-первых, они являются основой для внешней отделки, а во-вторых – это дополнительный каркас. Плита закрывает мягкие составляющие от внешнего механического воздействия.
3. Третий слой каркасной стены – это гидроизоляция. Гидроизоляция представлена двумя видами. Это может быть пленка или более современная мембрана. Мембрана отличается от пленки тем, что она «дышит». Она пропускает воздух, выводит пар, образовавшийся внутри стен, но не позволяет влаге приникнуть внутрь стены из внешнего мира.
4. Утеплитель является самым главным и основным элементом конструкции каркасной стены. От утеплителя зависит и толщина всей конструкции. При этом при выборе бруса для строительства каркаса, уже в период подготовки, необходимо определиться с толщиной утеплителя. Чем больше этот параметр – тем крупнее сечение бруса необходимо выбирать. Надо помнить о том, что утеплитель должен плотно прилегать к стойкам каркаса, и если вы выбрали утеплитель толщиной 15 см, то брус также должен иметь сторону 15 см. В некоторых районах предпочтительнее использовать утеплитель 18 см, значит, и брус следует выбирать аналогичной толщины. На 90% итоговая размер стены будет зависеть от утеплителя.
5. Со стороны дома к утеплителю прилегает пароизоляционная мембрана, которая имеет две поверхности. Одна поверхность является гидроизоляционной мембраной, а вторая выводящей лишнюю влагу из стены. Пароизоляционная пленка и гидроизоляционная пленка должны плотно прилегать с двух сторон к утеплителю. Пленки фиксируются на балки, а места, в которых различные куски сходятся, тщательно соединяют специальным скотчем. Соединение внахлест составляет около 15 см.
6. С внутренней стороны дома к мембране присоединяются плиты ОСБ, фиксируясь к брусу каркаса. Это основа для внутренней отделки.
7. Внутренняя отделка чаще всего представлена гипсокартоном, который выравнивает стену каркасного дома в местах стыков плит ОСБ, и отделочных материалов – обоев, вагонки, декоративной штукатурки и пр. Внутренняя отделка – это последний слой стены в доме.

Такая многослойная конструкция каркасной стены позволяет формировать стену своими руками, и при этом обеспечивает ее тепло и небольшую толщину.

Сопротивление теплопроводности каркасной стены

Cтены каркасного дома: выбор материалов

Только хорошо продуманный и тщательно осуществленный инженерный расчет может быть основополагающим в процессе выбора материалов для возведения стен.

Обсудим различные варианты возведения стен каркасных строений при выборе той или иной используемой технологии.

Каркасно-щитовые дома: толщина стен

Использование каркасно-щитового метода строительства домов считается одним из активно востребуемых. Это несложно объяснить: они обладают великолепными эксплуатационными качествами. Сама конструкция является довольно простой, дом строится довольно быстро, нет нужды нанимать специальную технику, не требуется большого количества рабочих.

Такой метод великолепно подойдет и для строительства маленького домика на дачном участке, и для возведения капитального жилого строения для постоянного, всесезонного проживаня.

Толщина стены этих домов варьирует в диапазоне от 140 д 160 мм – это не считая толщины отделочных материалов, как внутренних, так и наружных.

Тем, кто сомневается в способности каркасных домов надежно удерживать тепло, нужно знать, что стена каркасного дома толщиной 160 мм соответствует кирпичной кладке в два метра.

Каркасно-обшивные дома: толщина стен

Данный метод возведения жилья предполагает к несущей конструкции основы из брусьев дополнительно использовать для обшивки каркаса 25 мм доски, плиты OSB или ДСП толщиной 16-18 мм. Все полости внутри конструкции закладывают утеплителем.

В таких конструкциях все важные размеры несущей стены рассчитываются с учетом рабочего коэффициента утеплителя и несущих нагрузок всей конструкции.

Для домов круглосезонного проживания толщина стен вместе с наружной и внутренней обшивкой колеблется от 182 до 200 мм.

Снаружи и изнутри конструкции таких стен обычно обшивают самыми разными отделочными материалами.

Для внутренней обивки применяют деревянную вагонку или гипсокартон, снаружи обделывают блок-хаусом, сайдингом или другими материалами. Между основной стеной и навесным фасадом для дополнительного утепления также может использоваться теплоизоляционный материал.

Каркасно-засыпные дома: толщина стен

Данную технологию для возведения домов сегодня используют нечасто. В основном ее используют для возведения различных хозяйственных построек. Для строительства жилых домов эта схема продолжает оставаться наиболее экономичной среди прочих.

Утеплителем в подобном способе строительства может выступать шлак, опилки и керамзит. Самый современный его вариант – сыпучий негорючий целлюлозный наполнитель. Такие каркасы часто обшивают горбылем, затем применяют материалы для внутренней отделки и фасадные.

Толщина стен в таких конструкциях может составлять от 150 до 200 мм, не считая толщины утеплителя и отделки.

Дома из сип-панелей: толщина каркасной стены

Особая специфика данного метода заключается в использовании одноименных панелей. Изготавливаются они промышленным способом, их толщина может колебаться от 50 до 200 мм. Конкретный показатель зависит от выбранного проекта.

Отдельный плюс данного применения данного метода строительства состоит в том, что возведение происходит довольно быстро. Такой дом вполне под силу построить собственными силами. Главное: знать порядок и очередность всех манипуляций, и строго им следовать. Возведенный по всем правилам, такой дом будет верой и правдой служить много лет. Жить в нем будет вполне комфортно и удобно.

В климатических условиях России каркасные дома могут строиться в двух вариантах, несколько отличающихся по своему назначению. Это летний дом и дом для круглогодичного проживания. Последний представляет собой, конечно, более солидную конструкцию, для обустройства которой используются различные эффективные изоляционные материалы.

Основные правила монтажа

Как и у любого другого строительного процесса, установка обвязки требует соблюдение правил и технологии. Рассмотрим, как производится обвязка у каркасного дома.

Нижняя обвязка

Если ваш фундамент идеален, геометрия выверена и поправлена, приступаем к нижней обвязке.

1. Укладываем слой гидроизоляции. Для этого обязательно необходимо приклеить рубероид к поверхности фундамента. Используем мастику. Также хорошо зарекомендовал себя пенополистирол, который наносится непосредственно на фундамент.
2. Обвязка может производиться двумя способами. В первом случае, начинаем собирать обвязку с угла и двигаемся по кругу. Во втором случае, устанавливаем доски обвязки по двум противоположным длинным стенам дома, а обвязку по коротким стенам располагаем между обвязкой длинных. Второй способ более предпочтителен, так как такая обвязка считается более крепкой.
3. Иногда требуется соединять доски в углах выборкой, когда снимается часть доски или бруса, чтобы получился паз. Такие пазы должны быть выверены по длине и по горизонтали, только так они смогут обеспечить надежную фиксацию.
4. Для соединения досок и брусок обвязки, используются гвозди, саморезы и металлические уголки (особенно в углах). Анкерные болты фиксируют доски гайками. Если стена очень короткая, она в любом случае должна иметь минимум 2 болта.
5. Все доски обвязки должны быть соединены между собой и фундаментом. Не должно быть элементов, которые не соединены со всеми другими частями обвязки.
6. После установки конструкции, ее еще раз проверяют на ровность. Если все хорошо, устанавливают стойки и возводят стены каркасного дома. О возведении стен можно прочитать тут.

Угловое крепление должно быть выполнено очень надежно

Верхняя обвязка

Верхняя обвязка начинает собираться после того, как собраны все стены каркасного дома. Она скрепляет все стены между собой, причем не только внешние, но и внутренние. Это значит, что даже внутренние перегородки должны быть готовы к началу верхней обвязки. Особенно это касается несущих внутренних стен.

Как видно на фото, верхний обвязочный брус является основой для балок перекрытия

Верхняя обвязка придает дополнительную прочность каркасу и равномерно распределяет давление с кровли на стены дома. Она выполняется также с помощью бруса или доски. Связка верхней части дома осуществляется практически также, как и нижняя обвязка. Чаще всего доска укладывается внахлест с соседней стеной, и фиксируется доска минимум 5 гвоздями по всей длине доски в шахматном порядке.

Способы крепления бруса при обвязке

Если у вас появилась щель между стеной и обвязкой, можно использовать джутовую ленту. Она обеспечит отсутствие мостика холода. После окончания работ по устройству верхней обвязки, вновь проверяем геометрию. Так как на верхней обвязке будут проходить элементы кровли, огрехи здесь не допустимы.

Ответы экспертов

Толщина стен такого дома будет зависеть от того, в каком регионе проводится строительство, и будет здания использоваться для временного или постоянного проживания. В таблице ниже приведена расчетная толщина утеплителя (минеральной ваты) для комфортного проживания.

Город	Толщина минваты в мм	Город	Толщина минваты в мм	Город	Толщина минваты в мм
Архангельск	220	Киров	210	Рязань	190
Астрахань	160	Кострома	200	Самара	200
Анадырь	290	Краснодар	140	Санкт-Петербург	190
Барнаул	210	Красноярск	210	Саранск	190
Белгород	170	Курган	210	Саратов	180
Благовещенск	230	Курск	180	Салехард	280
Брянск	190	Кызыл	240	Смоленск	190
Волгоград	160	Липецк	180	Ставрополь	150
Вологда	210	Магадан	250	Сыктывкар	220
Воронеж	180	Махачкала	130	Тамбов	180
Владимир	200	Москва	190	Тверь	200
Владивосток	190	Мурманск 220	220	Томск	230
Владикавказ	150	Нальчик 150	150	Тула	190
Грозный	150	Нижний	200	Тюмень	210
Екатеринбург	210	Новгород	190	Ульяновск	190
Иваново	200	Новосибирск	220	Улан-Удэ	230
Игарка	290	Омск	210	Уфа	200
Иркутск	220	Оренбург	190	Хабаровск	220
Ижевск	210	Орел	190	Чебоксары	200
Йошкар-Ола	210	Пенза	190	Челябинск	200
Казань	200	Пермь	210	Чита	240
Калининград	170	Петрозаводск	210	Элиста	160
Калуга	190	Петропавловск-Камчатский	190	Южно-Сахалинск	210
Кемерово	220	Псков	190	Якутск	290
		Ростов-на-Дону	160	Ярославль 200.	200

Для умеренного климата, чтобы создать в доме оптимальные условия проживания, толщина брусьев должна быть не меньше 200 мм.

Как собрать

На углах, брусья между собой соединяют вполдерева или в лапу и фиксируют при помощи нагелей. Для усиления конструкции, могут использоваться металлические уголки.

Как поднять одному

Если вы монтируете стену на земле, то после ее создания, надо будет поднять конструкцию. Обшитая стена имеет высокую парусность поэтому, лучше всего поднимать только каркас, а уже потом проводить его обшивку.

При подъеме стены, надо рассчитывать, чтобы на одного человека приходилось 2-3 метра, все зависит от сечения используемых материалов.

Для облегчения работы, можно использовать лебедку, манипулятор, кран или сделать подъемник самостоятельно, тогда справиться можно будет и одному, но лучше всего пригласить помощника, так будет быстрее и безопаснее.

Необходимые материалы и инструменты

Чтобы работа протекала быстро, вам необходимо заранее подготовить все инструменты и материалы, которые вам понадобятся для произведения обвязки.

1. Брус или доска. Чаще всего используются доска размерами: 38х100 или 38х140. Брус берут размером 100х100, 120х120, 150х150.
2. Рубероид для гидроизоляции или другой подходящий материал.
3. Крепеж. Это могут быть гвозди (чаще всего 50, 100, 150), саморезы (50 или 100).
4. Строительный треугольник или лазер для проверки геометрии.
5. Огнебиозащита, если доски не были обработаны заранее.

Кроме этого, вам может понадобиться помощник. Полезная информация о строительстве каркасного дома своими руками находится здесь.

Экспертное мнение от СК «Свой Дом»

Чтобы построить каркасный дом по классической канадской технологии, необязательно быть мастером на все руки. Многочисленные строительные компании предлагают сделать это быстро, качественно и недорого (в их числе и СК «Свой дом»). И все же хозяевам полезно знать устройство своего жилища, хотя бы основных соединений. Проведем краткий экскурс во внутренности каркасника.

Узлы — ключевые места строения, которые должны быть собраны точно в соответствии с технологией. Только тогда они будут выполнять отведенную им роль. Назовем важнейшие.

Узел нижней обвязки

Нижняя обвязка распределяет нагрузку между несущими элементами и фиксирует всю постройку.

Конструкционно это место стыка обвязочных брусьев на углах и крепление к фундаменту. Если его выполнить небрежно или некачественно, со временем фиксация брусьев ослабнет, и дом начнет двигаться по фундаменту.

Узел нижней обвязки делается одним из методов: в “полдерева”, в лапу, «ласточкин хвост» и «коренной шип». Два последних варианта – самые теплые и герметичные. Соединение обвязки должно лежать на рубероиде.

Обвязка вполдерева — популярное соединение с неплохими показателями

«Ласточкин хвост» — эффективное соединение с малыми теплопотерями

Между собой брусья фиксируются:

• анкером, который крепит их к фундаменту,
• гвоздями,
• нагелем.

Соединение брусьев нижней обвязки нагелем

Углы

О способах их стыковки постоянно ведутся споры. В основном, обсуждается крепление перпендикулярных досок. Рабочих вариантов несколько — уголками, нагелями, шпильками, саморезами, гвоздями, болтами и др. — преимущество какого-то одного из них не доказано. Поэтому будем считать, что все равнозначны. Вид крепления выбирается в зависимости от поставленных задач.

Соединение деталей каркаса усиленным стальным уголком

Балки перекрытия

Балки перекрытия должны быть жесткими и прочными, не прогибаться, хорошо выдерживать нагрузку. Их размер и количество зависит от предполагаемой нагрузки и рассчитывается инженерами СК «Свой дом».

Балки перекрытия крепятся одним из способов:

1. При обустройстве нежилых чердаков используют перфорированные кронштейны или стальные поддерживающие уголки.

   
   Крепление балок перфорированными кронштейнами и стальными уголками

2. При возведении второго этажа балки крепят врубкой «шип-паз» или вполдерева с использованием нагеля для лучшего соединения.

   
   Крепление балок «шип-паз» и вполдерева

Вертикальные стойки

Это «подставки» для верхнего этажа или крыши. На количестве вертикальных стоек лучше не экономить. Если их меньше, чем предусмотрено проектными чертежами, то однажды они не выдержат и подломятся. Потеряв опору, рухнет верхний этаж и кровля. Последствия легко представить.

Сначала ставят угловые стойки. Если брусья нижней обвязки соединены в углах гвоздями или анкером, то угловые стойки фиксируют усиленными стальными уголками.

При фиксации брусьев нагелем нанизывают угловые стойки на вертикальные выпуски нагеля, предварительно просверлив в нижнем торце углубления нужного диаметра. Стойки закрепляют укосинами.

Способы крепления угловых стоек: усиленными уголками, нагелем

Боковые стойки крепятся методом врубки (полной или на полбруса) или оцинкованными уголками.

Варианты крепления вертикальных стоек каркаса к брусу нижней и верхней обвязки

Узел верхней обвязки

Монтируется аналогично нижнему «собрату». Скрепляется в углах и соединяется с вертикальными стойками.

Соединение бруса верхней обвязки гвоздями и нагелем

Добавочные узлы, или ребра жесткости (укосины)

Своим присутствием укосины увеличивают прочность конструкции. Одновременно нарастает общая выносливость здания. Так, можно смело добавить мебели на второй этаж или использовать чердак как полноценный склад.

Укосины в каркасном доме

Установка постоянных укосин

Крыша

Собирается на финальном этапе строительства. Ее прочность зависит от правильности установки лагов и количества снега, которое она может удержать. В регионах со снежными зимами кровлю делают более прочной.

Монтаж стропильной системы кровли 

Мы поведали об основных узлах каркасного жилья. За рамками статьи осталось множество нюансов, которые знают и учитывают в работе профессиональные строители. Не думайте, что расходы на оплату их услуг — необоснованные траты. С их помощью вы будете знать, что дом построен точно, как предписывает канадская методика, он не рухнет через 10–15 лет, но без проблем прослужит больше века.

Новая технология строительства, подходящая для каркасных перегородок с заполнением стен с раздвижными узлами и большими проемами: результаты испытаний

https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.119644Получить права и содержание

Основные моменты

•

A новое решение для перегородок, подходящее для больших образцов заполняющей рамы с отверстиями.

•

Решена проблема установки больших проемов в стене с перегородками.

•

Новая стена показала заметную пластичность, низкий уровень повреждений и простую конструкцию.

Реферат

Поскольку большие повреждения стен означают высокие затраты на ремонт после землетрясения, в последние годы все большее число ученых начали уделять внимание уязвимости стен с каркасным заполнением в регионах с высокой сейсмичностью. Традиционные стены с заполнением каркасом обладают низкой пластичностью, высокими характеристиками повреждения при малых уровнях сноса и сильным взаимодействием между каркасом и материалом кладки. Некоторые ученые предложили различные типы перегородок с заполнением стен.Перегородки с заполнением обычно обладают высокой пластичностью, низкими характеристиками повреждений даже при больших значениях сноса и слабым взаимодействием между каркасом и материалом кладки. Кажется, что разделенные стены с заполнением могут решить проблему уязвимости стен с заполнением каркасом. Однако из-за требований к освещению и вентиляции зданий необходимо также учитывать проемы, необходимые для больших дверей и окон, которые могут серьезно мешать горизонтальным и вертикальным перегородкам.Если эта проблема не может быть решена, продвижение и применение стеновых панелей с каркасными перегородками может быть затруднено. Чтобы решить эту проблему, в этой статье в качестве примера используется рама с пролетом 5,4 м и представлены результаты экспериментов в плоскости с использованием традиционной технологии строительства, новой технологии горизонтального разделения и технологии вертикального разделения. Примечательно, что многие авторы предположили, что низкий уровень повреждений разделенной стены в основном связан с количеством разделенных субпанелей, материалом заполнения между стеной и рамой и установкой раздвижных узлов.Однако это исследование также показало, что режим разрушения стены зависел от типа используемого каркаса.

Ключевые слова

Сейсмическое проектирование

Заполняющая рама из кладки

Взаимодействие засыпки и рамы

Крупномасштабные

Раздвижные узлы

Низкие повреждения

Экспериментальные испытания

Технология перегородок

0 Рекомендуемые статьи

© 2020 Elsevier Ltd. Все права защищены.

Рекомендуемые статьи

Цитирующие статьи

Взаимные каркасные (RF) структуры: реальные и исследовательские

Основываясь на предыдущих исследованиях и имея представление о недавно завершенных инновационных примерах RF, я изучал возможности инновационных сложных конфигураций RF на семинарах, проведенных в Школа архитектуры Королевской Датской академии изящных искусств в Копенгагене (KADK). Они были запланированы как интенсивные недельные практические учебные занятия.Студенты сначала познакомились с принципами РФ, после чего были проведены мелкомасштабные исследования, после чего одна из разработанных моделей была выбрана для масштабирования и построения в полном масштабе (Cavanagh 2012). В семинарах участвовали студенты третьего и четвертого курсов, ранее не знакомые с радиочастотными системами.

Стоит отметить, что модели RF в полном объеме были построены за один день. Поэтому было важно использовать простые соединения, которые обеспечивали легкое и быстрое строительство, а также легкую разборку.Для крупномасштабных макетов учащиеся использовали деревянные стропила длиной 1 м квадратного сечения с четырьмя равномерно расположенными предварительно просверленными отверстиями. В нескольких примерах, представленных ниже, были повторно использованы одни и те же деревянные стропила. Они по-прежнему упакованы и ждут своего следующего применения на будущих семинарах.

От малых до крупных

Некоторые мелкие модели представлены на рис. 13. Ясно, что они бывают разного качества как с точки зрения мастерства, так и уровня практичности и возможность развития в крупномасштабную структуру РФ.Однако важно отметить, что мелкомасштабные исследования были направлены, во-первых, на то, чтобы дать студентам возможность узнать о RF на базовом уровне и почувствовать, как они могут быть сформированы, а, во-вторых, дать им возможность разрабатывать новые формы и конфигурации RF.

Фиг.13

a – e Некоторые примеры малых РФ, разработанных в КАДК в период 2008–2012 гг.

Мелкомасштабные модели показали некоторые проблемы использования конструкции: они ясно показали, что возможно, а что нет.Семинары были структурированы таким образом, что обычно после 2 или 3 дней работы с маломасштабными радиочастотными структурами студенты представляли свои работы, и одна из мелкомасштабных моделей выбиралась для масштабирования в полном размере.

Производство в больших масштабах

Модели RF, которые были выбраны для увеличения масштаба, были построены вне помещений на территории KADK. Они выставлялись несколько месяцев, после чего были разобраны, а деревянные стропила были упакованы и сохранены для будущего использования.Первый крупномасштабный RF в серии, построенной на KADK, представляет собой модель RF-конструкции в виде крыльев с двойным изгибом. Его увеличили в масштабе и построили за один день.

Поскольку только часть мелкомасштабной модели была увеличена в масштабе (рис. 14), и во избежание вертикальных опор, были использованы тросы для натяжения двух крыльев и стабилизации конструкции. Крылообразная конструкция представляла собой решетку, образованную четырехчленными одиночными блоками ВЧ. Его длина составляла около 7 м (рис. 15, 16).

Рис. 14

Конструкция крыла, показанная на Рис.15 — увеличенная часть мелкомасштабной модели, показанной на фотографии рис. 13e

. Рис.15 Рис.16

Крыловидный RF в процессе строительства

Поскольку стропила RF были заранее определены и использовались, как указано, конструкция могла достичь только определенной кривизны. Различной кривизны можно было добиться, изменив размеры стропил и размеры отдельных блоков RF и их относительные пропорции. Это очень интересно, потому что конструкция не только имеет необычную форму, но и потому, что изогнутой формы можно добиться, используя прямые деревянные элементы.Это явное преимущество RF, потому что нет необходимости использовать изогнутые элементы: можно получить изогнутые формы, используя прямые элементы.

Легко представить, что крыло RF используется в качестве небольшого укрытия или садовой игровой конструкции.

В одном из других цехов RF, опять же с использованием тех же деревянных стропил, была спроектирована и построена в полном масштабе конструкция RF в виде крыши (рис. 17). При построении конструкция RF была очень жесткой, хотя для создания временных соединений использовались только простые стяжки.Мелкомасштабная модель, в которой была разработана первая идея, представляла собой решетчатую структуру, состоящую из нескольких таких «крыш», соединенных вместе. При дальнейшем развитии можно легко представить конструкцию как единую конструкцию, например, крышу над стеклянным домом или убежище в саду. Кроме того, навес нескольких из этих «крыш» может быть построен, чтобы сформировать сетку и создать крышу над рестораном или домом, для которых требуется четкая функция пролета.

Рис.17

Почти завершенная крыша RF: a вверх полномасштабная модель 4.Диаметром 5 м; б вниз модель САПР

После студенческого семинара был проведен структурный анализ для определения поперечных сил, моментов и прогибов. В настоящее время проводятся дальнейшие исследования для структуры сетки, состоящей из нескольких «RF-крыш», чтобы можно было определить общее поведение сетки (рис. 18, 19).

Рис.18

Исследование прогибов ВЧ кровли

Рис.19

Крыша RF: диаграммы поперечных сил и моментов

В третьем цехе с использованием тех же деревянных стропил была разработана полномасштабная башня RF (рис. 20). Башня вела себя как пружина: она была чрезвычайно гибкой. Это было очень интересно, потому что одни и те же участники с одним и тем же типом соединений создавали совершенно разную структуру. Конечно, можно было бы сделать конструкцию более жесткой, добавив дополнительные стяжки. Укрепляя его и развивая дальше, можно легко представить его как игровую конструкцию на школьной площадке.

Фиг.20 Рис.21

Вариант башни был разработан с использованием деревянных опор с круглым сечением и болтовым соединением для создания RF-конструкции для художественной выставки. Структура высотой около 6 м была построена и выставлена ​​в Центре искусств Кивик на юге Швеции в 2011 году. ^{Footnote 2} Помимо скульптурной функции конструкции, она была призвана вдохновлять и пробуждать идеи для нового использования взаимного кадры (Попович Ларсен Ольга 2012) (рис.21).

Некоторые другие скульптуры РФ, построенные в полном масштабе, представлены на рис. 22.

Рис. 22

Два дальнейших исследования с РФ в полном масштабе

Исследование технологии соединения узлов деревянной конструкции

[1] Минцзюань Хэ ， Фрэнк Л.Свойства жилых домов с деревянным каркасом в Северной Америке ， Инженеры-строители ， 2004, (1): 1-5.

[2] Руководство по деревянному дизайну Редакционный комитет.Руководство по деревянному дизайну (третье издание) [M]. Пекин: China Building Industry Press, (2005).

[3] Стандарт установлен Министерством строительства.GB 50005-2003 Нормы для проектирования деревянных конструкций [S]. Пекин: China Building Industry Press, (2003).

[4] Национальный стандарт Китайской Народной Республики.Кодекс качества строительства деревянных конструкций (GB 50206━2002).

Технологический узел

— WikiChip

Технологический узел (также технологический узел , технологический процесс или просто узел ) относится к конкретному процессу производства полупроводников и его правилам проектирования. Различные узлы часто подразумевают разные поколения схем и архитектуры.Как правило, чем меньше технологический узел, тем меньше размер элемента, в результате чего получаются транзисторы меньшего размера, которые являются более быстрыми и энергоэффективными. Исторически название технологического узла относилось к ряду различных характеристик транзистора, включая длину затвора, а также полутона M1. Совсем недавно из-за различного маркетинга и разногласий между литейными заводами само число потеряло то точное значение, которое оно когда-то имело. Последние технологические узлы, такие как 22 нм, 16 нм, 14 нм и 10 нм, относятся исключительно к конкретному поколению микросхем, изготовленных по определенной технологии.Это не соответствует ни длине ворот, ни полутона. Тем не менее, соглашение об именах прижилось, и ведущие литейные предприятия называют свои узлы именно так.

Примерно с 2017 года имена узлов были полностью вытеснены маркетингом с некоторыми передовыми производителями, использующими имена узлов неоднозначно для представления слегка измененных процессов. Кроме того, размер, плотность и производительность транзисторов между литейными цехами больше не совпадают. Например, 10 нм Intel сравнимо с литейным размером 7 нм, а Intel 7 нм сравнимо с литейным 5 нм.

Номенклатура

[править]

Движущей силой масштабирования технологических узлов является закон Мура. Чтобы добиться удвоения плотности, контактный полистирол (CPP) и минимальный металлический шаг (MMP) необходимо масштабировать примерно в 0,7 раза на каждый узел. Другими словами, масштабирование 0,7x CPP ⋅ 0,7x MMP ≈ ½ области . Имена узлов фактически являются самоисполняющимся пророчеством, основанным на Законе Мура.

История [править]

См. Также: История производства полупроводников Intel и История производства полупроводников DEC

Примерно за первые 35 лет истории полупроводников, с момента первого массового производства полевых МОП-транзисторов в 1960-х до конца 1990-х, технологический узел больше или меньше относится к длине затвора транзистора (L _g ), которая также считается «минимальным размером элемента».Например, процесс Intel 0,5 мкм имел L г = 0,5 мкм . Так продолжалось до процесса 0,25 мкм в 1997 году, после чего Intel начала внедрять более агрессивное масштабирование длины затвора. Например, их процесс 0,25 мкм имел L г = 0,20 мкм и аналогично их процесс 0,18 мкм имел L г = 0,13 мкм (узел впереди). В этих узлах «технологический узел» был фактически больше, чем длина ворот.

Сам термин в том виде, в каком мы его знаем сегодня, восходит к 1990-м годам, когда разработка микропроцессоров была обусловлена ​​более высокой частотой, в то время как разработка DRAM определялась постоянно растущим спросом на более высокую емкость.Поскольку более высокая емкость была достигнута за счет более высокой плотности, именно DRAM стала движущей силой масштабирования технологий. Так продолжалось и в 2000-е годы. Международная технологическая дорожная карта для полупроводников (ITRS) предоставляет полупроводниковой промышленности руководство и помощь в различных технологических узлах. К 2006 году, когда микропроцессоры начали доминировать в масштабировании технологий, ITRS заменила этот термин рядом отдельных индикаторов для Flash, DRAM и MPU / ASIC.

ITRS традиционно определяла технологический узел как наименьший половинный шаг линий контактирующего металла 1, разрешенный в процессе изготовления.Это общая метрика, используемая для описания и дифференциации технологий, используемых при производстве интегральных схем.

Значение потеряно [править]

В процессе 45 нм Intel достигла длины затвора 25 нм на традиционном планарном транзисторе. В этом узле масштабирование длины ворот фактически остановилось; любое дальнейшее масштабирование до длины затвора приведет к менее желательным результатам. После 32-нм техпроцесса, в то время как другие аспекты транзистора уменьшились, длина затвора была фактически увеличена.

С внедрением FinFET компанией Intel в их 22-нм техпроцесс плотность транзисторов продолжала увеличиваться, в то время как длина затвора оставалась более или менее постоянной. Это связано со свойствами FinFET; например, эффективная длина канала является функцией новых ребер ( W eff = 2 * H , ребро + W , ребро ). Из-за того, как транзистор резко изменился по сравнению с прежним, нынешняя схема именования потеряла всякий смысл.

Полуузел [править]

Полуузел, как и термин процесса, также относится к 1990-м годам, когда постепенная усадка была легко достижимой.Ожидалось, что полный технологический узел будет иметь линейное масштабное уменьшение 0,7x (например, 130 нм после полной усадки дает 90 нм). Точно так же предполагалось, что связанный полуузел будет иметь линейную усадку 0,9x. Предпосылка этой идеи заключается в том, что, когда новый технологический узел рассматривался для нового полного узла, правила проектирования литейных предприятий (например, стандартные ячейки) были тщательно разработаны с ожиданием, что сжатие на половину узла должно последовать через 18 месяцев. Когда, наконец, произошла полусадочная усадка, дело осталось только в различных корректировках.Правильное планирование и упреждающие меры на этапах проектирования схемы могут позволить беспрепятственный переход к новому процессу, не сталкиваясь с нарушениями правил проектирования, синхронизацией или другими проблемами надежности. Обратите внимание, что некоторые этапы, такие как упаковка, действительно нуждаются в переработке.

Тренд переднего края [править]

По мере усложнения процесса сокращения производства, требующего большего капитала, опыта и ресурсов, количество компаний, способных обеспечить передовые производственные мощности, неуклонно сокращается.По состоянию на 2020 год только три компании могут производить интегральные схемы с использованием самых передовых технологий: Intel, Samsung и TSMC.

Intel представляет новые имена узлов; Sapphire Rapids теперь является процессором Intel 7

Что делать выдающейся компании по производству микросхем, когда ее технология технологических узлов отстает от конкурентов (примерно) на одно поколение, но устаревшие соглашения об именах создают впечатление, что она отстает на два узла? В ответ Intel изменила отношение к своим узлам, чтобы лучше отразить свое положение в сфере производства полупроводников.

Intel раскрыла свою новую номенклатуру узлов и продемонстрировала изменения в планах процессов и упаковки во время веб-трансляции Intel Accelerated, которая транслировалась в прямом эфире вчера днем. На своем втором крупном мероприятии такого рода с момента прихода в Intel в феврале генеральный директор Пэт Гелсинджер подробно изложил «стратегию IDM 2.0» компании — ее смелый многоаспектный план по достижению паритета процессов с конкурентами к 2024 году и лидерства в 2025 году.

«Intel, как и вся отрасль, осознала, что нам необходимо развивать то, как мы говорили об узлах процесса», — сказал Гелсингер.«В наши дни различные схемы именования и нумерации, используемые в отрасли, в том числе и наша, больше не относятся к каким-либо конкретным измерениям и не раскрывают полную историю того, как достичь наилучшего баланса мощности, эффективности и производительности».

Новая структура именования начинается с узла, который идет после 10-нм SuperFin, который используется для (мобильных чипов) продуктов Tiger Lake и Xe GPU, включая будущий продукт Xe-HPC, Ponte Vecchio. Этот следующий узел, ранее известный как 10 нм Enhanced SuperFin (его также называли 10 нм +++ и 10 нм ++), теперь будет известен как «Intel 7.”

«[С Intel 7] мы ожидаем увеличения производительности на ватт примерно на 10–15 процентов по сравнению с 10 нм SuperFin», — сказала Энн Келлехер, старший вице-президент и генеральный менеджер по развитию технологий. «По мере того, как мы развиваем узел с дополнительной оптимизацией на уровне транзисторов, это эквивалентно полному приросту производительности узла. В результате мы считаем, что Intel 7 — подходящее название, чтобы помочь клиентам понять, какую конкурентоспособную производительность обеспечивает узел.”

Intel 7 начнет поставляться первой на стороне клиента с Alder Lake в 2021 году, а серверный продукт Sapphire Rapids будет запущен в производство в первом квартале 2022 года, сказал Келлехер.

Следующим по дорожной карте планируется производство Intel 4 во второй половине 2022 года, а поставки продукции начнутся в 2023 году. Продукты Intel 4 включают Meteor Lake для клиента и Granite Rapids для центра обработки данных. Это узел, ранее известный как 7-нм. Intel заявляет, что зафиксировала плитку клиентских вычислений Meteor Lake в прошлом квартале (второй квартал 2021 года).

«Помимо реальных пластин, мы оказались там, где мы ожидали быть по сравнению с нашими ожиданиями в отношении производительности и плотности дефектов», — сказал Келлехер. «Действительно, наша тенденция к плотности дефектов находится на правильном пути к выполнению наших обязательств в отношении продукции».

Intel 4 — это первый узел Intel, широко использующий литографию в крайнем ультрафиолете (EUV).

Следующим в новой дорожной карте является Intel 3, дебют которого запланирован на вторую половину 2023 года. Intel 3 обеспечит примерно 18-процентное увеличение производительности транзисторов на ватт по сравнению с Intel 4, по словам компании, благодаря улучшениям в мощности и площадь.«Это более высокий уровень улучшения, чем стандартное усовершенствование полного узла», — отметил Келлехер, сославшись на данные раннего моделирования и тестирования микросхем.

Усовершенствования

включают добавление более плотной библиотеки с более высокой производительностью, увеличенный собственный ток привода для оптимизации транзистора FinFET, оптимизированный металлический стек межсоединений с уменьшенным переходным сопротивлением и более широкое использование EUV по сравнению с Intel 4.

«Эпоха Ангстрема» принесла больше изменений в названиях

Сюрприз в дорожной карте — Intel 20A, где A означает «ангстрем».По словам Гелсингера, он призван «вызвать новую эру, когда мы создаем устройства и материалы на атомном уровне, эру полупроводников». 1 ангстрем равен 0,1 нанометру; однако, говоря языком брендов Intel, angstrom не является представителем отдельной дискретной метрики, а скорее является «комплексным» показателем производительности по сравнению с предыдущим поколением.

Планируемое внедрение в 2024 году, Intel 20A включает две новые технологии: новую архитектуру транзисторного затвора, называемую RibbonFET, и механизм подачи питания на задней стороне, называемый PowerVia.

RibbonFET — это первая новая транзисторная архитектура Intel за более чем десятилетие. Посмотрите видео с объяснением здесь.

«RibbonFET — это реализация Intel транзистора с полным управлением затвором. Эта технология обеспечивает более высокую скорость переключения транзисторов, обеспечивая при этом такой же управляющий ток, как у нескольких ребер, при меньших габаритах », — заявили в Intel.

«PowerVia — это первая в отрасли уникальная реализация Intel для подачи питания с тыльной стороны, оптимизирующая передачу сигнала за счет устранения необходимости в маршрутизации питания на лицевой стороне пластины», — заявили в компании.

После 20A, Intel 18A находится в разработке на начало 2025 года с доработками RibbonFET, которые будут способствовать повышению производительности транзисторов, сказал Санджай Натараджан из Intel, старший вице-президент и со-генеральный менеджер по разработке логических технологий.

Корпорация Intel также планирует ввести новые достижения в области литографии в 2025 году. Новое поколение инструментов EUV известно как EUV с высокой числовой апертурой или high-NA. По словам Intel, High-NA будет включать в себя линзы и зеркала еще более высокой точности, улучшая разрешение и позволяя печатать еще более мелкие детали на кремнии.

Еще дальше на горизонте у Intel есть планы по продвижению универсального и обратного питания. Отметив, что НИОКР «уже в разработке», Келлехер сказал, что Intel уже работает над будущими узлами после 2025 года, которые будут использовать многослойные NMOS и PMOS.

Упаковка — что ждет EMIB и Foveros

Компания также объявляет о новых упаковочных инновациях в рамках своей стратегии IDM 2.0. При разработке микросхем, переходящих к плиточному или чиплетному подходу, требуется инновационная упаковка для соединения всех частей в единое устройство.После выпуска своей EMIB (встраиваемого моста межкомпонентного соединения с несколькими кристаллами) и технологии наложения кристаллов Foveros Intel представит свой продукт Foveros третьего поколения, Foveros Omni, и новую сопутствующую технологию Foveros Direct.

Если Foveros позволяет смешивать и согласовывать устройства с чиплетами, которые Intel называет «плитками», в одной плоскости, Foveros Omni выводит концепцию на новый уровень, позволяя интегрировать несколько дезагрегированных верхних плиток с несколькими базовыми плитками в смешанных узлах фабрики.По данным Intel, массовое производство должно начаться в 2023 году.

«Foveros Omni использует комбинацию сквозных кремниевых каналов (TSV) и сквозных медных колонок, чтобы сбалансировать высокоскоростной сигнал и подачу мощности с плотным межсоединением« кристалл-кристалл », — сказал Бабак Саби, корпоративный вице-президент Intel и генеральный менеджер по сборке. и разработка тестовых технологий. «Он является улучшенным по сравнению с оригинальным Foveros с межблочным соединением« кристалл-матрица », начиная с 36 микрон и уменьшаясь до 25 микрон с шагом микровыступов.«Это в четыре раза увеличивает плотность ударов до 1600 операций ввода-вывода на мм2, обеспечивая при этом ту же мощность межблочного соединения, что и у Foveros — 0,15 пикоджоулей на бит», — добавил он.

Foveros Direct дополняет Foveros Omni и запускается в том же периоде 2023 года. Технология использует прямое соединение медь-медь без пайки для создания межсоединений с низким сопротивлением. По словам Intel, Foveros Direct обеспечивает шаг неровностей менее 10 микрон, обеспечивая на порядок увеличение плотности межсоединений для трехмерного стекирования.

«В результате производительность 10 000 операций ввода-вывода на мм2 открывает новые концепции функционального разделения кристаллов, которые ранее были недостижимы», — сказал Саби. Например: возможность иметь многоуровневый кеш для стекирования логики на кристалле с очень низкой задержкой и без каких-либо потерь мощности.

На Дне архитектуры Intel в августе прошлого года компания заявила, что графический процессор Xe-HPC «Ponte Vecchio» будет производиться с использованием 10-нм SuperFin для базовой плитки и 10-нм Enhanced SuperFin (теперь называемого «Intel 7») для Rambo Cache. плитка.С момента объявления о задержке в 7 нм Intel еще не раскрыла узел (ы) процесса для вычислительной плитки.

«Мы стираем границы между концом вафли и началом упаковки», — сказал Саби.

Sapphire Rapids (теперь продукт Intel 7) станет первым продуктом для центров обработки данных Intel Xeon, который будет поставляться в больших объемах вместе с EMIB. Следующее поколение EMIB перейдет с шага выступа 55 микрон на 45 микрон, за ним последует третье поколение, которое будет иметь шаг выступа 40 микрон. Графический процессор Intel Ponte Vecchio станет первым продуктом, в котором будут использоваться как EMIB, так и Foveros второго поколения с шагом выпуклости 36 микрон.

Новые клиенты Intel Foundry Services: AWS и Qualcomm

Бизнес Intel Foundry Service (IFS), запущенный в марте, получил первых публично названных заказчиков: AWS и Qualcomm. AWS — первый заказчик, использующий упаковочные решения IFS, а Qualcomm будет партнером по будущей технологии 20A. «И Intel, и Qualcomm твердо верят в перспективное развитие мобильных вычислительных платформ и открывают новую эру в полупроводниках», — сказал Гелсинджер.

Генеральный директор добавил, что у Intel более 100 клиентов в ее конвейере IFS. «Эти обязательства продвигаются очень хорошо», — сказал он. «Некоторые из них предназначены для технологий упаковки, таких как наше объявление об AWS, некоторые из них — это то, что я называю современными узлами, 16- или 16-нм техпроцессом Intel, и есть большой интерес к Intel 20A и Intel 18A».

Характеризуя потенциальных клиентов, Гелсинджер сказал, что «некоторые из них являются очень традиционными именами, некоторые могут рассматриваться как наши конкуренты в прошлом, но теперь мы работаем с ними…, некоторые — промышленные и автомобильные компании, и есть другие компании, производящие полупроводники. которым нужны возможности для литейного производства, а также другие предприятия отрасли.”

Компания также объявила, что Intel InnovatiON будет полностью гибридным мероприятием, которое пройдет в Сан-Франциско и онлайн 27-28 октября 2021 года. Более подробная информация доступна на целевой странице Intel ON.

Преодоление проблем футуристической транзисторной технологии с узлом менее 5 нм

«Эра полупроводников» началась в 1960 году с изобретения интегральной схемы. В интегральной схеме все активно-пассивные компоненты и их взаимосвязь объединены на одной кремниевой пластине, что дает множество преимуществ с точки зрения портативности, функциональности, мощности и производительности.Индустрия СБИС в течение многих десятилетий следует закону Мура, который гласит, что «количество транзисторов на кристалле удваивается примерно каждые два года». Чтобы получить преимущества уменьшенного размера транзистора, промышленность СБИС постоянно совершенствует структуру и материалы транзисторов, технологии производства и инструменты для проектирования ИС. Различные методы, которые были приняты для транзисторов до сих пор, включают диэлектрик с высоким K, металлический затвор, напряженный кремний, двойную структуру, канал управления с более чем одной стороны, кремний на изоляторе и многие другие методы.Некоторые из этих методов обсуждаются в «Обзорном документе по технологии CMOS, SOI и FinFET

.

В настоящее время спрос на Интернет вещей, автономные транспортные средства, машинное обучение, искусственный интеллект и интернет-трафик растет в геометрической прогрессии, что является движущей силой для уменьшения размера транзистора ниже существующего 7-нм узла для повышения производительности. Однако есть несколько проблем, связанных с уменьшением размера транзистора.

Проблемы с субмикронной технологией

Каждый раз, когда мы уменьшаем размер транзистора, создается новый технологический узел.Мы видели транзисторы размером 28 нм, 16 нм и т. Д. Уменьшение размера транзистора обеспечивает более быстрое переключение, более высокую плотность, низкое энергопотребление, более низкую стоимость транзистора и многие другие преимущества. Технология ИС на базе КМОП-транзистора (комплементарный металл-оксид-полупроводник) хорошо работает на узлах до 28 нм. Однако эффекты короткого канала становятся неконтролируемыми, если мы сжимаем КМОП-транзистор ниже 28 нм. Ниже этого узла горизонтальное электрическое поле, создаваемое источником питания сток-исток, пытается управлять каналом.В результате затвор не может контролировать пути утечки, которые находятся далеко от затвора.

Технология транзисторов 16/7 нм: FinFet и FD-SOI

В отрасли СБИС используются транзисторы FinFET и SOI для узлов 16 и 7 нм, поскольку обе структуры способны предотвратить проблему утечки в этих узлах. Основная цель обеих структур — максимизировать емкость затвор-канал и минимизировать емкость сток-канал. В обеих транзисторных структурах масштабирование толщины канала вводится как новый параметр масштабирования.По мере уменьшения толщины канала отсутствуют пути, удаленные от зоны затвора. Таким образом, гейты имеют хороший контроль над каналом, что устраняет эффекты коротких каналов.

[forminator_poll id = ”8861 ″]

В транзисторе кремний-на-изоляторе (КНИ) используется скрытый оксидный слой, который изолирует тело от подложки, показанной на рис. 1 (а). Благодаря слою BOX паразитные емкости перехода сток-исток уменьшаются, что приводит к более быстрому переключению.Основная проблема транзистора SOI заключается в том, что на пластине сложно изготовить тонкий слой кремния.

Рисунок 1: a) Структура FD-SOI b) Структура FinFET и канал

FinFET, который также называется каналом управления с тремя затворами, показан с трех сторон на Рисунок 1 (b) . Имеется тонкое вертикальное Si-тело, напоминающее спинной плавник рыбы, обернутый воротной конструкцией. Ширина канала почти в два раза больше высоты ребра. Таким образом, для повышения тягового усилия используется конструкция с несколькими ребрами.Одним из преимуществ FinFET является более высокий управляющий ток. Основная проблема FinFET — сложный производственный процесс.

проблем с технологическим узлом ниже 5 нм: что дальше?

Уменьшение толщины корпуса приводит к снижению подвижности, поскольку увеличивается рассеяние шероховатости поверхности. Поскольку FinFET представляет собой трехмерную структуру, он менее эффективен с точки зрения рассеивания тепла. Кроме того, если мы еще больше уменьшим размер FinFET-транзистора, скажем, ниже 7 нм, проблема утечки снова станет доминирующей.Следовательно, возникает множество других проблем, таких как самонагрев, выравнивание пороговых значений и т. Д. Эти проблемы приводят к исследованию других возможных структур транзисторов и замене существующих материалов новыми эффективными материалами.

Согласно дорожной карте ITRS (International Technology Roadmap for Semiconductors), следующие технологические узлы — 5 нм, 3 нм, 2,5 и 1,5 нм. В отрасли СБИС и в академических кругах проводится множество различных типов исследований и исследований для поиска потенциальных решений, касающихся этих будущих низкотехнологичных узлов.Здесь мы обсуждаем некоторые многообещающие решения, такие как полевые транзисторы из углеродных нанотрубок, структура транзистора GAA и составные полупроводники для будущих технологических узлов.

Рисунок 2: Дорожная карта технологии транзисторов

CNTFET — FET из углеродных нанотрубок

CNT (углеродная нанотрубка) демонстрирует новый класс полупроводникового материала, который состоит из одного листа атомов углерода, свернутого в трубчатую структуру. CNTFET — это полевой транзистор (FET), в котором полупроводниковая CNT используется в качестве материала канала между двумя металлическими электродами, которые действуют как контакты истока и стока.Здесь мы обсудим материал углеродных нанотрубок и его преимущества для полевых транзисторов на низком технологическом узле.

Что такое углеродная нанотрубка?

УНТ

представляет собой трубчатый материал из углерода, диаметр которого измеряется в нанометровом масштабе. Они имеют длинную и полую структуру и образованы из листов углерода толщиной в один атом. Он называется «Графен». Углеродные нанотрубки имеют различную структуру, различающуюся длиной, толщиной, спиральностью и количеством слоев. В основном они классифицируются как одностенные углеродные нанотрубки (SWCNT) и многостенные углеродные нанотрубки (MWCNT).Как показано на рис. 3 (a) , можно видеть, что ОУНТ состоят из одного слоя графена, тогда как МУНТ состоят из нескольких слоев графена.

Рисунок 3: a) Однослойные и многослойные УНТ б) Представление вектора хиральности

Свойства углеродной нанотрубки

Углеродная нанотрубка обеспечивает отличные свойства в областях термической и физической стабильности, как описано ниже:

1. Поведение металлов и полупроводников

УНТ может проявлять металлические и полупроводниковые свойства.Это изменение поведения зависит от направления, в котором прокатывается лист графена. Он называется вектором хиральности. Этот вектор обозначается парой целых чисел (n, m), как показано на Рис. 3 (b) . УНТ ведет себя как металлическая, если «n» равно «m» или разность «n» и «m» является целым кратным трем, иначе она ведет себя как полупроводник.

2. Невероятная мобильность

ОУНТ

имеют большой потенциал для применения в электронике из-за их способности вести себя как металл или как полупроводник, симметричной проводимости и их способности переносить большие токи.Электроны и дырки имеют высокую плотность тока по длине УНТ из-за низких скоростей рассеяния вдоль оси УНТ. УНТ могут пропускать ток около 10 А / нм ² , в то время как стандартные металлические провода имеют пропускную способность по току всего около 10 нА / нм ² .

3. Отличное рассеивание тепла

Управление температурой — важный параметр для работы электронных устройств. Углеродные нанотрубки (УНТ) — хорошо известные наноматериалы, обеспечивающие отличное рассеивание тепла.Кроме того, они в меньшей степени по сравнению с кремнием влияют на повышение температуры на ВАХ.

CNT в транзисторных приложениях: CNFET

Ширина запрещенной зоны углеродных нанотрубок может быть изменена за счет ее хиральности и диаметра, и, таким образом, углеродная нанотрубка может вести себя как полупроводник. Полупроводниковые УНТ могут быть подходящим кандидатом для наноразмерных транзисторных устройств в качестве материала канала, поскольку они обладают многочисленными преимуществами по сравнению с традиционными кремниевыми полевыми МОП-транзисторами.Углеродные нанотрубки проводят тепло подобно алмазу или сапфиру. Кроме того, они переключаются более надежно и потребляют гораздо меньше энергии, чем устройства на основе кремния.

Кроме того, CNFETS имеют в четыре раза более высокую проводимость, чем их аналог. CNT может быть интегрирован с материалом High-K, который обеспечивает хороший контроль затвора канала. Скорость носителя CNFET в два раза больше по сравнению с MOSFET из-за повышенной мобильности. Подвижность несущей CNFET N-типа и P-типа аналогична, предлагая преимущества с точки зрения одинакового размера транзистора.В CMOS размер транзистора PMOS (металл-оксид-полупроводник P-типа) примерно в 2,5 раза больше, чем у транзистора NMOS (металл-оксид-полупроводник N-типа), поскольку значения подвижности отличаются.

Процесс изготовления CNTFET — очень сложная задача, поскольку требует точности и аккуратности в методологиях. Здесь мы обсуждаем методологию изготовления CNTFET с верхним затвором.

Первый шаг в этом методе начинается с размещения углеродных нанотрубок на подложке из оксида кремния.Затем отдельные пробирки изолируются. Контакты истока и стока определяются и формируются с помощью современной литографии. Затем контактное сопротивление уменьшается за счет улучшения соединения между контактами и CNT. Нанесение тонкого диэлектрика с верхним затвором на нанотрубку осуществляется методом испарения. Наконец, для завершения процесса контакт затвора наносится на диэлектрик затвора.

Рисунок 4: Концепция полевого транзистора из углеродных нанотрубок

Проблемы CNTFET

В дорожной карте коммерческой технологии CNFET есть много проблем.Большинство из них решены до определенного уровня, но некоторые из них еще предстоит преодолеть. Здесь мы обсудим некоторые из основных проблем CNTFET.

1. Контактное сопротивление

Для любой передовой транзисторной технологии увеличение контактного сопротивления из-за малого размера транзисторов становится серьезной проблемой производительности. Характеристики транзистора ухудшаются, поскольку сопротивление контактов значительно увеличивается из-за уменьшения размеров транзисторов. До сих пор уменьшение размера контактов на устройстве приводило к огромному падению производительности — проблема, с которой сталкиваются технологии как кремниевых, так и углеродных нанотрубок.

2. Синтез нанотрубок

Еще одна проблема, связанная с УНТ, состоит в том, чтобы изменить ее хиральность таким образом, чтобы они стали вести себя как полупроводник. Синтезированные лампы содержат смесь металлов и полупроводников. Но, поскольку только полупроводниковые могут использоваться для квалификации в качестве транзистора, необходимо изобрести инженерные методики, чтобы получить значительно лучший результат при отделении металлических трубок от полупроводниковых трубок.

3. Разработка нелитографического процесса для размещения миллиардов этих нанотрубок в определенном месте чипа представляет собой сложную задачу.

В настоящее время многие инженерные группы проводят исследования устройств CNTFET и их логических приложений как в промышленности, так и в университетах. В 2015 году исследователям одной из ведущих полупроводниковых компаний удалось объединить металлические контакты с нанотрубками, используя «схему плотно связанных контактов». Они достигли этого, поместив металлический контакт на концах трубки и заставив их реагировать с углеродом с образованием различных соединений. Эта технология помогла им уменьшить контакты ниже 10 нанометров без ущерба для производительности.

Gate-All-Around FET: GAAFET

Одной из футуристических потенциальных транзисторных структур является полевой транзистор с полным затвором. Полевые транзисторы Gate-all-around являются расширенными версиями FinFET. В GAAFET материал затвора окружает область канала с четырех сторон. В простой структуре кремниевая нанопроволока в качестве канала окружена затворной структурой. Вертикально уложенная структура из нескольких горизонтальных нанопроволок отлично зарекомендовала себя для увеличения тока на заданной площади. Эта концепция множественных вертикально уложенных затворных кремниевых нанопроволок по всему периметру показана на Рис. 5 .

Рисунок 5: Вертикально уложенные нанопроволоки GAAFET

Помимо кремниевого материала, для повышения мобильности можно использовать и некоторые другие материалы, такие как InGaAs, германиевые нанопроволоки.

Для GAAFET существует множество препятствий с точки зрения производства сложных затворов, нанопроволок и контактов. Одним из сложных процессов является изготовление нанопроволок из слоя кремния, поскольку он требует нового подхода к процессу травления.

Есть много исследовательских лабораторий и институтов, работающих над полевыми транзисторами для более низких узлов.Недавно научно-исследовательская фирма из Левена заявила, что они достигли превосходного электростатического контроля над каналом с помощью GAAFET на нанопроволоке диаметром менее 10 нм. В прошлом году одна из ведущих полупроводниковых компаний представила 5-нм чип, который содержит 30 миллиардов транзисторов на 50-миллиметровом чипе ² с использованием технологии многопроволочных нанопроволок GAAFET. Заявлено, что производительность улучшена на 40% по сравнению с узлом 10 нм или на 70% энергопотребление при той же производительности.

Составные полупроводники

Еще один многообещающий способ уменьшить размер транзисторного узла — это выбор нового материала, который демонстрирует более высокую подвижность носителей.Составной полупроводник с ингредиентами из столбцов III и V имеет более высокую подвижность по сравнению с кремнием. Некоторыми примерами сложных полупроводников являются арсенид индия-галлия (InGaAs), арсенид галлия (GaAs) и арсенид индия (InAs). Согласно различным исследованиям, интеграция сложного полупроводника с FinFET и GAAFET показывает отличные характеристики в нижних узлах.

Основные проблемы, связанные с составными полупроводниками, — это большое рассогласование решеток между кремнием и полупроводником III-V, что приводит к дефектам канала транзистора.Одна из фирм разработала FinFET, содержащий V-образные канавки в кремниевой подложке. Эти желоба заполнены арсенидом галлия индия и образуют ребро транзистора. Дно желоба заполнено фосфидом индия для уменьшения тока утечки. Было замечено, что при такой конструкции траншеи дефекты оканчиваются на стенках траншеи, что позволяет уменьшить количество дефектов в канале.

Заключение

От узла 22 нм до узла 7 нм, FinFET доказали свою эффективность, и его можно уменьшить до еще одного узла.Помимо этого, существуют различные проблемы, такие как самонагрев, ухудшение подвижности, пороговое сглаживание и т. Д. Мы обсудили, как превосходные свойства подвижности углеродных нанотрубок, рассеивание тепла, способность выдерживать большие токи предлагают многообещающие решения для замены существующей кремниевой технологии. Поскольку стопка горизонтальных нанопроволок открыла «четвертый затвор», структура транзистора с полным затвором также является хорошим кандидатом на замену вертикальной FinFET-структуры для достижения хороших электростатических свойств.Непонятно, что будет дальше в технологической дорожной карте. Однако в футуристической транзисторной технологии должны быть изменения в существующем материале, структуре, процессе литографии в ультрафиолетовом ультрафиолете и упаковке, чтобы соответствовать закону Мура.

Ускорение проектирования и проверки микросхем на более низком технологическом уровне для ускорения вывода на рынок

Связаться

Предоставлено: Electroiq.com

Пространственные рамки для твердых узлов — Инфра по верхнему краю

Пространственные рамки для твердых узлов

Сплошные узлы Пространственные рамы относятся к современной особенности в методологии строительства, которую обычно можно увидеть в кровельных пролетах больших площадей в модернистских промышленных и коммерческих зданиях. Наша репутация поставщика твердотельных узлов обеспечивает качественную доставку клиентам.

TopEdge предлагает сплошные узлы, которые представляют собой легкую, похожую на ферму структуру, которая создается путем фиксации стоек по определенному геометрическому узору. TopEdge успешно реализовал конструкции с использованием сплошных узловых пространственных фреймов .

Атрибуты твердотельных узлов Пространственные фреймы

• Этим конструкциям присуща жесткость треугольников, что делает всю конструкцию исключительно прочной.
• Изгибающие нагрузки передаются в виде сжимающих и растягивающих нагрузок по всей длине стойки. При проектировании этих конструкций используется матрица жесткости.
• Конструкция имеет независимость от угловых факторов
• Незначительное угловое отклонение
• Дизайн выполнен геометрическим узором
• Легкий

Почему используется этот продукт?

Это приложение нашло большую популярность в строительных или инженерных, производственных процессах благодаря следующим преимуществам, которые от него можно ожидать:

1. В строительстве кровля этой формы может быть уложена поверх самых широких участков без необходимости использования обычных внутренних опор, которые потребуются для традиционных кровельных технологий.