Главное меню

Для чего нужна арматура в фундаменте


Принцип работы арматуры в фундаменте

Фундамент работает как несущее основание, на которое воздействуют все виды нагрузок от вышестоящих конструкций и которое равномерно распределяет их на почву.

Арматура из стали может абсолютно спокойно выдерживать нагрузки на растяжение в 10 раз больше, чем голый бетон.

В частном строительстве наиболее распространенным является фундамент ленточного типа. Он работает в виде замкнутой контур-ленты из сборного или монолитного железобетона, которая укладывается под несущими стенами постройки и по всему своему периметру распределяет вес строения. Большее распространение имеет ленточный фундамент из монолитного железобетона.

В процессе эксплуатации на фундамент воздействуют различные нагрузки, возникающие от веса самого здания, от морозного пучения и от движения грунтов. Нижняя часть при давлении дома имеет нагрузку на растяжения, а верхняя – на сжатие. Не стоит забывать и о силах морозного пучения, чья подъемная сила может значительно превышать вес здания и провоцировать растяжение в верхних частях ленточного фундамента.

В эпоху Петра І термин «арматура» обозначал армейское вооружение. Сегодня мы называем так «вооружение» стальными стержнями бетонного фундамента.

Смысл армирования

Ленточный малозаглубленный фундамент нужно армировать для того, чтобы компенсировать воздействующие на него нагрузки в процессе эксплуатации. Бетону свойственна большая прочность на сжатие, но вызывающие растяжение или срез бетона нагрузки могут с легкостью нарушить его структурную целостность. Устойчивость бетона к растяжению в 50 раз ниже, чем к сжатию. Трансформация при помощи стальной арматуры обычного бетона в совершенно новый материал, железобетон, дает возможность ленточному фундаменту получить улучшенную устойчивость к растягиванию.

Противостояние различным нагрузкам

Ленточный армированный фундамент является монолитной железобетонной рамой из надежно связанных балок, которая свободно лежит на упругом основании. Почва под основой фундамента не является неподвижной монолитной платформой; чаще всего она представляет собой неоднородную структуру, на которую воздействуют, провоцируя движение, влага, грунтовые воды, влияние снежного и растительного покровов, температура воздуха и пр. На конструкцию фундамента постоянно действуют различные нагрузки, возникающие от возможных движений почвы. Если представить, как работает нагрузка на ленточном фундаменте упрощенно, то можно говорить, что на нижнюю часть действует преимущественно растяжение, а верхняя часть испытывает сжатие.

Схема устройства ленточного фундамента.

Арматура из стали может спокойно, абсолютно без разрушений, выдерживать нагрузки на растяжение в 10 раз больше, чем голый бетон. Сталь имеет свойство удлиняться без разрывов при воздействии нагрузок на растяжение от 4 до 25 мм (тогда как бетон только на 0,2-0,4 мм). Бетон же лучше переносит нагрузку на сжатие. Соединенные в одном материале, железобетоне, бетон и сталь позволяют лучше переносить комплексные нагрузки на растяжение и сжатие. Равноудаленная от нижней и верхней частей ленточного фундамента часть фактически не воспринимает нагрузки. Это говорит от том, что использование срединного слоя продольных элементов, который нередко монтируют «для большей прочности», лишено необходимости. В том случае если вы возводите заглубленный фундамент (подземную стену), то и армировать его необходимо как монолитную бетонную стену.

Бывают такие случаи в самостоятельном дачном строительстве, когда строители работают так: они проводят армирование только нижней части фундамента. Аргументируется это тем, что нагрузка от здания не позволит балке выгнуться вверх, создавая этим самым растяжение в ее верхней части, в которой можно «сэкономить». Но такие горе-строители не берут во внимание немалую подъемную силу намокающей расширяющейся почвы или же силу морозного пучения при замерзании воды в почве. Нагрузка от этих сил может стать больше нагрузки от строения, и она вызовет растяжение в верхних частях фундамента, которое повлечет за собой разрушение его структурной целостности.

http://youtu.be/_xKAqYFUG-U

При неправильном армировании ленточного фундамента может произойти его разрушение, что повлечет за собой разрушение стен и всей постройки.

Виды материала

В России для армирования монолитного ленточного фундамента применяется арматура класса А-ІІІ (А400) периодического профиля. Эта арматура представлена в виде стальных круглых профилей с парой продольных ребер и поперечными выступами, которые идут по трехзаходной винтовой линии. Периодические профили предназначены для более надежного сцепления бетона с арматурой, что отличается от материала с гладким профилем, которая больше подходит для использования в качестве обвязки (хомута) продольных элементов. Маркировка стальной арматуры А400 обозначает предел текучести этого класса (390 Н/мм2). Но такая арматура сегодня уже считается устаревшей. В начале 90-х годов страны Европы перешли на один класс, которую можно варить, предел текучести которой равен 500 Н/мм2. Применяя класс А500С вместо устаревшего класса А400, вы экономите свыше 10% стали в строительстве.

Схема плитного фундамента под коттедж с использованием армирования.

Арматура периодического профиля класса А-ІІІ производится в отечественном экземпляре с выступами в форме колец и в экземпляре «европрофиль» с выступами в виде серпов. Кольцевой профиль отечественного производства работает на повышение прочности сцепления бетона с арматурой, а профили в форме серпа повышают стойкость к часто повторяющимся нагрузкам. Для армирования ленточного фундамента стоит выбирать кольцевой профиль отечественного производства. Порой можно встретить 4-сторонние серповидные профили, которые объединяют плюсы обоих типов.

Арматуру марки А400 (А-ІІІ) не рекомендуется варить для соединения стержней. Если варить сталь, то есть локально воздействовать высокой температурой, происходит значительное структурное ослабление стали. Эти изменения в стальных стержнях происходят на том участке, который варят, и в прилегающих участках на длину, которая равняется четырем диаметрам стержня в обе стороны. Если вы хотите варить соединение между стержнями, то вам следует выбирать специальные, предназначенные для этого классы, которые можно узнать по букве «С» в названии: А400С, А500С. Именно их можно варить для соединения стержней в каркас. Если вы не знаете, арматурой какого именно класса вы располагаете, но вам необходимо варить место соединения продольных стержней, то арматуру предварительно необходимо нагреть до 200 градусов по Цельсию, чтобы свести к минимуму потери стальной прочности. Длина сварного шва как минимум должна быть равной 10 диаметрам одного стержня свариваемой арматуры (45-55% длины стержня).

Сварка сетки

Варить отдельные стержни сетки железобетонного фундамента можно двумя видами контактной электрической сварки: стыковой и точечной.

Точечная контактная сварка основывается на использовании тепла, которое выделяется в местах контакта стержней во время пропускания электрического тока, чтобы разогреть металл на этих участках до температуры плавления. Осаживая разогретые стержни друг к другу, получается их надежное соединение. Контактной точечной сваркой можно варить узлы каркасов и сеток, которые представляют собой два или три пересекающихся стержня под углами 60 и 90 градусов.

Вязка прутьев

Схема конструкции фундамента.

Также требуется гнуть арматуру для изготовления соединительных элементов, которые работают на растяжение (лапка или стандартный крюк) и для армирования примыканий и углов. Некоторые строители производят армирование примыканий лент и углов ленточного фундамента, используя перекрестия стержневой арматуры. Этот метод является очень грубым нарушением типовых схем армирования примыканий и углов, которые ослабляют конструкцию. Такой способ может повлечь за собой расслоение бетона.

Класс А-ІІІ гнется в холодном состоянии на прямой угол по диаметру изгиба без потерей прочности. Если гнуть арматуру на 180 градусов, то прочность снизится на 10%. Сегодня работает минимум два очень распространенных и недопустимых способа гибки стержней. Недобросовестные рабочие, не желающие выполнять лишнюю работу, или надпиливают точку, где будет производиться гибка стержня, с помощью угловой отрезной машинки, или греют место сгиба паяльной лампой (автогеном или же на костре). Ясно, что оба приема в разы ослабляют стержни, что может повлечь разрушение их целостности под влиянием нагрузок. Запомните, что все типы должны гнуться в холодном состоянии, если другое не указано проектировщиком.

Схема расчета арматуры для фундамента.

Арматура А-ІІІ (А400) применяется для поперечного и продольного армирования фундамента. Для дополнительного (вспомогательного) поперечного армирования (хомуты) можно также использовать стержневую гладкую горячекатаную арматуру класса А-І (А240) или А-ІІ.

Еще для армирования фундамента можно применять конструктивную арматуру, которая монтируется для восприятия непредвиденных усилий (к примеру, усилия от температурных деформаций или усадки бетона). Следует по возможности устанавливать арматуру пространственными или укрупненными заранее подготовленными элементами, сокращая при этом объем использования отдельных стержней. С бетонной подушки (подготовки) на месте монтажа стержней должны удаляться грязь, пыль, мусор, лед и снег.

Поверхность

Стержни необходимо обезжиривать, очищать от всех неметаллических покрытий посредством металлической щетки. Допускается наличие на арматуре эпоксидного покрытия. Оно в разы снижает сцепление с поверхностью бетона, но также повышает стойкость к коррозионному процессу.

Разрешается наличие на стержнях арматуры неотслаивающейся ржавчины. Кстати, обыкновенная неотслаивающаяся ржавчина даже усиливает прочность сцепления бетонной поверхности с арматурой.

расчет, схема, вязать или варить?

Главная задача фундамента состоит в передаче нагрузки здания (сооружения) на грунт. Очевидно, что бетон в фундаменте будет испытывать внутреннее усилие на сжатие – сверху давят стены, снизу отпор грунта. Бетон, в отличие от арматуры, на сжатие работает очень хорошо. Так зачем в ленточном фундаменте применяется армирование?

Зачем нужна арматура в ленточном фундаменте

В процессе эксплуатации здания неизбежно возникает осадка. Грунт под подошвой фундамента в условиях давления сверху уплотняется. Чем выше давление, тем сильнее происходит уплотнение. В том случае, если оно строго равномерно по всей протяженности ленточного фундамента, опасные внутренние усилия в фундаменте не возникают.

На практике такая ситуация встречается крайне редко. Не симметричность форм и нагрузок обуславливает неравномерное давление. С целью снижения неравномерности осадки в пределах одного здания обычно применяют фундаментные ленты разной ширины. Больше нагрузка – больше ширина. Но даже в этом случае полностью уравнять значения давлений под подошвой фундамента невозможно.

Кроме того, нельзя поручиться за абсолютную идеальность основания фундамента (грунта). Различные включения в грунтовой толще также формируют неравномерность осадок. Негативное влияние оказывает и неравномерная влажность. Протечка водонесущих коммуникаций, отсутствие отмостки с одной стороны, вероятность появления различных пристроек (дополнительная нагрузка дает дополнительную осадку) – всё это формирует неравномерность осадок.

Условно говоря, поверхность грунта под лентой фундамента стремится стать «кривой» по вертикальному направлению. Наиболее опасными участками становятся углы, а также места со значительными перепадами нагрузок (например, при переменной этажности, наличии колонн, дополнительно нагруженных пилонов и т.д.). Такая ситуация формирует в фундаментной ленте дополнительные внутренние напряжения в виде поперечных сил и изгибающих моментов. Для их восприятия в тело фундаментов вводят арматуру, так как без неё появятся трещины не только в ленте, но и в стенах.

Какая арматура нужна для фундамента

По материалу арматуру разделяют на два вида – стальную и композитную. Последняя появилась сравнительно недавно и, обладая рядом недостатков (как и преимуществ), на сегодняшний день редко применяется в частном строительстве.

Стальная арматура подразделяется на стержневую и проволочную. Для армирования ленточного фундамента применяется стержневая арматура периодического профиля в качестве основной (рабочей, ещё говорят «продольной») и гладкая в виде дополнительной (поперечной).

Рабочая арматура должна иметь хорошее сцепление с бетоном для обеспечения совместной работы. Такую арматуру делают с периодическим профилем, разделяя её на классы по прочности. По ГОСТу времён СССР для частного строительства применяется арматура класса A-III или её аналог по современному ГОСТу — A400. В качестве поперечной арматуры применяют гладкие стержни класса A-I или её современный аналог A240. Арматура по современному ГОСТу отличается несколько изменённым профилем (серповидный). Принципиальных отличий между ними нет.

Арматура периодического профиля.

Арматура гладкого профиля.

Конструктивные требования к ленточным фундаментам и их армированию

В виду некоторой непредсказуемости степени неравномерности осадки точный расчёт требуемого диаметра для ленточного фундамента едва ли возможен. Поэтому за десятилетия строительства и эксплуатации зданий были выработаны конструктивные требования к армированию ленточного фундамента.

Схема армирования ленточного фундамента. Продольное стыкование рабочей арматуры. Армирование углов.

Схему армирования ленточного фундамента рассмотрим на примере одноэтажного дома с мансардой размером в плане 10×6м.

Пример армирования ленточного фундамента.

Продольное армирование выполнено шестью стержнями арматуры класса A-III диаметром 12мм. Поперечное – хомутами из арматуры класса A-I диаметром 8мм. Шаг хомутов принят в области углов и Т-образных пересечений 200мм, в остальных местах 600мм.

Углы и места Т-образных пересечений усилены угловыми и диагональными вутами из арматурных стержней класса A-III диаметром 12мм. Нахлест вут в области примыкания к продольным стержням принят 50 диаметров (50х12мм=600мм).

Стыкование по длине рабочих стержней армирования в таком случае можно выполнить нахлёстом по длине идентичной протяженности (600мм). В таких местах также целесообразно ставить хомуты с учащенным шагом (200мм). Длина арматурных стержней достигает 11,7м. По возможности с целью сокращения объемов работ стоит избегать продольных соединений.

Армирование углов и Т-образных пересечений также допускается выполнять так называемыми лапками. Они представляют собой Г-образный загиб продольных стержней на всё ту же величину 50d.

Пример армирования угла ленточного фундамента лапками.

При армировании ленточного фундаменты следует выполнять требования по защитному слою арматуры – во избежание ржавления. Для фундаментов величина защитного слоя составляет 40мм у боковых и верхней граней. Для подошвы так же допускается принимать 40мм в случае устройства подготовки из бетона кл. В2,5…В10 толщиной 100мм. В противном случае защитный слой для подошвы придётся увеличить до 70мм.

Сколько нужно арматуры для ленточного фундамента

Важным вопросом перед началом строительства является его стоимость. Определить её в объёме фундамента без определения требуемого количества арматуры невозможно. Но для первоначальной оценки можно воспользоваться весовым коэффициентом армирования. За десятилетия проектирования и строительства был выведен показатель количества арматуры для зданий малой этажности. Он равен приблизительно 80 кг/м3. То есть если для Вашего ленточного фундамента требуется 20м3 бетона, арматуры в среднем понадобится 20х80=1600кг. Требуемый объём бетона при этом посчитать не сложно – нужно лишь знать периметр здания, протяжённость несущих внутренних стен, задаться высотой ленты 300мм и умножить на её ширину.

В условиях экономии перед покупкой арматуры целесообразно выполнить более точный расчёт. Для этого придётся нарисовать схему армирования, определить общий погонаж продольной и поперечной арматуры, вут, добавить 5-10% на обрезки и затем умножить полученные данные на вес погонного метра для каждого из диаметров.

Таблица веса 1 м.п. арматурного стержня в зависимости от диаметра

Армирование ленточного фундамента — вязать или варить?

Арматурные стержни объединяются в каркасы путём сваривания или вязания. Каждый из методов имеет свои преимущества и недостатки.
Основным недостатком сварного соединения является невозможность (согласно действующим нормам и стандартам) выполнить качественное поперечное соединение ручным электродом.

Сварной арматурный каркас.

В заводских условиях каркасы и сетки варят контактной, а не дуговой, сваркой. На практике строители часто пренебрегают требованиями норм, и варят вручную. В результате очень часто возникает либо непровар (соединение не достаточно прочное), либо подрез (ослабление продольного стержня). Кроме того, арматуру класса A-III допускается изготавливать из стали марки 35ГС, имеющей проблемы по свариваемости. Если добавить необходимость наличия сварочного аппарата, умение владения им, значительный расход электроэнергии, то преимущества вязаного соединения становятся очевидны.

Вязаное соединение выполняется с помощью вязальной проволоки диаметром 0,8-3мм.

В качестве инструмента применяется вязальный крючок. (См. фото в начале работы.) Преимуществами такого соединения является отсутствие всех недостатков, характерных для сварного соединения, но есть и свои – высокая трудоёмкость, меньшая жёсткость в сравнении со сварным вариантом (устраняется посредством дополнительных диагональных стержней-распорок для придания каркасу жесткости на этапе бетонирования).

Вязаный по месту арматурный каркас.

В случае сварных соединений поперечная арматура выполняется отдельными стержнями, привариваемыми к продольным. Их расположение при этом должно быть как по вертикале, так и по горизонтали. При вязаном варианте по шаблону гнутся хомуты замкнутого сечения, которые опоясывают рабочие стержни. Шаблон представляет собой прочный стол с вбитыми в него арматурными коротышами. Их расположение на столе соответствует положению продольных стержней в сечении фундаментной ленты. Загибая вокруг коротышей стержни посредством куска трубы в качестве рычага, можно изготовить хомуты самостоятельно.

зачем нужен арматурный каркас, как работает, правила монтажа по СНиП, а также фото

Самый часто встречающийся тип фундамента при строительстве малогабаритных сооружений — это ленточный фундамент.

Загородные дома, бани, гаражи и другие частные хозяйственные постройки прочно стоят благодаря именно данной конструкции. При этом ленточный фундамент достаточно просто возвести в короткие сроки с минимальными финансовыми затратами.

Однако чтобы всё прошло успешно, нужно технологически правильно выполнить процедуру армирования ленточного фундамента.

Зачем нужен арматурный каркас для ленточного фундамента?

Чтобы разобраться, почему фундамент нужно армировать, следует обратить внимание на свойства бетона.

Как строительный материал, бетон достаточно хрупок. Его деформация происходит даже при минимальном давлении.

В целом, на фундаментную конструкцию постоянно оказывается неравномерное давление с разных сторон. Следствием этого является образование мест с зонами растяжения и сжатия.

Так вот именно в зонах наибольшего растяжения фундамент и начинает давать трещины, если армирование было проведено неправильно.

Как работает арматура?

Для того чтобы фундаментная конструкция оставалась целостной, её усиливают арматурными прутьями. Внутри бетона формируется металлический каркас, который принимает на себя давление, оказываемое извне.

Металл гораздо лучше выдерживает нагрузки на растяжение, поэтому бетон становится более устойчивым к внешним факторам.

Если на участке строительства присутствует неоднородность грунта, армирование фундамента обеспечивает необходимую жёсткость конструкции. Таким образом, по фундаменту равномерно распределяется вся нагрузка от здания, и в целом сооружение становится более устойчивым.

Правила монтажа армокаркаса по СНиП

Количество необходимой для закладываемой конструкции арматуры и расстояние между арматурными прутьями напрямую зависят от размеров фундамента.

Согласно СНиП 52-01-2003 расстояние между прутьями рассчитывается, исходя из:

Технологически правильное армирование подразумевает, что расстояние между прутьями продольной арматуры должно находиться в пределах от 25 до 40 см. Прутья же поперечной арматуры должны быть не более чем в 30 см друг от друга.

Все самое важное об армировании ленточного фундамента найдете в этой публикации.

Требования к бетону

Бетон для ленточного фундамента должен отвечать определённым физико-техническим требованиям. Среди них:

Прочность — это способность выдерживать нагрузки на сжатие, выраженная в килограммах на квадратный сантиметр.

Морозостойкость обозначается буквой “F” и числовым эквивалентом. Число — это количество циклов полного замораживания и оттаивания опытного образца бетона без изменений своих характеристик.

Водонепроницаемость обозначается буквой “W” и также числовым эквивалентом. Число, в данном случае, — это максимальное давление, измеряемое в мегаПаскалях, при котором образец бетона не пропускает через себя влагу.

Марки бетона, рекомендуемые для сооружения ленточного фундамента:

Марка бетона Класс бетонаПрочность бетона, кг/см2МорозостойкостьВодонепроницаемость
М-200В-15196,5F-100W-4
М-250В-20261,9F-100W-4
М-300В-22,5294,4F-200W-6
М-350В-25327,4F-200W-8
М-400В-30392,9F-300W-10

Соотношение типа сооружения, грунта и марки бетона для ленточного фундамента:

Тип сооруженияСлабопучинистые грунтыПучинистые грунты
Лёгкие деревянные или каркасные домаМ-200М-250
Дома из бруса, бревенчатые срубыМ-250М-300
Дома из арболитовых блоков и подобных им материаловМ-300М-350
Дома из кирпича, камня, железобетонаМ-350М-400

Требования к арматуре

Для армирования ленточного фундамента используется стальная или композитная арматура. Поверхность её профилирована, что приводит к передаче максимальной нагрузки от прогибающегося бетона к арматурным прутьям.

Для продольного армирования обычно используются металлические прутья, диаметр которых находится в пределах от 10 до 16 мм.

Для поперечного армирования применяются металлические прутья, диаметр которых находится в пределах от 6 до 8 мм.

В соответствии со СНиП 52-01-2003, при возведении ленточного фундамента могут использоваться следующие виды арматуры:

О том, какую арматуру используют для армирования ленточного фундамента, расскажет эта статья.

Этапы выполнения работ

Общие проектные расчёты:

Расчёт диаметра и количества арматурных прутьев

В соответствии со СНиП 52-01-2003 минимальная площадь сечения продольной арматуры должна равняться 0,1% от площади поперечного сечения самого фундамента. Этим правилом необходимо руководствоваться при выборе диаметра арматурных прутьев.

Зная площадь сечения прута, а также количество прутьев в сечении фундамента, можно, используя таблицу ниже, быстро определить необходимый диаметр арматуры.

Арматурный сортамент:

Номинальный диаметр стержня, ммРасчетная площадь поперечного стержня, мм2, при числе стержнейТеоретическая масса 1 м длины арматуры, кгДиаметр арматуры классовМаксимальный размер сечения стержня периодического профиля
123456789А240
А400
А500
А300В500
37,114,121,228,335,342,449,556,563,60,052+
412,625,137,750,262,875,487,9100,51130,092+
519,639,358,978,598,2117,8137,5157,1176,70,144+
628,357851131411701982262540,222++6,75
850,31011512012513023524024530,395++9,0
1078,51572363143934715506287070,617+++11,3
12113,122633945256567979290510180,888+++13,5
14153,93084626167699231077123113851,208++15,5
16201,1402603804100512061407160818101,578++18
18254,55097631018127215271781203622901,998++20
20314,26289421256157118852199251328282,466++22
2238176011401520190022812661304134212,984++24

Расчёт количества арматуры:

  1. Вычисляем периметр фундамента.
  2. Составляем схему армирования и подсчитываем количество стыков арматурных прутьев (стыки всегда идут внахлёст на величину, равную 30 диаметрам прута).
  3. Периметр умножаем на схему армирования, прибавляем сумму стыков и добавляем к этому ещё 10% от получившейся величины.

Подробнее о расчете арматуры для ленточного фундамента можно узнать из этой статьи.

Разметка

На этапе разметки используется проектная схема фундаментной конструкции. Схему переносят на местность, используя обноску по периметру участка и разметочный шнур. Все получившиеся таким образом размеры должны соответствовать проекту.

Основание фундамента

Роется траншея для будущей фундаментной конструкции. Глубина должна соответствовать проектной и иметь запас в 30 см для песчано-гравийной подушки. При этом учитываются особенности грунта.

Опалубка

Опалубка делается из деревянных дощатых щитов снаружи будущего основания дома. На дно (поверх подушки) и стенки опалубки укладывается гидроизоляционный слой.

Вязка

Самый важный этап — это формирование в опалубке арматурного каркаса и его вязка. Для вязки обычно используется проволока.

На это есть ряд причин:

Все самое важное о вязке армокаркаса найдете в этом материале.

Армирование углов

На углы в фундаментной конструкции приходится наибольшая нагрузка. Поэтому их необходимо максимально усилить.

Для этого есть два основных правила:

  1. Пруты нужно изгибать так, чтобы каждая из их сторон заглублялась в одну из стен фундамента.
  2. Если длины прута недостаточно, чтобы его изогнуть, то для усиления углов используются Г-образные профили.

На фото ниже представлены схемы армирования углов:

1. Жесткость соединения внешней продольной арматуры (1) в угловой зоне обеспечивает Г-образный хомут (6).
2. Внутренняя продольная арматура (2) жестко скрепляется с внешней продольной арматурой (1) внахлёст.
3. Шаг поперечной арматуры (L) составляет не более ¾ высоты ленты фундамента.
4. Внутреннюю и внешнюю продольную арматуру соединяет дополнительная поперечная арматура (5).
5. Длина соединения внахлёст составляет 50 диаметров горизонтальной арматуры.


1. При использовании П-образных хомутов (5) угловое соединение внешней и внутренней горизонтальной арматуры ленточного фундамента (1) получает жёсткую сцепку наподобие замка.
2. В анкеровке П-образных хомутов участвует вертикальная (2), поперечная (3) и дополнительная поперечная (4) арматура.

После армирования приступают непосредственно к заливке бетона. Бетон заливается в опалубку в несколько слоёв, по 20-30 см каждый. В процессе необходимо тщательно перемешивать бетонную смесь.

Подробнее о технологии армирования углов ленточного фундамента читайте в этой статье.

Распространённые ошибки и способы их исправления

Следует обратить внимание на следующие грубейшие ошибки при армировании ленточного фундамента:

  1. Часто для арматурного каркаса не формируется защитный бетонный слой, что существенно влияет на долговечность конструкции. Об этом нужно помнить на этапе возведения опалубки.
  2. Отсутствие гидроизоляционного слоя между подошвой и стенками фундамента. Высокая водопроницаемость в данном случае разрушает конструкцию в течение 10 лет. Поэтому гидроизоляция тоже стоит здесь на одном из первых мест.
  3. Армирование углов с обыкновенным поворотом. Эта ошибка может привести к очень быстрой деформации и разрушению фундамента. На углы всегда стоит обращать особое внимание.

Заключение

Подводя итог под всем вышесказанным, можно сделать ряд выводов:

  1. Во-первых, финансовые и временные затраты на возведение и армирование ленточного фундамента не велики. При этом конструкция проста и надёжна.
  2. Во-вторых, подобный тип фундамента подходит практически для любого вида дачных загородных построек, что сильно расширяет область его применения.
  3. В-третьих, при армировании данного типа фундамента нужно помнить о технологических правилах и нормах, чтобы избежать типичных ошибок. И тогда конструкция прослужит долгие годы.

Зачем нужна арматура в фундаменте

Арматура – совокупность изделий из металла в форме прутьев, которые применяются в строительстве. Их изготавливают методом горячей или холодной прокатки стали. Арматура в фундаменте необходима для повышения долговечности и прочности бетона. Она защищает железобетонные конструкции от резких температурных колебаний, препятствует возникновению трещин в материале и принимает на себя все виды нагрузок. Благодаря рифлению материал надежно фиксируется в бетоне и предотвращает деформирование.

Применение арматуры

Крепкий фундамент – залог успешного строительства. Поэтому при возведении гражданских объектов, станций, мостов, промышленных предприятий, аэродромов и других сооружений не обойтись без арматуры. Также прутья используют для обустройства дачных участков, строительства теплиц, сараев и ограждений.

Для создания каркасов арматуру соединяют путем вязки проволокой, или сварки. Во время армирования важно уделить особое внимание углам фундамента. Если неправильно состыковать прутья, то возможны трещины и расслоения. На углах необходимо максимально жестко соединить арматуру.

Виды арматуры

По виду используемого материала арматура бывает 2 видов:

  1. Металлическая. Такой металлопрокат может эксплуатироваться до 50 лет, при исключении контакта с водой и другими агрессивными факторами. Металлическую арматуру можно прочно сварить между собой или скрепить проволокой.
  2. Композитная. Материал не подвергается коррозии, имеет легкий вес и высокую прочность на разрыв. Кроме того, он не изгибается, отличается низкой теплопроводностью и соединяется только связыванием проволокой. Композитную арматуру применяют в малоэтажном строительстве, при укреплении береговых сооружений, мостовых систем и дорожного полотна.

По назначению выделяют 3 вида арматурных прутьев:

  1. Рабочие. Материал принимает основные нагрузки конструкций. Они могут удерживать поперечно и продольно расположенные элементы, обеспечивая целостность бетонной конструкции.
  2. Распределительные. Арматуру устанавливают в местах резкого изменения сечения конструкции, где происходит высокая концентрация напряжений.
  3. Монтажные. Материал используется для усиления оснований железобетонных изделий.

Прутья в бетоне могут находиться в предварительно напряженном или естественном состоянии. В первом случае уменьшается количество прогибов, а сама арматура защищает конструкцию от растрескивания. Во втором случае используются прутья без предварительного натяжения.

Как правильно заливать фундамент

Перед тем как заливать фундамент, необходимо провести армирование. Оно включает такие этапы:

  1. Подготовительный. На данном этапе определяют границы планируемого объекта, измеряют ширину и глубину траншей. Затем рабочие снимают верхний слой почвы при помощи трактора, вычисляют уровень грунтовых вод и выбирают материал для залива.
  2. Выравнивание дна. В вырытые траншеи слоями засыпают песок или гравий. Каждый слой обязательно заливают водой и утрамбовывают.
  3. Установка опалубки для укрепления стен траншеи. Ее сооружают из досок, металлочерепицы или толстой фанеры.
  4. Укладка арматуры. Сперва необходимо связать прутья с помощью проволоки. Далее арматурную сетку укладывают на подпорки из кирпичей или камней.

Заливка фундамента состоит из следующих этапов:

  1. Приготовление бетонной смеси. При необходимости в густую массу следует добавить воды и хорошо размешать до однородности.
  2. Заливка. После того как бетонная смесь залита, ее утрамбовывают, используя глубинный вибратор. Далее поверхность выравнивают.
  3. Застывание бетонной смеси происходит в течение 20 дней. При высокой температуре воздуха необходимо увлажнять поверхность во избежание образования корки, которая будет препятствовать высыханию материала. Если намечаются осадки, нельзя оставлять поверхность без защиты. Необходимо применять тепличную пленку.

Для получения наиболее прочного фундамента через 7 дней после заливки следует выложить поверх него несколько рядов кирпичей. Они помогут устранить остатки воздуха и достичь отменной усадки.

Смотрите также:

цена бетона м400 за куб

кубометр бетона цена

цена машины бетона для фундамента

что это такое и для чего она нужна

Арматура – это металлическое изделия в виде стержня. Арматурные прутья относят к важным элементам строительства. Их получают путем проката стали на металлургических заводах, подвергая высоким температурам. Из стали удаляют отходы и добавляют примеси, снижая уровень углерода и повышая прочность прутьев. После изготовления арматура подвергается проверкам и соответствиям ГОСТу. Производство и продажа арматуры – сферы высокого спроса, так как её используют в гражданском и в промышленном строительстве. Данная статья поможет детальней рассмотреть, что такое арматура.

Необходимость применения

Арматура нужна для прочности и выносливости бетона и используется в процессе любого строительства. Устойчивость бетона к растяжению, намного меньше чем к фактору сжатия. Благодаря рифленой поверхности арматура хорошо закрепляется в бетоне и уменьшает его деформацию.

Арматура – это металлическое изделия в виде стержня

Чистый бетон не имеет высокого свойства прочности, и чтобы увеличить его долговечность, бетон и арматуру соединили в железобетоне. Железобетонные конструкции предназначены надежному укреплению постройки в сравнении с обычным бетоном:

Арматура используется и в фундаменте. Он берет на себя любые виды нагрузок от вышестоящих конструкций и потому должен быть максимально прочным. Дополнительно на фундамент воздействуют движения грунтов и морозное пучение. Арматура в фундаменте работает как эффективная защита и помогает сопротивляться разрушению бетона.

Общая классификация арматуры: виды

В зависимости от вида изготовленного материала, арматурные стержни бывают:

  1. Металлические. Из металлов изготавливают традиционную арматуру, она высокая по теплостойкости. В процессе армирования её могут сгибать и сваривать.
  2. Композитные. Они изготовлены из стеклянных, базальтовых и углеродных волокон. Наиболее востребована стеклопластиковая арматура, не проводит электроток и не подвержена коррозии.
Арматура металлическая

В зависимости от способа изготовления арматура может быть:

  1. Стержневой. Подобная арматура используется чаще всего. Диаметр прутьев от 6 до 80 мм, они изготавливаются путем холодного и горячего проката, служат каркасом железобетонным конструкциям и могут быть:
  1. Проволочной. Размер данной арматуры доходит до 10 мм. Изготавливается способом холодной протяжки стержней через ряд уменьшающихся в диаметре отверстий. В результате стержни проволочной арматуры сужаются в диаметре и увеличиваются в длине.
  2. Канатной. Арматура изготавливается из проволоки. Диаметр высокопрочных канатных прутьев от 6-15 мм. В ней не должно быть оборванной проволоки и вмятин.

В зависимости от установки арматура делится на три вида:

Выбор конкретного вида арматуры зависит от места и способа её применения.

Сетка арматурная 50х50х3 мм в картах

Разновидности

По своему назначению арматура бывает таких видов:

  1. Рабочая. Самый значимый вид арматуры, обладающий высокой прочностью, принимает основные нагрузки строения. В свою очередь, выделяется:
  1. Распределительная (конструктивная) – распределяет нагрузку рабочей арматуры по всей площади и обеспечивает её цельность. Ставится в места концентрации напряжений и резких изменений сечения конструкции.
  2. Монтажная. Применяется для усиления каркаса и объединяет все части. В некоторых случаях конструктивная и рабочая арматура может одновременно выполнять функции монтажной.

Каждый из этих видов арматуры обеспечивает максимальную прочность и долговечность в конкретном месте строительной конструкции.

Область применения

Арматура очень широко применяется в строительстве:

Арматура в строительстве

Арматуру используют в изготовлении ломов и штифтов, кроме того, прутья популярны в частном применении на дачных участках (в пристройках, заборах и сараях).

Специфика маркировки

Маркировка арматуры – специальное обозначение, помогает лучше разобраться в диаметре арматуры, её внешнем виде и характеристиках. Созданное чтобы упростить выбор и быстро сориентироваться в различных видах арматурных прутьев. Стержневую арматуру поделили на 6 классов:

Специфика маркировки арматуры

Существуют и более детальные характеристики в маркировке с различным обозначением:

Заключение

Строительные объекты с применением арматурного каркаса становятся надежными и долгосрочными. Арматура увеличивает прочность конструкции и важна в процессе заложения фундамента здания.

Арматурный каркас для ленточного фундамента

Арматурный каркас для ленточного фундамента играет роль скелетного основания, который полностью берет на себя напряжение от внешнего и внутреннего давления. Арматурные прутья принято соединять в каркасы или сетки с помощью сваривания или связывания специальной проволокой. В самостоятельном строительстве вязание арматуры занимает длительный период времени и требует соответствующих навыков, поэтому многих волнует вопрос: «Можно ли сваривать арматуру для фундамента?»

Вязать арматуру стоит тогда, когда строительство происходит на сложном грунте (с высоким уровнем подземных вод, значительным промерзанием грунта). Если свариваются крупные прутья с маркировкой «С» в строительстве частного здания небольшого размера – сварка не повлияет на прочность конструкции.

В процессе армирования следует обратить повышенное внимание на правильное армирование углов фундамента. Неправильная стыковка прутьев может привести к появлению трещин и расслоений. На углах необходима жесткость соединения арматуры и вязка тогда не подходит. На угловом месте стыков арматуры хорошо использовать Г-образные пруты.

Современные технологии позволяют использовать не только металлическую, но и композитную арматуру. Пластиковая арматура плюсы и минусы:

Пластиковую арматуру спокойно применяют в малоэтажном строительстве, в различных фундаментах и плитах.

Кроме вязки и сварки, используют муфтовое соединение арматуры, что позволяет надежно соединить концы арматурных прутьев друг с другом. У такого способа есть преимущества и недостатки:

Данный способ соединения арматуры часто применяется в промышленном строительстве и в больших объемах работ.

схемы, расчет диаметра арматуры, расположение по углам и в подошве

Ленточный фундамент имеет нестандартную геометрию: его длинна в десятки раз больше глубины и ширины. Из-за такой конструкции почти все нагрузки распределяются вдоль ленты. Самостоятельно бетонный камень не может компенсировать эти нагрузки: его прочности на изгиб недостаточно. Для придания конструкции повышенной прочности используют не просто бетон, а железобетон — это бетонный камень с расположенными внутри стальными элементами — стальной арматурой. Процесс закладки металла называется армированием ленточного фундамента. Своими руками его сделать несложно, расчет элементарный, схемы известны. 

Количество, расположение, диаметры и сорт арматуры — все это должно быть прописано в проекте. Эти параметры зависят от многих факторов: как от геологической обстановки на участке, так и от массы возводимого здания. Если вы хотите иметь гарантированно прочный фундамент — требуется проект. С другой стороны, если вы строите небольшое здание, можно попробовать на основании общих рекомендаций все сделать своими руками, в том числе и спроектировать схему армирования.

Содержание статьи

Схема армирования

Расположение арматуры в ленточном фундаменте в поперечном сечении представляет собой прямоугольник. И этому есть простое объяснение: такая схема работает лучше всего.

Армирование ленточного фундамента при высоте ленты не более 60-70 см

На ленточный фундамент действуют две основные силы: снизу при морозе давят силы пучения, сверху — нагрузка от дома. Середина ленты при этом почти не нагружается. Чтобы компенсировать действие этих двух сил обычно делают два пояса рабочей арматуры: сверху и снизу. Для мелко- и средне- заглубленных фундаментов (глубиной до 100 см) этого достаточно. Для лент глубокого заложения требуется уже 3 пояса: слишком большая высота требует усиления.

О глубине заложения фундамента прочесть можно тут.

Для большинства ленточных фундаментов армирование выглядит именно так

Чтобы рабочая арматура находилась в нужном месте, ее определенным образом закрепляют. И делают это при помощи более тонких стальных прутьев. Они в работе не участвуют, только удерживают рабочую арматуру в определенном положении — создают конструкцию, потому и называется этот тип арматуры конструкционным.

Для ускорения работы при вязке арматурного пояса используют хомуты

Как видно на схеме армирования ленточного фундамента, продольные прутки арматуры (рабочие) перевязываются горизонтальными и вертикальными подпорками. Часто их делают в виде замкнутого контура — хомута. С ними работать проще и быстрее, а конструкция получается более надежной.

Какая арматура нужна

Для ленточного фундамента используют два типа прутка. Для продольных, которые несут основную нагрузку, требуется класс АII или AIII. Причем профиль — обязательно ребристый: он лучше сцепляется с бетоном и нормально передает нагрузку. Для конструкционных перемычек берут более дешевую арматуру: гладкую первого класса АI, толщиной 6-8 мм.

В последнее время появилась на рынке стеклопластиковая арматура. По заверениям производителей она имеет лучшие прочностные характеристики и более долговечна. Но использовать ее в фундаментах жилых зданий многие проектировщики не рекомендуют. По нормативам это должен быть железобетон. Характеристики этого материала давно известны и просчитаны, разработаны специальные профили арматуры, которые способствуют тому, что металл и бетон соединяются в единую монолитную конструкцию.

Классы арматуры и ее диаметры

Как поведет себя бетон в паре со стеклопластиком, насколько прочно такая арматура будет сцепляться с бетоном, насколько успешно эта пара будет сопротивляться нагрузкам — все это неизвестно и не изучено. Если хотите экспериментировать — пожалуйста, используйте стекловолокно. Нет — берите железную арматуру.

Расчет армирования ленточного фундамента своими руками

Любые строительные работы нормируются ГОСТами или СНиПами. Армирование — не исключение. Оно регламентируется СНиП 52-01-2003 «Бетонные и железобетонные конструкции». В этом документе указывается минимальное количество требуемой арматуры: оно должно быть не менее 0,1% от площади поперечного сечения фундамента.

Определение толщины арматуры

Так как ленточный фундамент в разрезе имеет форму прямоугольника, то площадь сечения находится перемножением длин его сторон. Если лента имеет глубину 80 см и ширину 30 см, то площадь будет 80 см*30 см = 2400 см2.

Теперь нужно найти общую площадь арматуры. По СНиПу она должна быть не менее 0,1%. Для данного примера это 2,8 см2. Теперь методом подбора определим, диаметр прутков и их количество.

Цитаты из СНиПа, которые относятся к армированию (чтобы увеличить картинку щелкните по ней правой клавишей мышки)

Например, планируем использовать арматуру диаметром 12 мм. Площадь ее поперечного сечения 1.13 см2 (вычисляется по формуле площади окружности). Получается, чтобы обеспечить рекомендации (2,8 см2)  нам понадобится три прутка (или говорят еще «нитки»), так как двух явно мало: 1,13 * 3 = 3,39 см2, а это больше чем 2,8 см2, которые рекомендует СНиП. Но три нитки на два пояса разделить не получится, а нагрузка будет и с той и с другой стороны значительной. Потому укладывают четыре, закладывая солидный запас прочности.

Чтобы не закапывать лишние деньги в землю, можно попробовать уменьшить диаметр арматуры: рассчитать под 10 мм. Площадь этого прутка 0,79 см2. Если умножить на 4 (минимальное количество прутков рабочей арматуры для ленточного каркаса), получим 3,16 см2, чего тоже хватает с запасом. Так что для данного варианта ленточного фундамента можно использовать ребристую арматуру II класса диаметром 10 мм.

Армирование ленточного фундамента под коттедж проводят с использованием прутков с разным типом профиля

Как рассчитать толщину продольной арматуры для ленточного фундамента разобрались, нужно определить, с каким шагом устанавливать вертикальные и горизонтальные перемычки.

Шаг установки

Для всех этих параметров тоже есть методики и формулы. Но для небольших строений поступают проще. По рекомендациям стандарта расстояние между горизонтальными ветками не должно быть больше 40 см. На этот параметр и ориентируются.

Как определить на каком расстоянии укладывать арматуру? Чтобы сталь не подвергалась коррозии, она должна находится в толще бетона. Минимальное расстояние от края — 5 см. Исходя из этого, и рассчитывают расстояние между прутками: и по вертикали и по горизонтали оно на 10 см меньше габаритов ленты. Если ширина фундамента 45 см, получается, что между двумя нитками будет расстояние 35 см (45 см — 10 см = 35 см), что соответствует нормативу (меньше 40 см).

Шаг армирования ленточного фундамента — это расстояние между двумя продольными прутками

Если лента у нас 80*30 см, то продольная арматура находится одна от другой на расстоянии 20 см (30 см — 10 см). Так как для фундаментов среднего заложения (высотой до 80 см) требуется два пояса армирования, то один пояс от другого располагается на высоте 70 см (80 см — 10 см).

Теперь о том, как часто ставить перемычки. Этот норматив тоже есть в СНиПе: шаг установки вертикальных и горизонтальных перевязок должен быть не более 300 мм.

Все. Армирование ленточного фундамента своими руками рассчитали. Но учтите, что ни масса дома, ни геологические условия не учитывались.  Мы основывались на том, что на этих параметрах основывались при определении размеров ленты.

Армирование углов

В конструкции ленточного фундамента самое слабое место — углы и примыкание простенков. В этих местах соединяются нагрузки от разных стен. Чтобы они успешно перераспределялись, необходимо арматуру грамотно перевязать. Просто соединить ее неправильно: такой способ не обеспечит передачу нагрузки. В результате через какое-то время в ленточном фундаменте появятся трещины.

Правильная схема армирования углов: используются или сгоны — Г-образные хомуты, или продольные нитки делают длиннее на 60-70 см и загибают за угол

Чтобы избежать такой ситуации, при армировании углов используют специальные схемы: пруток с одной стороны загибают на другую. Этот «захлест» должен быть не менее 60-70 см. Если длины продольного прутка на загиб не хватает, используют Г-образные хомуты со сторонами тоже не менее 60-70 см. Схемы их расположения и крепления арматуры приведены на фото ниже.

По такому же принципу армируются примыкания простенков. Также желательно арматуру брать с запасом и загибать. Также возможно использование Г-образных хомутов.

Схема армирования примыкания стен в ленточном фундаменте (чтобы увеличить картинку щелкните по ней правой клавишей мышки)

Обратите внимание: в обоих случаях, в углах шаг установки поперечных перемычек уменьшен в два раза. В этих местах они уже становятся рабочими — участвуют в перераспределении нагрузки.

Армирование подошвы ленточного фундамента

На грунтах с не очень высокой несущей способностью, на пучнистых почвах или под тяжелые дома, часто ленточные фундаменты делают с подошвой. Она передает нагрузку на большую площадь, что придает большую стабильность фундаменту и уменьшает величину просадок.

Чтобы подошва от давления не развалилась, ее также необходимо армировать. На рисунке представлены два варианта: один и два пояса продольной арматуры. Если грунты сложные, с сильной склонностью к зимнему печению, то можно укладывать два пояса. При нормальных и среднепучнистых грунтах — достаточно одного.

Уложенные в длину пруты арматуры являются рабочими. Их, как и для ленты, берут второго или третьего класса. Располагаются друг от друга они на расстоянии 200-300 мм. Соединяются  при помощи коротких отрезков прутка.

Два способа армирования подошвы ленточного фундамента: слева для оснований с нормальной несущей способностью, справа — для не очень надежных грунтов

Если подошва неширокая (жесткая схема), то поперечные отрезки — конструктивные, в распределении нагрузки не участвуют. Тогда их делают диаметром 6-8 мм, загибают на концах так, чтобы они охватывали крайние прутки. Привязывают ко всем при помощи вязальной проволоки.

Ели подошва широкая (гибкая схема), поперечная арматура в подошве тоже является рабочей. Она сопротивляется попыткам грунта «схлопнуть» ее. Потому в этом варианте подошвы используют ребристую арматуру того же диаметра и класса, что и продольную.

Сколько нужно прутка

Разработав схему армирования ленточного фундамента, вы знаете, сколько продольных элементов вам необходимо. Они укладываются по всему периметру и под стенами. Длинна ленты будет длиной одного прутка для армирования. Умножив ее на количество ниток, получите необходимую длину рабочей арматуры. Затем к полученной цифре добавляете 20%  — запас на стыки и «перехлесты». Вот столько в метрах вам и нужно будет рабочей арматуры.

Считаете по схеме сколько продольных ниток, потом высчитываете сколько необходимо конструктивного прутка

Теперь нужно посчитать количество конструктивной арматуры. Считаете, сколько поперечных перемычек должно быть: длину ленты делите на шаг установки (300 мм или 0,3 м, если следовать рекомендациям СНиПа). Затем подсчитываете, сколько уходит на изготовление одной перемычки (ширину арматурного каркаса складываете с высотой и удваиваете). Полученную цифру умножаете на количество перемычек. К результату добавляете тоже 20% (на соединения). Это будет количество конструктивной арматуры для армирования ленточного фундамента.

По похожему принципу считаете количество, которое необходимо для армирования подошвы. Сложив все вместе, вы узнаете, сколько арматуры нужно на фундамент.

О выборе марки бетона для фундамента прочесть можно тут. 

Технологии сборки арматуры для ленточного фундамента

Армирование ленточного фундамента своими руками начинается после установки опалубки. Есть два варианта:

Оба вариант неидеальны и каждый решает, как ему будет легче. При работе непосредственно в траншее, нужно знать порядок действий:

Есть еще одна технология армирования ленточного фундамента. Каркас получается жесткий, но идет большой расход прутка на вертикальные стойки: их забивают в грунт.

Вторая технология армирования ленточного фундамента — сначала вбивают вертикальные стойки, к ним привязывают продольные нитки, а потом все соединяют поперечными

Удобнее и быстрее  всего делать армирующий пояс с использованием сформованных заранее контуров. Прут сгибают, формируя прямоугольник с заданными параметрами. Вся проблема в том, что их необходимо делать одинаковыми, с минимальными отклонениями. И требуется их большое количество. Но потом работа в траншее движется быстрее.

Армирующий пояс можно вязать отдельно, а потом установить в опалубку и связать в единое целое уже на месте

Как видите, армирование ленточного фундамента — длительный и не самый простой процесс. Но справиться можно даже одному, без помощников. Потребуется, правда, много времени. Вдвоем или втроем работать сподручнее: и прутки переносить, и выставлять их.

Что такое обучение с подкреплением? Полное руководство

При предполагаемом размере рынка в 7,35 миллиарда долларов США искусственный интеллект растет не по дням, а по часам. McKinsey прогнозирует, что методы искусственного интеллекта (включая глубокое обучение и обучение с подкреплением) потенциально могут приносить от 3,5 до 5,8 трлн долларов в год в девяти бизнес-функциях в 19 отраслях.

Хотя машинное обучение рассматривается как монолит, эта передовая технология диверсифицирована с различными подтипами, включая машинное обучение, глубокое обучение и новейшую технологию глубокого обучения с подкреплением.

Что такое обучение с подкреплением?

Обучение с подкреплением - это обучение моделей машинного обучения принятию последовательности решений. Агент учится достигать цели в неопределенной, потенциально сложной среде. При обучении с подкреплением искусственный интеллект сталкивается с игровой ситуацией. Компьютер пытается найти решение проблемы методом проб и ошибок. Чтобы заставить машину делать то, что хочет программист, искусственный интеллект получает либо вознаграждение, либо штрафы за свои действия.Его цель - максимизировать общую награду.
Хотя дизайнер устанавливает политику вознаграждения, то есть правила игры, он не дает модели никаких подсказок или предложений о том, как решить игру. Модель должна выяснить, как выполнить задачу, чтобы получить максимальную награду, начиная с совершенно случайных испытаний и заканчивая сложной тактикой и сверхчеловеческими навыками. Используя возможности поиска и множество испытаний, обучение с подкреплением в настоящее время является наиболее эффективным способом продемонстрировать творческие способности машины.В отличие от людей, искусственный интеллект может собирать опыт из тысяч параллельных игровых процессов, если алгоритм обучения с подкреплением работает на достаточно мощной компьютерной инфраструктуре.

Примеры обучения с подкреплением

В прошлом применение обучения с подкреплением ограничивалось слабой компьютерной инфраструктурой. Однако по мере того, как суперпользователь ИИ в нарды Джерарда Тезауро развивался в шоу 1990-х годов, прогресс все же произошел. Этот ранний прогресс сейчас быстро меняется с появлением новых мощных вычислительных технологий, открывающих путь совершенно новым вдохновляющим приложениям.
Обучение моделей, управляющих автономными автомобилями, является отличным примером потенциального применения обучения с подкреплением. В идеальном случае компьютер не должен получать инструкции по вождению автомобиля. Программист избежал бы жесткой привязки всего, что связано с задачей, и позволил бы машине учиться на собственных ошибках. В идеальной ситуации единственным жестко закрепленным элементом была бы функция вознаграждения.

Чтобы узнать больше о реальных приложениях обучения с подкреплением, прочтите эту статью.

Проблемы с обучением с подкреплением

Основная проблема в обучении с подкреплением заключается в подготовке среды моделирования, которая в значительной степени зависит от выполняемой задачи. Когда модель должна стать сверхчеловеческой в ​​играх Chess, Go или Atari, подготовка среды моделирования относительно проста. Когда дело доходит до создания модели, способной управлять автономным автомобилем, создание реалистичного симулятора имеет решающее значение, прежде чем позволить автомобилю ездить по улице.Модель должна выяснить, как затормозить или избежать столкновения в безопасных условиях, когда жертва даже тысячи автомобилей обходится с минимальными затратами. Перенос модели из учебной среды в реальный мир - вот где все усложняется.
Масштабирование и настройка нейронной сети, управляющей агентом, - еще одна проблема. Нет другого способа общаться с сетью, кроме как через систему вознаграждений и штрафов. Это, в частности, может привести к катастрофическому забыванию , когда приобретение новых знаний приводит к удалению некоторых старых из сети (читать дальше этот выпуск, см. этот документ, опубликованный во время Международной конференции по машинному обучению).
Еще одна проблема - достижение локального оптимума, то есть агент выполняет задачу как есть, но не оптимальным или требуемым образом. «Прыгун», прыгающий, как кенгуру, вместо того, чтобы делать то, что от него ожидалось, - ходьбу, - отличный пример, который также можно найти в нашем недавнем сообщении в блоге.
Наконец, есть агенты, которые оптимизируют приз без выполнения той задачи, для которой он был разработан. Интересный пример можно найти в видео OpenAI ниже, где агент научился получать награды, но не завершать гонку.

Чем отличается обучение с подкреплением от глубокого и машинного обучения?

На самом деле не должно быть четкого разделения между машинным обучением, глубоким обучением и обучением с подкреплением. Это похоже на отношение параллелограмм - прямоугольник - квадрат, где машинное обучение является самой широкой категорией, а глубокое обучение с подкреплением - самой узкой.
Точно так же обучение с подкреплением - это специализированное приложение методов машинного и глубокого обучения, предназначенное для решения проблем определенным образом.

Хотя идеи кажутся разными, между этими подтипами нет резкого разделения. Более того, они объединяются в рамках проектов, так как модели созданы не для того, чтобы придерживаться «чистого типа», а для выполнения задачи наиболее эффективным способом. Итак, «что именно отличает машинное обучение, глубокое обучение и обучение с подкреплением» - на самом деле сложный вопрос.

Машинное обучение с учителем происходит, когда программист может предоставить метку для каждого обучающего ввода в систему машинного обучения.

Некоторые шахты можно точно определить по их основным значениям рабочей высоты. Чтобы затруднить идентификацию, мы добавили гауссовский шум

С точки зрения ИИ, одна модель выполняла одну задачу с уточненным и нормализованным набором данных. Чтобы узнать больше об этой истории, прочитайте наш блог.
Обучение без учителя происходит, когда модели предоставляются только входные данные, но нет явных меток.Он должен рыться в данных и находить скрытую структуру или взаимосвязи внутри. Дизайнер может не знать, что это за структура или что найдет модель машинного обучения.

Глубокое обучение состоит из нескольких уровней нейронных сетей, предназначенных для выполнения более сложных задач. На создание моделей глубокого обучения вдохновил дизайн человеческого мозга, но в упрощенном виде.Модели глубокого обучения состоят из нескольких слоев нейронной сети, которые в принципе отвечают за постепенное изучение более абстрактных функций конкретных данных.
Хотя решения для глубокого обучения способны давать потрясающие результаты, по масштабу они не подходят человеческому мозгу. Каждый уровень использует результат предыдущего в качестве входных данных, и вся сеть обучается как единое целое. Основная концепция создания искусственной нейронной сети не нова, но только недавно современное оборудование обеспечило достаточную вычислительную мощность для эффективного обучения таких сетей на достаточном количестве примеров.Расширенное внедрение привело к появлению таких фреймворков, как TensorFlow, Keras и PyTorch, которые сделали построение моделей машинного обучения намного более удобным.


Третья модель отвечала за распознавание определенных китов по фотографиям, которые были подготовлены и обработаны ранее.Сеть, состоящая из 5 миллионов нейронов, располагалась на кончике капота. Более 941000 нейронов искали голову и более 3 миллионов нейронов были использованы для классификации конкретного кита. Это более 9 миллионов нейронов, выполняющих задачу, что может показаться большим количеством, но бледнеет по сравнению с более чем 100 миллиардами нейронов, работающих в человеческом мозгу. Позже мы использовали аналогичное решение на основе глубокого обучения для диагностики диабетической ретинопатии с использованием изображений сетчатки глаза пациентов.
Обучение с подкреплением , как указано выше, использует систему вознаграждений и штрафов, чтобы заставить компьютер решить проблему самостоятельно.Участие человека ограничивается изменением окружающей среды и настройкой системы вознаграждений и штрафов. Поскольку компьютер максимизирует вознаграждение, он склонен искать неожиданные способы сделать это. Вовлечение человека направлено на предотвращение использования системы и мотивацию машины выполнять задачу ожидаемым образом. Обучение с подкреплением полезно, когда нет «правильного способа» выполнить задачу, но есть правила, которым модель должна следовать, чтобы правильно выполнять свои обязанности. Возьмем, к примеру, дорожный кодекс.

В частности, если искусственный интеллект будет управлять автомобилем, обучение игре на некоторых классических играх Atari можно считать значимым промежуточным этапом. Возможное применение обучения с подкреплением в автономных транспортных средствах - это следующий интересный случай. Разработчик не может предсказать все будущие дорожные ситуации, поэтому позволить модели тренироваться с системой штрафов и вознаграждений в разнообразной среде, возможно, является наиболее эффективным способом для ИИ расширить опыт, который он имеет и собирает.

Заключение

Ключевым отличительным фактором обучения с подкреплением является то, как обучается агент. Вместо того чтобы проверять предоставленные данные, модель взаимодействует с окружающей средой, ища способы максимизировать вознаграждение. В случае глубокого обучения с подкреплением нейронная сеть отвечает за хранение опыта и, таким образом, улучшает способ выполнения задачи.

Является ли обучение с подкреплением будущим машинного обучения?

Хотя обучение с подкреплением, глубокое обучение и машинное обучение взаимосвязаны, никто из них не собирается заменять другие.Ян ЛеКун, известный французский ученый и руководитель отдела исследований в Facebook, шутит, что обучение с подкреплением - это вишенка на большом торте искусственного интеллекта с машинным обучением самого пирога и глубоким обучением глазурью. Без предыдущих итераций вишня ничего бы не увенчала.
Во многих случаях использования классических методов машинного обучения будет достаточно. Чисто алгоритмические методы, не связанные с машинным обучением, обычно полезны при обработке бизнес-данных или управлении базами данных.
Иногда машинное обучение только поддерживает процесс, выполняемый другим способом, например, ища способ оптимизации скорости или эффективности.
Когда машине приходится иметь дело с неструктурированными и несортированными данными или с различными типами данных, нейронные сети могут быть очень полезны. Как машинное обучение улучшило качество машинного перевода, было описано в The New York Times.

Сводка

Обучение с подкреплением, несомненно, является передовой технологией, которая может изменить наш мир. Однако его не нужно использовать в каждом случае. Тем не менее, обучение с подкреплением кажется наиболее вероятным способом сделать машину творческой, поскольку поиск новых, инновационных способов выполнения ее задач на самом деле является творчеством.Это уже происходит: теперь знаменитая AlphaGo DeepMind выполняла ходы, которые сначала считались ошибками специалистами-людьми, но на самом деле обеспечила победу над одним из сильнейших игроков-людей, Ли Седолом.
Таким образом, обучение с подкреплением может стать революционной технологией и следующим шагом в развитии ИИ.

.

What is, Algorithms, Applications, Example

  • Обязательно учите!

      • Назад
      • Бухгалтерский учет
      • Алгоритмы
      • Android
      • Блокчейн
      • Бизнес-аналитик
      • Создание веб-сайта
      • Облачные вычисления
      • COBOL
      • Встроенные системы
      • 9000 Дизайн 9000 Эталон
      • 900 Эталон
      • 9000 Проектирование
      • 900 Ethical
      • Учебные пособия по Excel
      • Программирование на Go
      • IoT
      • ITIL
      • Jenkins
      • MIS
      • Сеть
      • Операционная система
      • Назад
      • Prep
      • PM Prep
      • Управление проектом Salesforce
      • SEO
      • Разработка программного обеспечения
      • VBA
      900 04
  • Большие данные

      • Назад
      • AWS
      • BigData
      • Cassandra
      • Cognos
      • Хранилище данных
      • DevOps Back
      • DevOps Back
      • HBase
        • HBase2
        • MongoDB
        • NiFi
    .

    Что такое фонд? Определения, типы и правила

    Обзор

    Частный фонд - это независимое юридическое лицо, созданное исключительно для благотворительных целей. В отличие от общественной благотворительной организации, которая полагается на общественный сбор средств для поддержки своей деятельности, финансирование частного фонда обычно поступает от одного человека, семьи или корпорации, которые получают налоговый вычет за пожертвования.

    Слово «фонд» обычно используется в названиях многих различных типов некоммерческих организаций (например,g., Фонд Сьюзан Г. Комен, Фонд Билла и Мелинды Гейтс, Фонд «Загадай желание»). Но не все эти «благотворительные фонды» являются частными фондами . По сути, частный фонд - это очень специфический и особый вид благотворительного фонда.

    И общественные благотворительные организации, и частные фонды классифицируются IRS как освобожденные от налогов 501 (c) (3) организации. Однако основное различие между частным фондом, таким как Фонд Билла и Мелинды Гейтс, и общественной благотворительной организацией, такой как Фонд Загадайте желание, заключается в том, где они получают финансовую поддержку.В то время как общественная благотворительная организация получает финансирование от широкой общественности, частный фонд обычно имеет один источник финансирования, обычно частное лицо, семью или корпорацию.

    Поскольку частный фонд остается под контролем донора, вы определяете:

    • Миссия фонда;
    • Кого включить в фундаментную плиту;
    • Куда вложены средства; и
    • Как и куда раздаются средства.

    И, поскольку фонд может быть создан с намерением существовать вечно, ваши благотворительные пожертвования могут продолжаться, пока существует ваш фонд.Таким образом, он может стать живой семейной реликвией, передаваемой из поколения в поколение.

    Просмотреть стенограмму видео: объединение семей

    Частные фонды и общественные благотворительные организации

    Частные фонды и общественные благотворительные организации классифицируются IRS как организации 501 (c) (3) и не облагаются налогом. Оба существуют, чтобы служить общественному благу. Однако частные фонды и общественные благотворительные организации имеют разные способы выполнения и поддержки своей работы, а также сами управлять собой.

    Общественные благотворительные организации Частные фонды
    В первую очередь выдают гранты Хотя некоторые общественные благотворительные организации могут и действительно предоставляют гранты, они, как правило, занимаются благотворительной деятельностью и предоставляют услуги. Да. Частные фонды обычно предоставляют гранты (т. Е. Предоставляют средства) общественным благотворительным организациям, хотя иногда они проводят свою благотворительную деятельность.
    Получать большую часть поддержки от широкой общественности Да. Общественные благотворительные организации получают финансовую поддержку за счет сбора средств от общественности (то есть от частных лиц, правительства, корпораций и частных фондов) путем сбора пожертвований и / или грантов. Частные фонды обычно получают всю финансовую поддержку от одного человека, семьи или корпорации.
    Требуется, чтобы доказать, что большая часть финансирования поступает за счет государственной поддержки Да. Чтобы сохранить свой налоговый статус, IRS требует от общественных благотворительных организаций подтверждения того, что они получают существенную поддержку от населения. Самофинансирование является преимуществом, позволяющим фондам избегать тестов IRS, которые требуются от общественных благотворительных организаций. Хотя это и не запрещено, частные фонды обычно не занимаются сбором средств.
    Требуется для выбора диверсифицированного совета директоров Да. Общественная благотворительная организация должна управляться советом директоров, отражающим интересы округа, которому она служит. Большинство членов правления не должны быть связаны браком или кровью. No. Частный фонд может управляться исключительно его спонсором (-ами) или советом, состоящим из членов семьи и / или других лиц, выбранных донором (-ами).

    Различные типы фондов

    Многие разные типы некоммерческих организаций называют себя «фондами» или используют это слово в своих названиях. Вот несколько примеров:

    Общественный фонд

    «Общественный фонд» - это просто еще один термин для общественной благотворительности. (Примеры общественных благотворительных организаций, в названии которых есть слово «фонд», включают «Make-A-Wish Foundation» и «The Susan G.Komen Foundation.) Эти некоммерческие организации полагаются на пожертвования частных лиц, правительства, корпораций и частных фондов для финансирования своей деятельности и программ.

    Частный фонд

    Частный фонд, например общественный благотворительный или общественный фонд, предназначен для выполнения благотворительной миссии. Однако частный фонд - это , а не , общественная благотворительность, потому что вместо того, чтобы получать государственную поддержку, он финансируется и контролируется отдельным лицом, семьей или корпорацией.Примеры частных фондов: Фонд Билла и Мелинды Гейтс, Семейный Фонд Уолтона и Фонд Кока-Кола, Inc.

    Все частные фонды имеют следующие общие черты:

    • Они созданы для благотворительных целей и предоставляют донорам налоговый вычет за свои взносы.
    • Они управляются собственным советом директоров.
    • Они получают большую часть финансовой поддержки от своих учредителей и обычно контролируются ими.
    • Они должны делать благотворительные выплаты в течение налогового года.
    • Это освобожденные от налогов организации, но они должны уплатить номинальный акцизный налог в размере 1,39% от их чистого инвестиционного дохода.
    • Хотя они обычно предоставляют гранты общественным благотворительным организациям, они также могут:
      • Запускать программы, предоставлять услуги и проводить прямую благотворительную деятельность.
      • Оказывать помощь отдельным лицам и семьям в случае стихийных бедствий и помощи в тяжелых условиях.

    В нерабочем состоянии vs.Действующие фонды

    Существуют две отдельные категории частных фондов:

    • Нерабочие фонды
    • Действующие фонды

    На самом базовом уровне основное различие между неработающими фондами и действующими фондами заключается в степени, в которой ресурсы и операции фонда предназначены непосредственно для благотворительной деятельности и оказания услуг, независимо от того, проводятся ли такие операции постоянно или только время от времени.

    Неработающие фонды: Эти фонды обычно предоставляют гранты общественным благотворительным организациям, и они составляют подавляющее большинство сообщества частных фондов. Они могут вести свою собственную прямую благотворительную деятельность (и предоставлять гранты отдельным лицам, присуждать стипендии, предоставлять гранты международным организациям, которые не признаны благотворительными организациями 501 (c) (3), и т. Д.), Но запуск собственных программ не входит в их обязанности. основной фокус. Как правило, неоперационный фонд должен производить ежегодное распределение, равное примерно 5% от его средних чистых инвестиционных активов за предыдущий год.Выплаты, которые засчитываются в соответствии с этим требованием, включают гранты на благотворительность, определенные сопутствующие расходы и, за исключением инвестиционных расходов, необходимые и разумные административные расходы (включая ежегодную плату Foundation Source). Эти фонды создаются и поддерживаются Foundation Source.

    Операционные фонды: Действующие фонды преимущественно занимаются благотворительной деятельностью и должны постоянно и постоянно участвовать в собственных проектах.(Примеры могут включать работу музея, зоопарка, библиотеки или исследовательского центра.) Чтобы убедиться, что действующие фонды надлежащим образом участвуют в непосредственном осуществлении своей благотворительной деятельности, они должны ежегодно тратить большую часть своего инвестиционного дохода. (85%) непосредственно на активное ведение своей благотворительной деятельности (прямые благотворительные расходы). По сути, действующий фонд осуществляет прямые благотворительные расходы, осуществляя собственных благотворительных проектов , а не предоставляя гранты другим организациям.(Например, вместо того, чтобы предоставлять грант продовольственному банку, действующий фонд может покупать продукты напрямую и нанимать водителя для их доставки.)

    Правила частного фонда

    Поскольку частные фонды создаются для благотворительных целей, они должны соблюдать IRS правила, чтобы гарантировать, что они активны, а их расходы приносят пользу общественности. Таким образом, частный фонд должен обеспечивать ежегодное распределение, равное примерно 5% от его средних чистых инвестиционных активов за предыдущий год.Выплаты, которые засчитываются в соответствии с этим требованием, включают гранты на благотворительность, определенные сопутствующие расходы и, за исключением инвестиционных расходов, необходимые и разумные административные расходы (включая ежегодную плату Foundation Source).

    В обмен на соблюдение этих требований, частные доноры фонда получают полный контроль над тем, как инвестируются и предоставляются благотворительные активы фонда (и передают этот контроль последующим поколениям на неограниченный срок). Они также имеют право на значительные налоговые льготы.

    Донор может иметь возможность воспользоваться тремя основными налоговыми льготами, когда он или она передает частному фонду:

    1. Снижение подоходного налога донора за каждый год, в котором делается взнос;
    2. Уклонение от уплаты налогов на прирост капитала в зависимости от характеристик внесенного имущества; и
    3. Снижение или отмена потенциальных налогов на наследство.

    Экономия по налогу на прибыль

    Одной из наиболее непосредственных налоговых льгот является то, что донор получит вычет из подоходного налога на любую сумму, которую он или она вносит в частный фонд, до 30% скорректированного валового дохода донора (AGI).

    Экономия по налогу на прирост капитала

    Помимо вычета подоходного налога с подарков частному фонду, доноры также могут избежать уплаты налога на прирост капитала, пожертвовав высоко оцененные активы частному фонду. Например, если жертвователь передаст фонду оцененные акции, он или она будет иметь право на вычет подоходного налога в размере полной справедливой рыночной стоимости акций. Когда фонд решает продать акции в будущем, он будет платить только номинальный акцизный налог в размере 1.39% на чистый прирост капитала.

    Экономия по налогу на наследство

    Когда активы передаются частному фонду, они исключаются из наследства дарителя и, как следствие, не облагаются ни федеральным налогом, ни налогом штата. Для состоятельных людей, у которых есть сильные благотворительные интересы, частные фонды предлагают возможность избежать уплаты налогов на недвижимость, одновременно создавая прочное благотворительное наследие.

    Преимущества частного фонда по сравнению с общественным благотворительным фондом

    По данным Национального центра благотворительной статистики, в Соединенных Штатах насчитывается примерно 1 097 689 общественных благотворительных организаций и, возможно, всего 90 000 частных фондов.Причина, по которой количество государственных фондов значительно превышает число частных, в значительной степени объясняется финансовыми соображениями: общественная благотворительность может запрашивать поддержку у широкой общественности, правительства и частных фондов, тогда как частный фонд финансируется отдельным лицом, семьей или корпорацией. Хотя Foundation Source снизила стоимость создания и управления частным фондом, сделав практичным создание частного фонда с начальным финансированием всего в 250 000 долларов, государственные благотворительные организации часто имеют более низкие начальные затраты и не требуют минимального дохода.

    Пределы вычета налогов для общественных благотворительных и частных фондов

    Общественные благотворительные организации должны пройти различные тесты поддержки, чтобы получить право на получение статуса IRS. Однако, по сравнению с частными фондами, общественные благотворительные организации имеют несколько более высокий лимит на то, сколько донор может дать и при этом получить налоговый вычет.

    Донор может получать до 60% своего скорректированного валового дохода (AGI) за денежные пожертвования в общественную благотворительную организацию и до 30% AGI за пожертвования в частный фонд.Однако на практике ограничения налоговых вычетов редко создают препятствия для частных доноров. Во-первых, многие доноры не достигают лимитов AGI по налоговым вычетам. Однако если они это сделают, взносы, превышающие годовые лимиты, могут быть перенесены на последующие годы. Во-вторых, взносы могут быть сделаны как в частный фонд, так и в общественную благотворительную организацию, поэтому, если будет достигнут максимальный 30% -ный лимит AGI денежных взносов в частный фонд, дополнительные денежные взносы в размере до 30% AGI могут быть сделаны непосредственно одному или больше общественных благотворительных организаций.

    Преимущества частных фондов перед общественными благотворительными организациями

    Помимо этих различий, частные фонды обладают важными преимуществами перед общественными благотворительными организациями. Самый важный из них - это контроль. В отличие от общественных благотворительных организаций, которые управляются разносторонними советами директоров, частные фонды являются независимыми юридическими лицами, контролируемыми исключительно их донорами. За донорами остается последнее слово в том, как инвестировать и расходовать активы фонда; какие благотворительные организации поддерживать; участвуют ли другие в управлении фондом; и если да, то как.

    Более того, поскольку IRS предоставляет частным фондам очень широкие полномочия для выполнения своих миссий, они могут влиять на изменения во многих отношениях, помимо предоставления благотворительных взносов. Частный фонд имеет право работать практически через любую организацию, государственную или частную, для достижения своих благотворительных целей. Помимо поддержки общественных благотворительных организаций США, частный фонд может:

    • Выдавать международные гранты.
    • Присуждение стипендии (и выбор получателей).
    • Выдавать средства напрямую физическим лицам для оказания помощи при стихийных бедствиях и помощи в тяжелых условиях.
    • Осуществляйте связанные с программой инвестиции, включая ссуды, гарантии по ссудам и даже инвестиции в коммерческий бизнес.
    • Запускаем собственные благотворительные программы.

    Частный фонд обеспечивает как контроль, так и гибкость, что делает его идеальным благотворительным инструментом для доноров, которые хотят превратить капитал в цель.

    .

    Определение армирования Merriam-Webster

    re · in · force · ment | \ ˌRē-ən-ˈfȯrs-mənt \ 1 : действие по укреплению или поощрению чего-либо : состояние подкрепления

    2 : что-то, что усиливает или поощряет что-то: например,

    a : добавление войск, припасов и т. д., которые увеличивают силу армии или другой военной силы - обычно множественное число Около 8 а.м. Советские танки и бронетранспортеры с подкреплением подошли к ущелью с правого фланга (John Barron

    b : ), что-то, предназначенное для увеличения силы (как в слабом месте) мост, нуждающийся в стальной арматуре

    c : - реакция на чье-то поведение, призванная повысить вероятность того, что этот человек будет вести себя таким же образом снова положительное / отрицательное подкрепление

    3 психология : действие, побуждающее субъекта научиться давать или увеличивать частоту желаемой реакции, которая в классическом обусловливании включает в себя повторное предъявление безусловного стимула (например, вид еды) в паре с условным стимулом (таким, как звук колокольчика), и что в оперантном обусловливании включает использование вознаграждения после правильной реакции или наказания после неправильной реакции также : вознаграждение, наказание или безусловный стимул, используемый для подкрепления.

    Смотрите также