Главное меню

Изготовление каркасов из арматуры


Секреты изготовления арматурных каркасов

Содержание   

Арматурные каркасы являются неотъемлемой частью при строительстве любого здания. В первую очередь это касается зданий из монолитных железобетонных конструкций, где арматурный каркас выступает своего рода скелетом, обеспечивающим жесткость и устойчивость несущей опоры.

Обычный арматурный каркас

Какими же бывают арматурные каркасы, в чем их особенности и как их создавать? Сейчас узнаете.

Особенности и назначение

Арматурный каркас являет собой конструкцию, собранную из отдельных арматурных стержней. Конструкция эта пространственная, а не плоская, и формируется для армирования бетона.

В стандартном своем представлении бетон имеет отличные характеристики. Это один из самых прочных и легкодоступных материалов, огромным плюсом которого является простота в производстве.

Достаточно смешать цемент, песок и воду, и на выходе вы получите быстротвердеющий, прочный материал. Основной недостаток любого бетонного изделия без армирования – хрупкость.

Читайте также: какие бывают пистолеты для вязки арматуры, и как ими пользоваться?

Не имеет значения, рассматриваем мы конструкцию ленточного фундамента, балки, свай или столбиков, все они должны качественно работать при нагрузках, как на сжатие, так и на изгиб.

Со сжатием проблем нет. Бетон рассчитан на такие нагрузки, вот почему так популярны изделия типа ленточного фундамента, которые принимают на себя давление от вышестоящих конструкций.

Другое дело – нагрузки для балки или сваи. Здесь хватает сил действующих с изгибающимся вектором, с которыми обычный бетон не справляется. Он может дать трещину или вовсе разломиться.

Каркас плиточного фундамента

Решить проблему легко – достаточно включить в строительство конструкций, этап отвечающий за изготовление арматурных каркасов.

Арматурный каркас фиксирует бетон, делает его прочнее, не дает разрушаться. Он действительно становится своего рода стабилизатором и базовым каркасом.

Для эффективно работы каркасов необходимо соблюдать его правильные размеры. Желательно чтобы на 15 см3 бетона приходился хотя бы один арматурный стержень. В таком случае железобетонная конструкция считается качественно заполненной, и различные пространственные разрушения ей уже не грозят.
к меню ↑

Где применяется?

Арматурные изделия и каркасы в строительстве используются практически повсеместно. Основная сфера, где каркас из арматуры считается полностью незаменимым – строительство несущих конструкций.

В том числе фундамента (любого типа, от ленточного незаглубленного, до столбчатого или свайного) конструкций балки, колонн, несущих перекрытий, стен, обычных и буронабивных свай и т.д.

Основные направления касаются, конечно же, фундамента, потому что именно фундамент принимает давление от конструкций дома в максимальном его проявлении. В частности, при возведении фундамента ленточного, каркас из арматуры в него погружают в каждую ленту и подушку.

Применения армирования в ленточном фундаменте

То же касается любой балки. Для балки наличие каркаса даже более востребовано, так как она большую часть времени выдерживает нагрузки на изгиб. Аналогичным образом каркас из арматуры интегрируют в любую другую несущую конструкцию.

Ненесущие и самонесущие конструкции, к слову, тоже можно армировать. Очень часто такие действия себя окупают. К примеру, состав обычной бетонной стяжки или состав отмостки вокруг дома не предусматривает обязательное наличие армирование.

Плоские бетонные элементы такого типа действительно не нуждаются в монтаже арматурных сеток. Однако их состав и общая прочность сильно улучшится, если при заливке бетона предварительно позаботиться об установке в опалубку хотя бы минимальной сетки из тонкой арматуры или проволоки.

Изделия типа бетонных стен, декоративных перегородок, забирок и т.д, тоже подпадают под это определение.
к меню ↑

Технология возведения и схема

Рассмотрим, как арматурный каркас изготовляют, что такое состав каркаса и общую технологию работ.

В состав любого каркаса, как вы уже наверное и сами догадались, в первую очередь входит арматура. Арматуру в состав берут разную. Изделия могут отличаться по диаметру, классу и марке. Никаких ограничений в этом плане нет.

Основная задача, чтобы состав отвечал будущим нагрузкам и позволял вам связать каркас достаточно прочный и долговечный. Все остальное – вторично.



data-ad-client="ca-pub-8514915293567855"
data-ad-slot="1955705077">

В состав также входит проволока для вязки, и возможно, различного рода швеллеры, уголки и т.д. Очень часто их заменяют выгнутыми отрезками арматуры.

Это экономнее и удобнее, но когда нет времени или возможность производить декоративные накладки прямо на площадке – без вопросов пользуются тем, что есть в наличии. В частности, прекрасно интегрируются в каркас плоские уголки от металлоконструкций.

Монтаж стержней в арматурный каркас ведется постепенно. Делается это своими руками. Да и вообще вся вязка осуществляется вручную. Никакой серьезной техники здесь не предвидится, максимум, специальные механические крючки для вязки проволоки.

Схема каркас проста и понятна – это конструкция, состоящая из нескольких десятков стержней, связанных между собой с помощью проволоки.

Вязка арматурного каркаса проволокой

Схема каждой конструкции различается. Для ленточного фундамента и перекрытия она одна, для балки, колонны или буронабивной сваи другая.
к меню ↑

Принцип сборки

Монтаж изделия и его сборка осуществляется постепенно, в несколько этапов:

  1. Планирование схемы каркаса, подбор необходимых составляющих изделия.
  2. Нарезка арматуры, заготовка проволоки и муфт (о муфтовом соединении можно почитать отдельно).
  3. Сборка отдельных секций.
  4. Сборка секций в единую конструкцию.
  5. Монтаж изделия в опалубку.

Как мы уже отметили выше, работа ведется преимущественно своими руками или с помощью подручных инструментов.

Начинается все с планирования. Учитывается тип конструкции, ее размеры и потенциальные нагрузки. Тип конструкции влияет на монтаж, на качество и количество арматуры. Как правило, все эти моменты архитекторы просчитывают заранее.

Затем определяют количество материала и его особенности, нарезают арматуру, заготавливают крепления, швеллеры, уголки, соединительные элементы и подпорки.

Следующий этап – сборка отдельных секций. Например, сборка стенок каркаса, если мы рассматриваем арматурные каркасы для свай буронабивных, колонн либо под конструкцию балки.

Или же вязка сеток из стержней, если подразумевается заливка перекрытий. Сборка ведется своими руками. Стержни перевязывают между собой проволокой, или стягивают муфтами.

Собранные плоские секции нужно превратить в объемную конструкцию, следовательно, предусматривается их монтаж в рабочее положение и сборка в единый каркас. В качестве вспомогательных изделий здесь применяют арматурные муфты, различные уголки и т.д.

Ну а дальше осуществляется монтаж каркаса в рабочее положение, где его останется только скорректировать и залить бетоном. Желательно выполнять его монтаж на предварительно установленные пластиковые подставки, чтобы в нижней части несущей конструкции остался защитный слой бетона.
к меню ↑

Сборка арматурного каркаса (видео)


к меню ↑

Использование в работе со сваями

Существуют некоторые отличия при монтаже армирования для буронабивных свай. Некоторые разновидности буронабивных свай изготовляют на ходу, с помощью пустотелых шнеков.

Заливка бетона осуществляется сразу же после бурения, то есть до момента вытаскивания шнека. Таким образом, удается ускорить производство буронабивных свай. Но как тогда устанавливать каркас внутрь буронабивной сваи?

Преимущественно строители погружают его в тело буронабивной сваи своими руками, уже после заполнения скважины раствором. Монтаж упрощается за счет действия вибраторов, размягчающих смесь и дающих возможность погрузить арматурный скелет полностью.
к меню ↑

Различия в схемах исполнения

Существуют разные типы несущих конструкций. По классификации их делят на:

Арматурный каркас для колонн

Каждая конструкция предусматривает свой способ армирования.

Армирование фундамента, к примеру, делается полноценно. Здесь применяют крупную арматуру с диаметром от 15 мм. Схема армирования напоминает обычный скелетный каркас для стены, если мы рассматриваем конструкцию ленточного фундамента, или сетку, если рассматривается образец плоского основания.

Полость ленточного фундамента заполняется полностью, с учетом подошв и выступов. Колонны и балки армируют вытянутыми конструкциями, состоящими из 20-30 стержней длиной от 2 метров.

Стены укрепляют по такой же схеме, как и стены ленточного основания. Ну а каркас перекрытий, как правило, собирают из двух арматурных сеток. Нижняя сетка – более прочная и надежная, и верхняя – покрывающая 40-50 процентов плоскости перекрытия.

На сегодня все, задавайте вопросы в комментариях!

Статьи по теме:

   

Портал об арматуре » Вязка » Как производится изготовление арматурных каркасов?

Арматурные каркасы | плоские, круглые, бнс производство от 10 р/кг

Арматурные каркасы

Монтаж перекрытий в многоэтажных домах, устройство фундаментов в частном или промышленном строительстве, установка буронабивных свай не может обойтись без такого важного строительного материала как арматурные каркасы, которые можно заказать в компании Металлобаза в любом количестве и по вполне доступным ценам. Качественные армокаркасы, изготовленные заводским способом, обеспечивают любым видам сооружений прочность, надежность и высокие несущие способности, что в свою очередь гарантирует строениям безопасность эксплуатации и долговечность. Наша компания поставляет каркасы строительным и производственным фирмам. Готовы в кратчайшие сроки изготовить любой объём и поставить с доставкой или самовывозом со склада в Москве. Прислать чертежи и заказать армокаркасы вы можете через форму на сайте, почту или позвонив по телефону нашим специалистам.

Что такое арматурные каркасы?

Арматурные каркасы по внешнему виду и форме напоминают такие несущие элементы, как балки или колонны, конструкция которых состоит из арматуры различных диаметров, связанной между собой на равном расстоянии металлическими распорками из проволоки или полос металла с применением точечной сварки или вязки.

Каркасы из стали заводского изготовления производятся строго по ГОСТам, имеют маркировку с указанием размеров, типов сварки, назначения, видов используемой арматуры, что дает заказчику полную информацию об изделии и ее сфере применения. Компания Металлобаза производит качественную металлическую продукцию различных видов и назначений, а также принимает заказы на изготовление металлических изделий по чертежам заказчика.

Продукцию можно заказать любых размеров, длины или карт. В процессе выполнения индивидуального заказа учитываются все пожелания заказчика в строгом соответствии с предоставленными чертежами. На нашем производстве можно заказать плоские каркасы из арматуры (диаметром от 5мм до 25мм, тип сварки К1-Кт, ГОСТ 14098-2014), круглые каркасы (диаметром от 5мм до 25мм, тип сварки К3-Рп) армокаркасы и другие виды данной продукции.

Узнать цены за метр погонный, м2 или за тонну на изготовление арматурных каркасов вы можете у наших специалистов, конечная стоимость каркасов высчитывается техническим отделом.

Особенности изготовления металлических изделий

К особенностям изготовления арматурных каркасов относятся такие рабочие операции, как сварка и вязка, требующие не только знаний и большого опыта, но и заводских условий производства. Кустарный способ изготовления изделий такого вида не гарантирует безопасность эксплуатации, так как самодельная металлическая конструкция, имеющая ненадежную ручную вязку может не выдержать нагрузки и привести не только к дополнительным финансовым расходам, но и обрушению постройки. Во избежание подобных проблем необходимо использовать данный вид строительного материала только заводского производства, изготовленного с соблюдением соответствующих СНиПов и ГОСТов.

К особенностям заводского изготовления каркасов, на нашей Металлобазе, относятся следующие этапы работы:

Виды арматурных каркасов

К основным видам металлических конструкций из арматуры относятся:

Плоские армокаркасы – это арматурная сетка с ячейками равного размера, для производства которой используются пруты, соединенные между собой методом промышленной вязки или сварки. Данная продукция имеет два размера – длину и ширину.

Пространственные армокаркасы изготавливаются из арматуры по трем параметрам – длине, ширине и высоте. Конструкция такого изделия состоит из нескольких плоских каркасов, соединенных между собой методом вязки или сварки и может иметь форму круга, квадрата, треугольника. Изделия могут быть изготовлены любой формы в зависимости от потребностей заказчика.

Круглые арматурные каркасы по форме напоминает колонну и представляет собой цельнометаллическую конструкцию, изготовленную из одного или нескольких плоских каркасов.

Арматурные каркасы — сетки изготавливаются из металлических прутов различного сечения и могут иметь ячейки самого разного размера, что значительно расширяет сферу применения данной продукции.

Кроме вышеперечисленных видов продукции, компания Металлобаза производит каркасы БНС для буронабивных свай, которые пользуются большим спросом при устройстве буронабивных свайных фундаментов.

Где применяются арматурные каркасы?

Арматурные каркасы имеют широкую сферу применения в различных видах строительных работ. Их применение обусловлено таким важным фактором, как усиление свойств бетона. Дело в том, что прочность бетона на сжатие дает хорошие показатели, а прочность на изгиб является его слабым местом. Металлические конструкции из арматурного прута как раз и используются для усиления этих характеристик бетона, обеспечивая ему высокие несущие способности.

Плоские армокаркасы широко используют при сооружении межэтажных перекрытий. В этом случае металлические сетки-каркасы входят в конструкцию железобетонных плит, которые выдерживают высокие нагрузки и обеспечивают безопасность эксплуатации многоквартирного жилого здания. Кроме того, плоские металлоконструкции из арматуры используются при строительстве железнодорожных и автомобильных мостов, автомагистралей с высоким коэффициентом нагрузки. Тротуарные плиты также не могут обойтись без нашей продукции, которая обеспечивает им безопасность и долговечность.

Пространственные армокаркасы широко применяются в бетонированных затяжках шахт, колодцев, в устройстве буронабивных фундаментов, в установке колонн и стоек и т.п. Использование металлоконструкций из арматуры различных форм и размеров значительно ускоряет строительство объекта, улучшает его качество, повышает уровень эксплуатационной безопасности зданий и сооружений.

Ниже вы можете посмотреть фото наших работ:

Каркасы из арматуры: процесс изготовления и правила установки

Автор Optimist На чтение 10 мин. Опубликовано

Работы по возведению конструкций из монолитного железобетона включает и заготовку арматуры и арматурных каркасов. В данном разделе мы и рассмотрим, какую арматуру и каркасы используют в монолитных фундаментах и стенах при строительстве жилых домов и хозяйственных построек.

Виды арматуры

Для изготовления арматурных стержней и каркасов применяют стали, указанные в таблице 1.

Таблица 1. Арматурная сталь для железобетонных изделий

Наименование ГОСТ  Класс  Марка стали Диаметр,
мм
Поставка
Горячекатаная гладкая арматурная сталь  5781-(..)  A-I Ст3   6…40 6…12-в мотках
14…40-в стержнях
Горячекатаная арматурная сталь периодического профиля 5781-(..)  A-II  Ст5 6…40 6…12-в мотках
18Г2С 40…80 14…80-в стержнях
A-III 25Г2С 10…40 6…10-в мотках
32Г2Рпс 6…22   12…40-в стержнях
A-IV 80С 10…18 В стержнях
29ХГ2Ц 10…32 В стержнях
A-V 23Х2Г2Т 10…32 В стержнях
Упрочнённая вытяжкой арматурная сталь 5781-(..)  A-IIв Ст5 6…40 6…10-в мотках
80Г2С 80Г2С 12…80-в стержнях
A-IIIв 25ГС 10…40 7…10-в мотках
32Г2Рпс 6…22 12…40-в стержнях
Холоднотянутая арматурная гладкая проволока 6727-(..) B-I  Ст3  3, 4, 5 В мотках
Холоднотянутая арматурная проволока периодического профиля  Bр-I  Bр-I  Ст3  3, 4, 5 В мотках
Термомеханическая и термическая упрочненная сталь периодического профиля  10884-(..) Aт-IIIс     Ст5 10…18 В стержнях
Aт-IVс 25Г2С,
10ГС2
10…28 То же
Aт-IV 20ГС
Aт-V
Примечание:
Применяемая в строительстве арматурная сталь с винтовым профилем (ТУ 14-2-448-..) имеет номинальные диаметры стержней 18, 25, и 32мм, по химическому составу, механическим свойствам и классу соответствует арматурным сталям по ГОСТ 5781-.. и ГОСТ 10884

Арматурную сталь выпускают:

В обозначении арматуры на чертежах указан диаметр в миллиметрах, класс и ГОСТ.

Например:

 

 

 

 

 

 

Стержень арматуры периодического профиля диаметром 20 мм имеет обозначение 20 A-II ГОСТ 5781

Стержень гладкой арматуры диаметром 8 мм имеет обозначение

8 A-I ГОСТ 5781

Стержень гладкой холоднотянутой арматурной проволоки периодического профиля диаметром 4 мм имеет обозначение

4 Вр-I ГОСТ 6727

Товарные арматурные изделия

При изготовлении арматурных каркасов следует руководствоваться указаниями СНиП III-15-(..), а также рабочими чертежами проекта производства работ.Как правило, арматуру изготавливают в специализированных цехах в виде укрупнённых элементов.

Сварочные работы выполняют в соответствии с «Указаниями по сварке соединений арматуры и закладных деталей железобетонных конструкций» (СН 393-..). Эти работы должны выполнять сварщики, прошедшие соответствующий курс обучения и имеющие специальные свидетельства.

Ручная вязка арматуры разрешается в исключительных случаях, при выполнении мелких работ.В строительстве преимущественно используют плоские и рулонные арматурные сетки по ГОСТ 8478-(..) «Сетки сварные для армирования железобетонных конструкций. Сортамент и технические требования» и тяжёлые сварные унифицированные арматурные сетки по ГОСТ 23279-(..) из стержневой арматуры.

Арматурные сетки могут быть использованы как законченные изделия или как полуфабрикат, подвергаемый дальнейшей доработке:

Изготовление пространственных каркасов целесообразно производить из сварных и рулонных сеток. Свариваемость основного металла можно предварительно оценить по группам.

Таблица 2. Группы свариваемости сталей

Группа Свариваемость  Характеристика
I Хорошая Свариваются любыми способами без применения особых приёмов, образуя сварные соединения высокого качества.
II Удовлетворительная Для получения сварных соединений высокого качества требуется строгое соблюдение режимов сварки, применение специального присадочного металла, особо тщательная очистка свариваемых кромок и нормальные температурные условия сварки, а в некоторых случаях — предварительный и сопутствующий подогрев до 100-150оС, а также термообработка.
III Ограниченная В обычных условиях сварки стали склонны к образованию трещин. Перед сваркой их подвергают термообработке и подогреву до 250-400оС с последующим отпуском.
IV  Плохая Качество сварных соединений пониженное, швы склонны к образованию трещин несмотря на то, что при сварке применяют сложные технологические приёмы, обязательный подогрев изделий, предварительную и последующую термообработку.

Арматурные каркасы из фасонной стали (швеллер, уголок и закладные детали) изготавливают с соблюдением требований СНиП III-18.

Закладные изделия

Закладные детали служат для соединения между собой сборных железобетонных конструкций при монтаже их с целью образования жёсткого каркаса. Закладные детали изготавливают из листовой и профильной стали путём механизированной заготовки элементов и контактной точечной, рельефной и дуговой сварки, а также холодной штамповки.

Основные типы и конструктивные формы элементов сварных соединений закладных деталей должны назначаться в соответствии с ГОСТ 19292.

Таблица 3. Рекомендации по выбору сталей для закладных деталей

Характеристика закладных деталей Условия эксплуатации конструкций
до Т = -30оС от Т = -30оС до Т = -40оС
марка стали
по ГОСТ 380-(..)
толщина проката,
мм
марка стали
по ГОСТ 380-(..)
толщина проката,
мм
1. Закладные детали, рассчитываемые на усилия статистических нагрузок Ст3пс2 4…25 ВСт3пс6 4…10
ВСт3сп5  4…25
2. Закладные детали, рассчитываемые на динамические и многократно повторяющиеся нагрузки  ВСт3сп5 4…25 ВСт3сп5 4…25
3. Закладные детали конструктивные, не рассчитываемые на силовые воздействия ВСт3кп 4…30 ВСт3кп2 4…30
БСт3кп2 4…30 ВСт3пс3 4…30

При хранении и перевозке арматуры, заготовок и каркасов они должны быть надёжно защищены от увлажнения, загрязнения и повреждений.

Установка арматурных каркасов

Установку арматуры необходимо выполнять по схемам, разработанным в проекте производства работ (ППР), что обеспечивает правильную последовательность монтажа.Доски для перехода рабочих по арматуре укладывают и крепят согласно ППР.При монтаже все сварные соединения выполняют способом ванной сварки в инвентарных формах.

Дуговую сварку можно применять с использованием остающихся стальных элементов: скоб, подкладок, накладок и др.В виде исключения при соединении арматуры внахлёстку или с накладками, разрешается дуговая сварка многослойными или протяжёнными швами.

При необходимости замены марки стали, указанной в проекте, сталью другой марки, а также при замене стержней одного диаметра другими нужно соблюдать следующие требования:

Защитные покрытия арматуры (если они предусмотрены проектом) наносят согласно СНиП III-15. Целостность защитного слоя арматуры проверяют перед бетонированием, обнаруженные дефекты устраняют.

Стыковать каркасы, сетки и отдельные стержни при монтаже арматуры следует по рабочим чертежам и указаниям СНиП II-21 и СН 393.

В местах пересечения арматуры в каркасах:

стержни штучной арматуры диаметром до 25 мм скрепляют точечной сваркой, перевязкой вязальной проволокой или с помощью специальных соединительных элементов,а стержни диаметром 25 мм и выше — при помощи дуговой сварки;

для получения крестовых соединений двух или трёх пересекающихся стержней диаметром 3…40 мм из стали класса A-I, A-II, A-III и проволоки d = 3…8 мм классов B-I и Bp-I применяют точечную контактную сварку.Перевязкой и сваркой должно быть соединено не менее 50% всех пересечений, в том числе обязательно пересечение стержней с хомутами (в углах).

Указания по сборке и сварке стержней арматуры

При сборке арматурных каркасов должна строго соблюдаться соосность стержней. Смещение не должно превышать 0,1d, а перелом в месте стыка — не более 3о. Размеры фланговых швов: высота h=0,25d, но не менее 4 мм, ширина b=0,5d, но не менее 10 мм.

Для сварки стержней из стали всех классов, кроме A-I, применяют электроды марки УОНИ 13/55У или аналогичные:

Сварку выполняют без перерыва до полной заварки стыка, обязательно заплавляя кратеры. Затем заваривают фланцевые швы. Сила тока при ручной сварке колеблется от 220А при d=20 мм до 330А при d=40 мм.

Длина выпусков арматуры из тела бетона между стыкуемыми стержнями должна быть не менее 150 мм при нормальных зазорах и 100 мм при использовании вставки. При увеличенных зазорах между стыкуемыми стержнями допускается применение одной вставки из арматуры того же класса и диаметра.

Бессварочные методы соединения арматуры

При монтаже арматуры из отдельных стержней, усилении сеток и каркасов дополнительными стержнями крестовые соединения стержней арматуры, в местах их пересечения следует скреплять вязальной проволокой или с помощью проволочных фиксаторов.

Концы стержней в бессварных соединениях из арматуры гладкого профиля в растянутой зоне делают с крюками, а из стали периодического профиля — без крюков. В местах стыкования стержни должны быть связаны проволокой двойным узлом.

Расстояние между стыками, расположенными в разных сечениях каркаса, должны быть не менее длины нахлёстки или полунахлёстки. Стыки не должны совпадать с местами изгиба стержней.Расход стальной проволоки диаметром 1…1,5 мм для вязки 1 тн арматуры составляет 4…5 кг, при диаметре стержней свыше 25 мм их следует скреплять дуговой сваркой.

Длину перепуска вязальных арматурных сеток и каркасов в рабочих стыках, выполняемых внахлёстку без сварки, в растянутой зоне — из стержней с номинальным диаметром d смотрите по таблице 4.

Таблица 4. Сварные сетки и каркасы в рабочем направлении стыкуются внахлёстку без сварки

Тип рабочей арматуры Условия работы стыка Бетон проектной марки
М-150  М-200 и выше
1. Горячекатаная арматура периодического профиля класса A-II, гладкая класса A-I  В растянутой зоне не изгибаемых элементов 35 d 30 d
В растянутых элементах 40 d 40 d
2. Горячекатаная арматура периодического профиля класса A-III и упрочнённая вытяжкой непериодического профиля класса A-IIB В растянутой зоне не изгибаемых элементов   45 d 40 d
В растянутых элементах    50 d 40 d
Примечание:
1. В любом случае длина перепуска Lн должна быть не менее 250 мм.
2. Длина перепуска Lн в сжатой зоне может быть на 10d меньше, но не менее 200 мм.

В направлении монтажной арматуры сетки укладываются без перепуска с расстоянием 200 мм по осям крайних рабочих стержней соседних сеток. Смещение арматурных стержней при их установке в опалубку, а также при изготовлении арматурных каркасов и сеток не должно превышать 1/5 наибольшего диаметра стержня и 1/4 диаметра устанавливаемого стержня.

Для защиты арматуры от коррозии необходимо устраивать защитный слой из бетона согласно таблице 5.

Таблица 5. Минимальная допустимая толщина защитного слоя из бетона

Наименование
железобетонных изделий
Толщина
защитного
1. Плиты и стены толщиной до 100 мм из бетона:
— тяжёлого 10 мм
— лёгкого 15 мм
2. Плиты и стены толщиной более 100 мм 15 мм
3. Рёбра часторебристых покрытий 15 мм
4. Блоки и колонны при диаметре арматуры:
до 20 мм 20 мм
от 20 мм до 35 мм 25 мм
более 35 мм 30 мм
при арматуре из проката 50 мм
5. Нижняя арматура фундамента:
при наличии подготовки    36 мм 36 мм
без подготовки    70 мм 70 мм
6. Фундаментные балки 36 мм

В каждой изготовленной предприятием партии арматуры должен быть документ установленной формы, соответствующий стандарту «Арматура и закладные детали сварные для железобетонных конструкций».

В документе (паспорте или сертификате на партию) указывают:

Установленные в конструкции дома (здания) арматуру и арматурные каркасы оформляют актом на скрытые работы, которые фиксируют номера чертежей, отступления от проекта, качество арматурных работ и заключение о возможности бетонирования.

Каркас для фундамента из арматуры: особенности, разновидности, этапы работ

Дата: 12 января 2019

Просмотров: 6822

Коментариев: 1

Ответственной частью любого строения является фундамент, изготовление которого должно осуществляться с особой тщательностью. Соблюдение строительных требований обеспечивает качество, длительный ресурс эксплуатации, надежность возводимого здания. Арматурные каркасы применяются практически во всех видах оснований.

Основа из бетона, в котором отсутствует армокаркас, не обладает требуемой прочностью. Бетон способен воспринимать только сжимающие нагрузки, а каркас из арматуры компенсирует растягивающие усилия, различные виды деформаций, обеспечивая целостность основы.

Изготовление армокаркасов из стальных прутков определенного сортамента осуществляется на основе результатов предварительно выполненных расчетов. Это позволяет воспринимать значительные нагрузки, обеспечивает высокий запас прочности частным постройкам и ответственным конструкциям из монолитного бетона.

Рассмотрим особенности металлического контура усиления, виды армирования фундамента, способы фиксации стальных прутков, технологию выполнения операций.

Металлическая составляющая фундамента служит не только в качестве каркаса: арматурные прутья необходимы для того, чтобы воспринимать растягивающие нагрузки и деформации

Проектный этап

Сортамент применяемой арматуры влияет на ресурс эксплуатации строения и определяется на проектной стадии. До приобретения материалов на арматурный каркас для ленточного фундамента следует выполнить комплекс подготовительных мероприятий. Осуществление в полном объеме подготовительных мероприятий гарантирует долговечность будущей постройки.

Армирование ленточного фундамента

Проектная стадия предусматривает выполнение следующих мероприятий:

Несмотря на то, что функция арматурного скелета для любого железобетонного основания одна и та же, конструкции таких каркасов различаются для отдельных типов фундаментов

Особенности конструкции

Производство арматурных каркасов осуществляется из стальных прутков со специальными ребрами, обеспечивающими повышенный коэффициент сцепления с бетоном. Применение гладких стержней не позволяет добиться целостности железобетонного массива, подвергающегося воздействию усилий и температурных факторов.

Прочность каркасов из арматуры зависит от следующих факторов:

Ленточный железобетонный фундамент армировать сложнее всего: суть остается прежней, но количество манипуляций и трудоемкость процесса формирования каркаса усложняется

Каркас для фундамента изготавливается с использованием арматуры, диаметр которой не должен быть меньше 12 мм. Применение уменьшенного сортамента возможно для усилений, предназначенных для подсобных строений, небольших дачных построек, гаражей, зданий из газонаполненных композитов или пеноблоков.

Для усиления оснований частных построек применяют прутки класса А-2 или А-3, прочностные характеристики которых способны обеспечить устойчивость, долговечность основы, а, следовательно, возводимого здания.

Правильное армирование фундамента

Разновидности крепления арматуры

Арматурные каркасы состоят из отдельных металлических стержней, объединенных в единую конструкцию с использованием следующих методов:

Проверенный способ фиксации стержней арматуры для ленточного основания – использование проволоки для вязки и выполнение работ с помощью специального приспособления.

Применение электросварки для крепления прутков обладает рядом недостатков, связанных с нарушением структуры металла, уменьшением прочностных характеристик.

Сварка каркасов не получила широкого распространения. Остановимся на особенности крепления стержней с помощью вязальной проволоки.

Специфика вязки

Производство арматурных каркасов с фиксацией элементов вязальной проволокой осуществляется следующими методами:

Арматурные стержни соединяются воедино специальной проволокой

Арматурные каркасы, элементы которых скреплены вязальной проволокой, характеризуются прочностью, обеспечивают долговечность возводимого фундамента.

Виды усиленных конструкций

Функциональное назначение разновидностей пространственных конструкций, изготовленных из металлических прутков – обеспечение прочности железобетонного монолита. Каркас арматурный для фундамента определенного типа имеет свои конструктивные особенности, предусматривающие:

Каркас для плитного фундамента представляет собой две арматурные сетки, расстояние между которыми определяется исходя из выбранной толщины плиты

Типы армированных фундаментов

Рассмотрим разновидности железобетонных оснований, для усиления которых применяются стальные прутки:

Таковы разновидности фундаментов, при обустройстве которых применяются арматурные каркасы.

Последовательность операций

Самостоятельно осуществляя работы по формированию контура усиления ленточного основания, руководствуйтесь приведенными рекомендациями по выполнению операций:

Осуществляя сборку, крепление стержней, расположенных на каждом из ярусов, предварительно согните с помощью специального инструмента выступающие концы длиной 30 сантиметров, что обеспечит необходимое перекрытие, жесткость угловых зон, позволит сформировать надежный пространственный армокаркас.

Итоги

Материал статьи содержит рекомендации, позволяющие изготовить армокаркас основания, обеспечивающий прочность, долговечность возводимого здания. Потребуются качественные материалы, необходимый инструмент и немного терпения.

На сайте: Автор и редактор статей на сайте pobetony.ru
Образование и опыт работы: Высшее техническое образование. Опыт работы на различных производствах и стройках – 12 лет, из них 8 лет – за рубежом.
Другие умения и навыки: Имеет 4-ю группу допуска по электробезопасности. Выполнение расчетов с использованием больших массивов данных.
Текущая занятость: Последние 4 года выступает в роли независимого консультанта в ряде строительных компаний.

Разновидности арматурных каркасов, технологии производства и сферы применения

Подробности
Опубликовано: 03 Апрель 2019

Надежный и долговечный каркас фундамента из арматуры различного сечения увеличивает прочность железобетонной конструкции. Для производства используются металлические стержни, собранные в пространственную модель. Благодаря использованию металла удается нивелировать самое слабое место бетонного раствора – хрупкость. Каркас из арматуры для ленточного фундамента, железобетонных блоков, монолитной конструкции является обязательным для длительной эксплуатации сооружения.

Виды арматурных каркасов

Изготовление поддерживающего каркаса из арматуры выполняется в соответствии с требованиями ГОСТ и СНиП. К металлу, технологии соединения элементов, конструкции модели предъявляются высокие требования в плане прочности, надежности, способности выдерживать нагрузки на изгиб, разрыв и кручение. Поэтому к работам привлекаются специалисты, способные рассчитать максимально допустимое воздействие внешних факторов, сварить каркас из прутков нужной длины и диаметра.


В соответствии с общепринятой классификацией, выделяют два вида продукции. Плоский каркас из арматуры представляет собой металлическую сетку с ячейками одинакового размера. Для производства металлические стержни накладываются друг на друга под прямым углом и соединяются методом сварки или вязки. Используются плоские каркасы из поперечной арматуры для укрепления плоскостных сооружений, например, при выполнении стяжки пола, кирпичной кладке, оштукатуривании поверхности.

Пространственный поддерживающий каркас из арматуры имеет три размера: длину, ширину и высоту. В простейшей форме изделие представляет собой несколько плоских каркасов, объединенных в единую конструкцию. Вид, форма и размеры изделия могут быть самыми разными. Такая продукция используется при заливке фундамента, производстве монолитных блоков, колонн, балок и других железобетонных изделий.

Способы изготовления

Любой плоский каркас из арматуры изготовить достаточно просто. Для этого на поверхности расстилаются металлические прутья параллельно друг другу. Второй ряд стержней кладется сверху также через равные расстояния. Между собой пересекающиеся прутья надежно фиксируются, после чего изделие проверяется на прочность и надежность.

Плоские и пространственные каркасы из арматуры производятся двумя способами: при помощи вязки или сварки. В первом случае используется специальная проволока, толщиной от 0,8 до 1 мм. Прутья крепятся друг к другу с помощью специнструмента, после чего конструкция принимает прочную и надежную форму. Использование сварки также актуально, при этом к выполнению работ привлекаются квалифицированные специалисты.


Технология вязки или сварки арматурного каркаса выглядит следующим образом:

Аналогичным способом собирается арматурный каркас плиты перекрытия. Металлическая объемная сетка устанавливается в заранее подготовленную форму, после чего конструкция заливается цементом, остается для просушки и набора прочности.

Особенности продукции

Сварка и вязка арматурных каркасов является достаточно сложной операцией, выполнять которую без необходимого опыта не рекомендуется. Готовое изделие может не выдержать механической нагрузки, что приведет к повреждениям мест сварки и деформации фундамента. При соблюдении требований технологического процесса и использовании качественных материалов, сборка арматурного каркаса происходит без недостатков. Полученные конструкции применяются в следующих целях:

Кроме указанных, существуют и другие сферы применения продукции. При выполнении подобных работ главное правильно рассчитать толщину прутьев, проработать чертеж арматурного каркаса и собрать конструкцию в соответствии с намеченным планом.


Достоинства плоских и объемных арматурных моделей

Приобретая и соединяя элементы арматурного каркаса в единую конструкцию, можно существенно улучшить характеристики железобетонно монолита. Использование стальных прутков актуально в строительстве, производственной отрасли, при ремонтных и отделочных работах. Контактная сварка арматурных каркасов востребована в частных целях, при возведении фундаментов дач и домов, других целях.

Использование подобных конструкций дает следующие преимущества:

Допускается соединение арматурных каркасов в одну единую систему непосредственно на месте установки. Подобная технология применяется при производстве сложных и протяженных фундаментов для жилых и промышленных объектов.


Технология производства арматурного каркаса

Несмотря на сложность конструкции, особенно пространственных каркасов, возможно самостоятельное изготовление металлического скелета для заливки фундамента. Допускается использование обрезков арматуры, но сварка или вязка должны быть максимально качественными и надежными. Технология производства каркаса в подготовленной для заливки бетонного раствора траншее состоит из следующих этапов:

Готовая конструкция проверяется на прочность, после чего заливается цементным раствором. В качестве стержней используется ребристая арматура. Диаметр прутьев варьируется от 8 до 16 мм и более, в зависимости от особенностей фундамента и максимальной нагрузки.

Самостоятельное производство каркаса для плитного фундамента также возможно, но требует больших знаний и трудозатрат. Монтажнику необходимо сварить или связать две плоские сетки нужного размера. Для этого используются прутки толщиной 12-14 мм, желательно ребристые. Между собой сетки соединяются отрезками соответствующего размера. В результате получается объемная конструкция, придающая бетонному основанию прочность.

Возможно самостоятельное производство каркаса для фундамента из буронабивных свай. Для этого используется ребристая арматура в количестве от 2 до 4 штук. Между собой стержни соединяются специальными хомутами. Готовая конструкция устанавливается в подготовленное в грунте отверстие и заливается бетоном.

Отличные технические характеристики стальных прутков, способность выдерживать высокие механические нагрузки определяют спрос на продукцию. Производство любого фундамента, перекрытия, отделочные и строительные работы обязательно выполняются с организацией арматурного каркаса. Для расчета толщины стальных прутков, характеристик сетки, размеров ячеек и других параметров лучше воспользоваться помощью специалистов.

 

Видеоматериалы

Арматурные изделия: виды, спецификации, способы изготовления и применения

Арматурными изделиями называются полуфабрикаты и готовые конструкции из арматурных элементов, используемые для производства сборных и монолитных ЖБ элементов. Чем большую степень готовности имеют арматурные изделия, тем меньшими трудозатратами можно обойтись непосредственно на строительной площадке.

Выделяются следующие виды арматуры и арматурных изделий:

Арматурные сетки сварные

Наиболее массовой продукцией являются арматурные сетки, изготовленные из крестообразно соединенных сваркой проволок или стержней.

Для производства этой металлопродукции используют проволоку арматурную или стержни диаметром более 3 мм. Сетки с диаметром продольных стержней менее 5 мм и поперечных менее 10 мм выпускают рулонными и плоскими, более этих величин — только плоскими. Ячейки сетки изготавливают квадратными или прямоугольными.

В зависимости от величины диаметра проволоки и стержней сетки условно разделяются на легкие и тяжелые. К легким относятся сетки с диаметром элементов до 10 мм. Если хотя бы в одном направлении применялись стержни свыше 12 мм, то такие сетки принадлежат к категории тяжелых.

В одном направлении располагаются проволока или стержни только одинакового диаметра.

По расположению рабочей арматуры сетки разделяют на два вида:

Места пересечения арматурных элементов соединяют с помощью точечной сварки.

Какие бывают виды и классы арматуры, и в чём их особенности.

Мы подскажем в этой статье, как подобрать инструмент для резки арматуры.

В нашем каталоге труба стальная 40 по выгодной цене! Данный вид трубного проката широко применяется при монтаже водогазопроводных систем, а также в некоторых отраслях промышленности.

Сетка сварная используется для армирования железобетонных элементов, кирпичной кладки, при закладке фундамента, для устройства стяжки цементных полов, армирования дорожных покрытий. Сварную арматурную сетку используют в овощеводстве и цветоводстве при возведении каркасов теплиц, а также для создания ограждений декоративного и функционального назначения. В звероводстве сетку используют для изготовления клеток.

Сетки легкие производят шириной 0,65-3,8 м, тяжелые — 0,65-3,05 м, длина сеток — до 9 метров.

Арматурные сетки вязаные

Вязка арматурных сеток ручным способом применяется при небольших объемах проводимых строительных работ. С этой целью используют мягкую проволоку после отжига диаметром 0,8-1,0 мм. Инструментом, применяемым для вязки, служат арматурные кусачки с немного затупленными зубцами для предотвращения откусывания проволоки.

Метод ручной вязки арматурных сеток применяют:

Для увеличения производительности процесса связывания сетки вместо проволоки применяют специальные скрепки — фиксаторы, изготовленные на автоматическом оборудовании.

Арматурные каркасы

Каркасы арматурные бывают плоскими и объемными.

В сварных плоских каркасах поперечные стержни располагаются в одной плоскости. В зависимости от числа продольных стержней каркасы подразделяют на двух-, трех- или четырехветвевые. Эти каркасы являются исходным материалом для создания пространственных арматурных каркасов, предназначенных для армирования растянутых или работающих на изгиб железобетонных элементов с небольшой шириной поперечного сечения. Соединяют стержни контактной сваркой, осуществляемой на высокопроизводительных многоэлектродных сварочных машинах. В случае отсутствия такого оборудования используют электродуговую сварку или способ ручной вязки.

В пространственных арматурных каркасах поперечные стержни находятся в различных плоскостях. Изготавливают эти изделия способом сборки отдельных стержней, арматурных сеток, плоских каркасов, хомутов, закладных элементов, монтажных петель. Все детали соединяют сваркой — контактной точечной или электродуговой, возможно применение вязки.

Для придания дополнительной жесткости арматурные стержни круглого сечения заменяют профильным прокатом, например, уголками, а также квадратными прутками или стальной полосой.

Преимущества использования готовых каркасов:

Напрягаемые арматурные изделия

Укрупненными арматурными изделиями — сетками и плоскими и пространственными каркасами — армируют конструкции ненапрягаемые. Для предварительно напряженных элементов используют канаты (Рис. 1) и арматурные пучки (Рис. 2). Натяжение арматурных изделий осуществляют тремя способами: на упоры, на бетон, электромеханическим.

Предварительно напряженные железобетонные элементы обладают высоким сопротивлением динамическим нагрузкам и долговечностью.

Прочие арматурные изделия

Арматурные изделия производятся в специальных цехах, оборудованных режущим, гибочным, сварочным оборудованием. Наиболее эффективным является организация полного технологического потока — от подготовки арматурных деталей до получения готовой строительной арматурной продукции.

ᐉ Приложения обучения с подкреплением

Возможно, вы читали об обучении с подкреплением, просматривая истории об AlphaGo - алгоритме, который научился играть в игру GO и побеждать опытного игрока-человека - и, возможно, нашли эту технологию увлекательной.

Однако, поскольку предмет по своей сути сложен и не кажется многообещающим с точки зрения бизнеса, вы, возможно, не сочли полезным углубляться в его изучение.

Что ж, оказывается, отсутствие у RL практических преимуществ - заблуждение; на самом деле есть несколько способов, которыми компании могут его использовать прямо сейчас.

В этом посте мы перечислим возможные приложения для глубокого обучения с подкреплением и объясним без технического жаргона, как в целом работает RL.

Обучение с учителем, обучение без учителя и обучение с подкреплением

Итак, в обычном контролируемом обучении , согласно нашей недавней публикации, у нас есть пары ввода / вывода (x / y) (например, помеченные данные), которые мы используем для обучения машин. Зная результаты для каждого входа, мы позволяем алгоритму определять функцию, которая отображает Xs-> Ys, и мы продолжаем исправлять модель каждый раз, когда она делает ошибку прогноза / классификации (выполняя обратное распространение и подергивая функцию.Мы продолжаем такое обучение до тех пор, пока алгоритм не даст удовлетворительных результатов.

В обычном обучении без учителя у нас есть данные без меток, и мы вводим набор данных в наш алгоритм, надеясь, что он обнаружит в нем некую скрытую структуру.

Обучение с подкреплением решает задачи другого рода. В RL есть агент, который взаимодействует с определенной средой, таким образом изменяя свое состояние, и получает вознаграждение (или штрафы) за свой ввод.Его цель - найти шаблоны действий, попробовав их все и сравнив результаты, которые принесут наибольшее количество очков вознаграждения.

Одна из ключевых особенностей RL заключается в том, что действия агента могут не влиять на текущее состояние среды, но влияют на последующие. Так что иногда машина не узнает, эффективно ли то или иное действие, гораздо позже в эпизоде.

Кроме того, существует так называемая дилемма компромисса эксплуатация / разведка .

Стремясь максимизировать числовое вознаграждение, агент должен склоняться к действиям, которые, как он знает, приводят к положительным результатам, и избегать тех, которые не дают результатов. Это называется эксплуатацией знаний агента.

Однако, чтобы выяснить, какие действия являются правильными, в первую очередь он должен их опробовать и рискнуть получить штраф. Это известно как разведка .

Уравновешивание эксплуатации и исследования - одна из ключевых проблем в обучении с подкреплением и проблема, которая вообще не возникает в чистых формах обучения с учителем и без учителя.

Помимо агента и среды, в каждой системе RL есть также четыре элемента :

Политика. Как действует агент при определенном состоянии окружающей среды; они могут быть определены простой функцией или включать в себя некоторые обширные вычисления. Думайте о них как о правилах или ассоциациях машинных стимулов и реакций.

Сигналы вознаграждения определяют, следует ли изменять политику или нет. Как мы уже упоминали, единственная цель агента - максимизировать числовое вознаграждение, чтобы на основе этого сигнала он мог делать выводы о том, какие действия являются хорошими или плохими.

Функции ценности также играют решающую роль в формировании поведения агента, но, в отличие от сигналов вознаграждения, которые оценивают действия в непосредственном смысле, они определяют, является ли событие хорошим в долгосрочной перспективе, с учетом следующих состояний.

Наконец, модели имитируют среду, в которой находится агент, и, таким образом, позволяют делать выводы о его будущем поведении. Методы обучения с подкреплением, использующие модели для планирования, называются модельными, а методы, полностью основанные на методе проб и ошибок, называются безмодельными.

Хорошо, как на самом деле работает RL?

Давайте возьмем игру в Понг в качестве примера (старинные игры Atari часто используются для объяснения внутренней работы обучения с подкреплением) и представим, что мы пытаемся научить агента играть в нее.

В настройке контролируемого обучения первое, что мы делаем, это записываем игровые сеансы человека-игрока и создаем помеченный набор данных, в который мы записываем каждый кадр, отображаемый на экране (ввод), а также каждое действие игрока. (выход).

Затем мы скармливаем эти входные кадры нашему алгоритму и заставляем его предсказывать правильные действия (нажатие вверх или вниз) для каждой ситуации (правильность определяется нашими выходными данными). Мы использовали бы обратное распространение, чтобы настроить функцию, пока машина не получает правильные прогнозы.

Несмотря на высокий уровень точности, которого мы могли достичь с его помощью, у этого подхода есть несколько серьезных недостатков. Во-первых, у нас должен быть помеченный набор данных для любого вида контролируемого обучения, а получение данных (и аннотирование меток) может оказаться довольно дорогостоящим и трудоемким процессом.Кроме того, применяя такой вид обучения, мы не даем машине шанса когда-либо обыграть человека; по сути, мы просто учим его подражать им.

Однако в обучении с подкреплением таких ограничений нет.

Мы начинаем так же, то есть пропускаем входные кадры через наш алгоритм и позволяем ему выполнять случайные действия. У нас нет целевых меток для каждой ситуации, поэтому мы не указываем агенту, когда он должен нажимать вверх, а когда вниз.Мы даем ему возможность самостоятельно исследовать окружающую среду.

Мы предоставляем только обратную связь с табло. Каждый раз, когда модели удается набрать очко, она получает награду +1, а каждый раз, когда она теряет очко, получает штраф -1. Исходя из этого, он будет итеративно обновлять свои политики, чтобы действия, приносящие вознаграждение, были более вероятными, а действия, приводящие к штрафу, отфильтровывались.

Здесь нужно немного терпения: сначала агент, необразованный, будет постоянно проигрывать игру.Однако по мере того, как он продолжает изучать игру, в какой-то момент он случайно наткнется на выигрышную последовательность действий и соответствующим образом обновит свою политику.

Проблемы обучения с подкреплением

Не все так хорошо в стране RL. Даже сценарий, который вы только что прочитали, когда агент становится хорошо разбирающимся в игре Atari, может быть довольно проблематичным.

Предположим, алгоритм какое-то время играл в понг с человеком и довольно умело перебрасывал мяч взад и вперед.Но затем он скользит к концу эпизода и теряет очко. Вознаграждение за всю последовательность будет отрицательным (-1), поэтому модель будет предполагать, что каждое действие было неправильным, что не так.

Это называется проблемой присвоения кредита и связано с тем, что наш агент не получает обратную связь сразу после каждого действия. В Pong он может видеть результат только после того, как эпизод закончился, на табло. Таким образом, он должен каким-то образом установить, какие действия привели к конечному результату.

Из-за этого скудного количества приложений для установки вознаграждения с алгоритмами обучения с подкреплением обычно очень малоэффективны. Им требуется много данных для обучения, прежде чем они станут эффективными.

Кроме того, в некоторых случаях, когда последовательность действий, необходимых для получения награды, слишком длинна и сложна, система дефицитного вознаграждения полностью выйдет из строя. Агент, который не может получить вознаграждение, совершая случайные шаги, никогда не научится правильному поведению.

Чтобы бороться с этим, специалисты по RL вручную проектируют функции вознаграждения, чтобы они могли направлять политику агента в отношении получения вознаграждения.Как правило, эти функции выдают серию мини-наград на пути к большой выплате, таким образом предоставляя агенту необходимые предложения. Процесс создания этой функции известен как формирование награды .

Примеры использования обучения с подкреплением

Робототехника. RL может использоваться для задач управления большой размерностью, а также в различных промышленных приложениях. Например, Google, как сообщается, сократил потребление энергии примерно на 50% после внедрения технологий Deep Mind.В космосе есть инновационные стартапы (бонсай и т. Д.), Которые распространяют глубокое обучение с подкреплением для эффективной настройки машин и оборудования.

Анализ текста. Исследователи из Salesforce, известной компании, занимающейся облачными вычислениями, использовали RL вместе с продвинутой моделью генерации контекстного текста для разработки системы, способной создавать легко читаемые резюме длинных текстов. По их словам, их алгоритм можно тренировать на разных типах материалов (новостные статьи, блоги и т. Д.).).

Оформление сделки. Крупные компании в финансовой индустрии уже некоторое время используют алгоритмы машинного обучения для улучшения торговли и капитала, и некоторые из них, такие как JPMorgan, уже бросили свои шляпы в кольцо RL. В 2017 году компания объявила, что начнет использовать робота для торгового исполнения крупных заказов. Их модель, обученная на миллиардах исторических транзакций, позволила бы выполнять торговые процедуры быстро, по оптимальным ценам и снимать огромные ставки, не создавая рыночных колебаний.

Здравоохранение. Недавние статьи предлагают множество приложений для RL в отрасли здравоохранения. Среди них - дозирование лекарств, оптимизация политики лечения для страдающих хроническими заболеваниями, клинические испытания и т. Д.
Заключение

RL обещает компаниям, это само собой разумеющееся, но важно, чтобы вы не поддавались шумихе вокруг технологии и реалистично оценивали ее сильные и слабые стороны и преимущества, которые она может принести вашему бизнесу.Мы предлагаем сначала найти несколько простых вариантов использования, чтобы проверить, как работает RL.

Если вы хотите узнать больше о том, что такое обучение с подкреплением и как оно может помочь вашей компании, свяжитесь с нашим экспертом, чтобы получить бесплатную консультацию.

.Терминология

- Какова политика обучения с подкреплением?

Переполнение стека
  1. Около
  2. Товары
  3. Для команд
  1. Переполнение стека Общественные вопросы и ответы
  2. Переполнение стека для команд Где разработчики и технологи делятся частными знаниями с коллегами
.

Обучение с подкреплением 101. Изучите основы подкрепления… | by Shweta Bhatt

Обучение с подкреплением (RL) - одна из самых актуальных тем исследований в области современного искусственного интеллекта, и ее популярность только растет. Давайте рассмотрим 5 полезных вещей, которые нужно знать, чтобы начать работу с RL.

Обучение с подкреплением (RL) - это метод машинного обучения, который позволяет агенту учиться в интерактивной среде методом проб и ошибок, используя обратную связь от его собственных действий и опыта.

Хотя как контролируемое обучение, так и обучение с подкреплением используют сопоставление между вводом и выводом, в отличие от контролируемого обучения, где обратная связь, предоставляемая агенту, представляет собой правильный набор действий для выполнения задачи, обучение с подкреплением использует вознаграждений и наказаний в качестве сигналов для положительного и отрицательное поведение.

По сравнению с обучением без учителя, обучение с подкреплением отличается с точки зрения целей. В то время как цель обучения без учителя состоит в том, чтобы найти сходства и различия между точками данных, в случае обучения с подкреплением цель состоит в том, чтобы найти подходящую модель действий, которая максимизирует общего совокупного вознаграждения агента.На рисунке ниже показан цикл обратной связи «действие-вознаграждение» типовой модели RL.

Вот некоторые ключевые термины, которые описывают основные элементы проблемы RL:

  1. Среда - Физический мир, в котором работает агент
  2. Состояние - Текущая ситуация агента
  3. Вознаграждение - Обратная связь от среда
  4. Политика - Метод сопоставления состояния агента действиям
  5. Значение - Будущее вознаграждение, которое агент получит, выполняя действие в определенном состоянии

Проблема RL может быть лучше всего объяснена с помощью игр.Давайте возьмем игру PacMan , где цель агента (PacMan) состоит в том, чтобы съесть еду в сетке, избегая при этом призраков на своем пути. В этом случае сеточный мир - это интерактивная среда для агента, в которой он действует. Агент получает награду за поедание еды и наказание, если его убивает призрак (проигрывает игру). Состояния - это местоположение агента в мире сетки, а общая совокупная награда - это агент, выигравший игру.

Чтобы построить оптимальную политику, агент сталкивается с дилеммой исследования новых состояний, одновременно максимизируя свое общее вознаграждение.Это называется компромиссом между и эксплуатацией . Чтобы уравновесить и то и другое, лучшая общая стратегия может включать в себя краткосрочные жертвы. Таким образом, агент должен собрать достаточно информации, чтобы принять наилучшее общее решение в будущем.

Марковские процессы принятия решений (MDP) - это математические основы для описания среды в RL, и почти все задачи RL могут быть сформулированы с использованием MDP. MDP состоит из набора конечных состояний S среды, набора возможных действий A (s) в каждом состоянии, действительной функции вознаграждения R (s) и модели перехода P (s ’, s | a).Однако в реальных условиях окружающей среды, скорее всего, не хватает каких-либо предварительных знаний о динамике окружающей среды. В таких случаях пригодятся безмодельные методы RL.

Q-Learning - это широко используемый подход без моделей, который можно использовать для создания самовоспроизводящегося агента PacMan. Он вращается вокруг понятия обновления значений Q, которое обозначает значение выполнения действия a в состоянии s . Следующее правило обновления значения является ядром алгоритма Q-обучения.

Вот видео-демонстрация агента PacMan, который использует глубокое обучение с подкреплением.

Q-Learning и SARSA (State-Action-Reward-State-Action) - два широко используемых алгоритма RL без моделей. Они различаются своими стратегиями разведки, в то время как их стратегии эксплуатации схожи. В то время как Q-обучение - это метод вне политики, в котором агент изучает значение на основе действия a *, полученного из другой политики, SARSA - это метод на основе политики, при котором он изучает значение на основе своего текущего действия a , полученного из его текущая политика.Эти два метода просты в реализации, но им не хватает универсальности, поскольку они не позволяют оценивать значения для невидимых состояний.

Это можно преодолеть с помощью более продвинутых алгоритмов, таких как Deep Q-Networks (DQNs) , которые используют нейронные сети для оценки Q-значений. Но DQN могут обрабатывать только дискретные низкоразмерные пространства действий.

Глубокий детерминированный градиент политики (DDPG) - это не связанный с политикой алгоритм, не связанный с политикой, алгоритм критика субъектов, который решает эту проблему путем изучения политик в многомерных пространствах непрерывных действий.На рисунке ниже представлена ​​архитектура "актер-критик" .

Поскольку RL требует большого количества данных, поэтому он наиболее применим в областях, где смоделированные данные легко доступны, например, игровой процесс, робототехника.

  1. RL довольно широко используется при создании ИИ для компьютерных игр. AlphaGo Zero - первая компьютерная программа, победившая чемпиона мира в древней китайской игре го. Другие включают игры ATARI, нарды и т. Д.
  2. В робототехнике и промышленной автоматизации RL используется, чтобы позволить роботу создать для себя эффективную адаптивную систему управления, которая учится на собственном опыте и поведении.Работа DeepMind над Deep Reinforcement Learning for Robotic Manipulation with Asynchronous Policy updates является хорошим примером того же. Посмотрите это интересное демонстрационное видео.

Другие приложения RL включают механизмы резюмирования абстрактного текста, диалоговые агенты (текст, речь), которые могут учиться на взаимодействиях с пользователем и улучшаться со временем, изучая оптимальную политику лечения в здравоохранении, и основанные на RL агенты для онлайн-торговли акциями.

Для понимания основных концепций RL можно обратиться к следующим ресурсам.

  1. Обучение с подкреплением - Введение , книга отца обучения с подкреплением - Ричарда Саттона и его научного руководителя Эндрю Барто . Онлайн-черновик книги доступен здесь.
  2. Учебные материалы из Дэвид Сильвер , включая видеолекции, - отличный вводный курс по RL.
  3. Вот еще один технический учебник по RL от Pieter Abbeel и John Schulman (Open AI / Berkeley AI Research Lab).

Чтобы приступить к созданию и тестированию агентов RL, могут быть полезны следующие ресурсы.

  1. Этот блог о том, как обучить агент нейронной сети ATARI Pong с помощью градиентов политики из необработанных пикселей, автор Андрей Карпати поможет вам запустить и запустить свой первый агент глубокого обучения с подкреплением всего за 130 строк кода Python.
  2. DeepMind Lab - это платформа с открытым исходным кодом, похожая на трехмерную игру, созданную для агентных исследований искусственного интеллекта в богатой моделируемой среде.
  3. Project Malmo - еще одна платформа для экспериментов с ИИ для поддержки фундаментальных исследований в области ИИ.
  4. OpenAI gym - это набор инструментов для создания и сравнения алгоритмов обучения с подкреплением.
.

gandalf1819 / Reinforcement-Learning-Comparative-Study: Сравнительное исследование алгоритмов обучения с подкреплением в игре в пинг-понг: в текущем дизайне воспроизведения опыта мы делаем выборку единообразно, чтобы получить мини-пакет и обновить модель. Разработка способа отбора большего количества очков опыта рядом с сложными областями поможет решить эту проблему, повысить скорость обучения и улучшить сходимость. Мы разработали игровую среду для платформы Android, так как в настоящее время таких сред немного.Кроме того, во время предварительной обработки игры мы удалили фон и счет, чтобы уменьшить беспорядок и повысить вероятность успешного обучения. Было бы интересно посмотреть, как восстановление фона влияет на производительность агента. В целом, наши результаты показывают возможности глубоких нейронных сетей и то, как такая типичная система обучения с подкреплением может учиться и играть в игру с минимальными знаниями предметной области.

GitHub - gandalf1819 / Reinforcement-Learning-Comparative-Study: Сравнительное исследование алгоритмов обучения с подкреплением в игре в пинг-понг: в текущем дизайне воспроизведения опыта мы делаем выборку единообразно, чтобы получить мини-пакет и обновить модель.Разработка способа отбора большего количества очков опыта рядом с сложными областями поможет решить эту проблему, повысить скорость обучения и улучшить сходимость. Мы разработали игровую среду для платформы Android, так как в настоящее время таких сред немного. Кроме того, во время предварительной обработки игры мы удалили фон и счет, чтобы уменьшить беспорядок и повысить вероятность успешного обучения. Было бы интересно посмотреть, как восстановление фона влияет на производительность агента. В целом, наши результаты показывают возможности глубоких нейронных сетей и то, как такая типичная система обучения с подкреплением может учиться и играть в игру с минимальными знаниями предметной области..

Введение в обучение с подкреплением

Томас Симонини

Обучение с подкреплением - это важный тип машинного обучения, при котором агент учится вести себя в среде, выполняя действия и видя результаты .

За последние годы мы заметили множество улучшений в этой увлекательной области исследований. Примеры включают DeepMind и архитектуру обучения Deep Q в 2014 году, победу над чемпионом игры Go с AlphaGo в 2016 году, OpenAI и PPO в 2017 году, среди других.

В этой серии статей мы сосредоточимся на изучении различных архитектур, используемых сегодня для решения задач обучения с подкреплением. Они будут включать Q-обучение, Deep Q-Learning, Policy Gradients, Actor Critic и PPO.

Из этой первой статьи вы узнаете:

Очень важно освоить эти элементы, прежде чем приступать к внедрению агентов глубокого обучения с подкреплением.

Идея обучения с подкреплением заключается в том, что агент будет учиться у окружающей среды, взаимодействуя с ней и получая вознаграждение за выполнение действий.

Изучение взаимодействия с окружающей средой происходит из нашего природного опыта. Представьте, что вы ребенок в гостиной. Вы видите камин и подходите к нему.

Тепло, приятно, хорошо (Positive Reward +1). Вы понимаете, что огонь - это хорошо.

Но потом пытаешься дотронуться до огня.Ой! Обжигает руку (Отрицательная награда -1) . Вы только что поняли, что огонь положителен, когда вы находитесь на достаточном расстоянии, потому что он производит тепло. Но подойдите к нему слишком близко, и вы обожжетесь.

Вот как люди учатся через взаимодействие. Обучение с подкреплением - это просто вычислительный подход к обучению на практике.

Процесс обучения с подкреплением

Давайте представим, что агент учится играть в Super Mario Bros в качестве рабочего примера.Процесс обучения с подкреплением (RL) можно смоделировать как цикл, который работает следующим образом:

Этот цикл RL выводит последовательность из состояний, действий и вознаграждений.

Цель агента - максимизировать ожидаемое совокупное вознаграждение.

Основная идея гипотезы вознаграждения

Почему цель агента - максимизировать ожидаемое совокупное вознаграждение?

Итак, обучение с подкреплением основано на идее гипотезы вознаграждения. Все цели можно описать максимизацией ожидаемой совокупной награды.

Вот почему в обучении с подкреплением, чтобы добиться наилучшего поведения, нам нужно максимизировать ожидаемую совокупную награду.

Накопленное вознаграждение на каждом временном шаге t можно записать как:

.

Введение в обучение с подкреплением (DDPG и TD3) для рекомендаций по новостям | Майк Уоттс

Теперь, когда наш набор данных заработал, мы поняли, как я преобразовал идентификаторы фильмов в контекстные векторы, пришло время подвести итоги некоторых вещей об обучении с подкреплением и теории игр. Если вы читаете статьи Arxiv по DL / RL, часто бывает, что разобрались с основами.

Новости Рекомендацию можно рассматривать как игру, в которой мы пытаемся выиграть. Мы действуем на основе состояния, а состояние - это то, что мы знаем о пользователе: рейтинги и просмотренные фильмы вместе.Действие создается на основе состояния и описывает точку в пространстве.

Марковская собственность

Отныне все строго подчиняется Марковской собственности. Цитата из Википедии: «Случайный процесс обладает свойством Маркова, если условное распределение вероятностей будущих состояний процесса (обусловленное как прошлым, так и настоящим состояниями) зависит только от текущего состояния, а не от последовательности событий, которые ему предшествовали». Почему? Вы можете спросить, а мне не все равно. Мы предполагаем, что можем действовать только исходя из текущего состояния, игнорируя все, что произошло раньше.Имея это в виду, проблема становится более естественной для решения, потому что нам не нужно беспокоиться о прошлом. Марковские методы обеспечивают основу, которая позволяет вам сосредоточиться на том, что происходит в данный момент.

Марковская цепь

Вы также слышали это имя, потому что DeepMind AlphaGo использует Марковскую цепь Монте-Карло. Деталь Монте-Карло используется только для игр с конечным числом состояний, таких как шахматы или го. Однако цепи Маркова есть везде! Для простоты рассмотрим дискретное состояние.Мы также предполагаем, что рекомендация - это случайный процесс, то есть мы случайным образом проходим по набору данных. Как и любая другая физическая цепь, цепь Маркова состоит из «петель», называемых узлами. У каждого узла есть условная вероятность перехода. Подумайте об этом как о случайном обходе графа, и каждый узел, который в настоящее время посещается, имеет вероятности, которые определяют, какой соседний узел будет следующим. Вот небольшая статья с 19 тысячами лайков, в которой подробно рассказывается. Замечательно то, что он сохраняет марковское свойство: переход зависит только от текущего состояния, являющегося посещенным узлом.

Марковский процесс принятия решений

Идею цепей Маркова можно применить к нашей «игре». Мы хотим использовать Markov Framework для нашего приложения, потому что это очень удобно. Однако как применить абстрактную цепочку к процессу состояние-действие-награда-состояние-действие…? Помните пример графика, который я представил? Марковский процесс принятия решений также можно интерпретировать как график. Мы предполагаем, что наше текущее состояние State является некоторым узлом на графе. Поскольку он сохраняет именно это свойство, нам не нужно знать ничего, что произошло до того, как мы достигли этого State (node).Из этого узла существует множество действий , которые могут быть выполнены с заданными вероятностями. Эти действия можно интерпретировать как смежные ребра, которые приводят нас к New_State . Когда мы прибываем в новый штат, мы сразу получаем награду . В наборе данных также есть одна вещь, которая используется для TD - Done , потому что мы не хотим распространять временную разницу за пределы последнего шага. Хотя, об этом позже.

Состояния зеленые, действия красные, а награды желтые

Созданный мной набор данных состоит из значений State-Action-Reward-Next_State-Done.На GitHub есть пример

Марковский процесс с непрерывным состоянием

И последнее, что нужно для полного понимания происходящего, - это то, что действие не является дискретным. Я уже пару раз упоминал, что действие - это вектор. Я могу понять, как перемещаться по графику на основе дискретного числа, но куда вы идете с вектором? Поэтому вместо графиков думайте о MDP как о N-мерной плоскости. Для простоты я буду использовать 2D-плоскость в качестве примера. Рассмотрим муравейника, движущегося по детской площадке.На данный момент он знает, что ему, вероятно, нужно принести в его дом листья. Единственная проблема в том, что в его мозгу нет такого дискретного действия, «жестко закодированного». Поэтому ему нужно постоянно двигаться в окружающей среде: двигать конечностями, стискивать челюсти и избегать злого муравьиного льва. С каждым шагом добавляется награда. Это может быть какое-то осознание того, что листья где-то рядом, и движется в правильном направлении. Еще одно важное отличие состоит в том, что мы предполагаем, что временные шаги дискретны.Рекомендация возможна только в том случае, если мы знаем определенное количество фильмов и рейтинги, присвоенные пользователем. Было бы странно предлагать что-то с учетом 5,6 фильмов и 1,3 рейтинга.

И если вы посмотрите на приведенный выше пример «непрерывное и дискретное действие», то вы увидите агент MuJoCo Ant. Он принимает положение конечностей и угловые скорости в качестве входных данных для обеспечения окружающей среды. На самом деле, есть намного больше забавных агентов, с которыми можно поиграть, таких как гепард и модели роботов Boston Dynamics.

.

.

.

Функция значения и вознаграждение

Эта часть важна для понимания потери временной разницы, о которой мы поговорим немного позже. В контексте Марковских игр у нас есть такая вещь, как функция ценности. Таким образом, функция ценности не подразумевает функцию , которая оценивает вознаграждение. Ценность может означать только то, насколько хорошо действие для текущего состояния. Хотя, как вы увидите, это не обязательно означает «дать мне награду» за это действие и состояние.Это более абстрактная мера «доброты», которая может быть выражена как непрерывная функция с действительными значениями. Диапазон функции может быть любым действительным числом. Таким образом, значение не является целым числом в [-5, 5].

А теперь давайте ненадолго забудем обо всем, что мы узнали о Маркове, и попробуем начать с базового подхода DL. Итак, вы решили создать рекомендательную систему, основанную на глубоком обучении, уже знакомую с процессом Марковского решения и структурой набора данных, и в целом очень хотите сразу приступить к делу.Давайте попробуем применить более фундаментальный подход, но пока без обучения с подкреплением. Все, что у вас есть, - это простой линейный перцептрон и набор данных: набор состояний, соответствующих действий и наград за эти действия. В переводе на более человеческий язык: просмотренные фильмы, выбранный фильм для просмотра следующим и его оценка пользователем. Я хочу, чтобы вы пошли дальше и подумали, о том, что вы бы сделали с этими инструментами.

Мы хотим предложить хорошие фильмы; следовательно, мы обучаем сеть генерировать такие фильмы, как действие:

 created_action = model (state) 
if is_good (reward):
loss = MeanSquares (generated_action, action)
loss.backward ()

Этот подход называется «изучением политики», потому что мы изучаем политику, являющуюся действием. У него есть свои приложения, но в конечном итоге PL очень ограничен. Если вы натренируете сеть таким образом, она будет работать нормально и в некоторой степени удобна для использования. Тем не менее, вы заметили функцию «is_good»? Мы учимся только на «хороших» действиях, не обращая внимания ни на что другое.

Распределение наград

Часть 2: Действуй и критикуй

До сих пор мы рассматривали награду как критерий «обучения».Однако не лучше ли вместо этого проанализировать действие? Это основная идея методов «Актер-критик». Для ясности позвольте мне представить названия сетей. Сеть, которую мы уже рассматривали, называется Актером, и она действует в зависимости от состояния. Сеть, которая пытается предсказать награду на основе состояния и действия Актера, называется Критичной. Как мы все знаем, наблюдая за Бобом Россом: каждому нужен друг. Так что давайте добавим к нашему одинокому Актеру кого-нибудь, кто будет издеваться над его действиями.

 # научите критика 
generated_reward = critical (state, action)
reward_loss = MeanSquares (created_reward, reward)
reward_loss.backward () # обучить актера
created_action = субъект (состояние)
value = critical (state, generated_action) if value> 0:
# изучить действие
action_loss = MeanSquares (generated_action, action) # изучить действие
action_loss.backward ( )

В конце концов, актер будет действовать лучше (может быть, может быть), и потеря сведется к нулю или что-то в этом роде. Однако с тех пор мы работаем в чаде Pytorch; мы можем делать безумные вещи с потерями, не беспокоясь об обратном распространении! Что, если мы захотим напрямую использовать созданное критиком вознаграждение за действие, созданное актором, в качестве показателя потерь? С Pytorch это никогда не было проще!

 # научите критика 
generated_reward = critical (state, action)
reward_loss = MeanSquares (created_reward, reward)
reward_loss.backward () # обучаем актера
generated_action = субъект (состояние)
action_loss = -critic (state, generated_action)
action_loss.backward ()

Здесь мы использовали критика в качестве функции потерь! Как и было задумано с самого начала. Обратите внимание на минус перед критерием. Мы хотим получить максимальное вознаграждение. Тем не менее, в машинном обучении нет такой вещи, как «максимизация». Мы часто делаем наоборот: сводим к минимуму негатив.

Это алгоритм DDPG. Хотя, если вы посмотрите в газету, код для обучения критиков будет другим.Это то, что мы рассмотрим дальше.

Что-то не так с нашим Критиком. Нам не нужно оценивать награды. Давайте вместо этого загрузим Value для действия. Почему вы спросите? Ответ прост: будущие награды могут зависеть от текущего действия. Рассматривая действия как отдельные шаги цепи Маркова, мы хотим максимизировать ценность. Что такое ценность?

Значение в контексте Марковской игры - это функция с действительным знаком: V (состояние, действие), которая указывает (не в терминах целочисленных наград от -5 до 5, это может быть любое действительное число), насколько правильным является конкретное действие. для соответствующего состояния.

Вот где нам нужно вернуть наши цепи Маркова. В этом конкретном приложении я использую версию алгоритма TD (1), что означает, что я загружаю значение на 1 шаг вперед. Вы можете реализовать TD (n), но количество итераций значений увеличивается линейно.

Чтобы узнать функцию значения, мы загружаем награду и значение следующего состояния и текстового действия. Вы можете узнать больше о TD здесь.

 # обучение актера 
next_action = субъект (состояние)
action_loss = -critic (state, next_action)
action_loss.backward ()
reward_loss.backward () # обучение критика
next_value = critical (next_state, next_action)
expected_value = reward + next_value
value = value_net (state, action)
value_loss = MeanSquares (value, expected_value))

Там это только последнее, что вам нужно, чтобы полностью понять DDPG. Он использует концепцию цели и обучения №

.

Смотрите также