Главное меню

Как согнуть арматуру для фундамента


Как правильно гнуть арматуру для фундамента

Вопрос о том, как можно гнуть арматуру не только в производственных, но и в домашних условиях, интересует многих из тех, кто самостоятельно занимается строительством на своем приусадебном участке. Актуальность такого вопроса обусловлена тем, что от правильности выполнения этого процесса во многом зависят надежность и долговечность возводимых строений и бетонных конструкций любого назначения.

Армирование угла ростверка с использованием гнутых элементов

Для чего необходимо гнуть арматуру и как это лучше сделать

Как известно, бетонные конструкции плохо переносят нагрузки на изгиб, под воздействием которых они начинают разрушаться. Чтобы избежать таких негативных последствий, бетонные конструкции укрепляют при помощи каркасов из стальных прутков, а с недавнего времени для этих же целей стали использовать и композитную арматуру. Без армирующего каркаса почти невозможно сделать надежный фундамент для любого строения, а также бетонные конструкции, испытывающие в процессе эксплуатации механические нагрузки.

Наиболее слабыми местами в любом арматурном каркасе являются места стыков прутков, что особенно актуально для угловых соединений, создание которых путем пересечения прямых арматурных прутков является серьезным нарушением технологии.

Усиление арматурного каркаса посредством гнутых стержней

Угловые участки армирующего каркаса, сформированные таким неправильным образом, значительно ослабляют бетонную конструкцию и могут привести к ее расслоению. Именно поэтому для подобных соединений необходимо гнуть и укладывать арматуру таким образом, чтобы на каждый примыкающий к ней пруток образовывался нахлест величиной минимум 80 см. Гнутые арматурные элементы используются не только для создания каркасов для фундамента, их также применяют в качестве соединительных элементов, которые эксплуатируются под воздействием растягивающих нагрузок (крюки различного назначения, лапки и др.).

О том, как согнуть арматуру таким образом, чтобы она при этом не лишилась своих первоначальных прочностных характеристик, знают только специалисты. При этом важно иметь в виду, что своими руками допускается гнуть только арматуру из металла, но не из композитных материалов (информацию о том, чем резать стеклопластиковую арматуру, можно найти в конце статьи).

Минимальный радиус загиба арматурных стержней

Гибку арматуры для получения надежного каркаса для фундамента следует выполнять только механическим способом, избегая образования острых углов в месте изгиба. Радиус закругления прутков, который формируется в месте изгиба, должен иметь величину в интервале 10–15 диаметров самого изделия.

Те, кто выполняет гибку арматуры своими руками, часто совершают следующие грубые ошибки:

Гибка арматуры – как покорить стальной прут? + Видео

Любая основательная стройка требует работ с металлом. Гибка арматуры должна производиться с соблюдением технологии – от этого зависит надежность возводимым конструкций и зданий.

1 Для чего и как гнуть арматуру – памятка начинающим строителям

Основное назначение арматуры – армирование бетона, который подвержен разрушению нагрузками изгибающего характера. В железобетонных конструкциях растягивающие и сжимающие усилия берет на себя металлический пруток. Возвести достаточно надежный, прочный фундамент любого дома практически невозможно без арматурного каркаса.

В тоже время, армирование углов и различных примыканий перекрестием прямых прутков является грубым нарушением технологии, ослабляющем конструкцию, что может привести к расслоению бетона. В угловых связках требуется укладка изогнутой арматуры с перехлестом на каждую сторону минимум 80 см. Гибка прутков также необходима для изготовления различных соединительных элементов, работающих на растяжение (к примеру, стандартный крюк, лапка, другое).

Как гнуть арматуру, чтобы она при этом сохранила свои прочностные характеристики, знает далеко не каждый. Стеклопластиковую согнуть невозможно, поэтому подобной обработке подвергают только стальную. Разрешается сгибать арматурные стержни исключительно механическим способом, не допуская острых углов в месте изгиба. Закругления требуется делать плавными – оптимальный радиус составляет 10–15 диаметров арматуры.

Следует знать, что арматура А3 в холодном состоянии гнется без потери прочности на угол 90° (так называемый прямой). Ее прочностные показатели снижаются приблизительно на 10 % при угле в 180°.

В настоящее время очень распространены как минимум 2 недопустимых способа сгибания арматуры:

После подобных "подготовительных" работ используют подручный инструмент для гибки арматуры (молотки, кувалды, трубы и так далее). Очевидно, что оба приема ослабляют стержни в разы, а это может повлечь их разрушение под влиянием нагрузок. Все виды арматуры требуется гнуть в холодном состоянии без нарушения их целостности, если иное не указано проектировщиком.

2 Устройства для гибки арматурных прутков

За историю развития технологий строительства и металлообработки человечество изобрело далеко не одно приспособление для гибки арматуры. Принцип действия у всех одинаков, а отличие состоит в конструкциях оборудования и диаметре сгибаемой арматуры, зависящих от модели.

Деталь, подвергаемую изменению, фиксируют между центральным и упорным роликом (валом) устройства. Третьим роликом (гибочным) металл изгибают в нужную сторону на требуемый угол. Закругление можно делать как по часовой стрелке, так и против. Препятствием для деформации вдоль всей длины служит упорный вал, не позволяющий провернуться или сдвинуться незадействованной части заготовки.

Основных вариантов оборудования два:

Приводные станки, кроме специальных, действуют по одной схеме. Рабочим органом является диск, который насажен на вертикальный вал и вращается в горизонтальной плоскости. На диске установлены изгибающий и центральные пальцы – между ними закладывают арматуру. Упорный ролик закреплен на стойке – арматура упирается в него при вращении диска и изгибается вокруг центральной втулки под действием изгибающего пальца, который двигается по наружной поверхности прута.

Станки отличаются по мощности, производительности и подразделяются на 3 группы в зависимости от назначения:

Подобное устройство для гибки арматуры способно согнуть несколько прутков одновременно. Выпускается также оборудование для диаметров 3–90 мм. Если необходимо изготовить сложную конструкцию с переменными углами сгиба, то лучше всего подойдет гидравлический станок. Он позволяет гнуть прутки более качественно, без образования на поверхности заготовки изломов и складок, сопровождающих напряжение металла. На таком станке можно выполнить изгиб под углом до 180°.

Ручные гибочные инструменты выпускают разных видов, в том числе переносные. Они достаточно просты в применении и доступны по цене. Для работы с прутками можно приобрести как специальный станок, так и трубогиб. Устанавливают этот инструмент на верстаках. Большинство устройств предназначено для сгибания прутков диаметром не более 14 мм. Такие станки вполне подходят для частного строительства, но непригодны при больших объемах работ.

Выбор оборудования для гибки определяется диаметром арматуры и объемом работ. Прежде чем приступить к обработке металла, следует учесть, что разные части прутка подвергаются различным напряжениям, внешняя – растяжению, а внутренняя – сжатию. Неправильный выбор станка или его неграмотное применение могут привести к появлению не только складок и изломов, но и к повреждению арматуры. Поэтому необходимо точное определение всех размеров заготовки, соответствующая настройка оборудования и правильная фиксация в нем прутка.

3 Самодельные устройства для сгибания – это может каждый!

Самодельный станок для гибки арматуры можно изготовить самостоятельно. Вариантов исполнения много, но все они похожи на заводской ручной станок. К металлической станине или плите приваривают упорный штырь или уголок. Затем устанавливают поворотную металлическую платформу, оснащенную рычагом, центральным и гибочным штырями. Расстояние между элементами конструкции зависит от диаметра прутков, которые предполагается гнуть. Ножки станины следует прикрепить к полу – это позволит работать с арматурой толщиной 6–12 мм.

Конструкция, выполненная на плите, будет являться переносным вариантом. Но для нее необходимо предусмотреть способ крепления по месту работы. Это могут быть отверстия под болты – для прикручивания к верстаку или иной основе. Можно также приварить с обратной стороны плиты 2 или более штырей, которые надо будет вставлять в отверстия основы. Возможности такого станка, скорее всего, будут ограничены диаметром арматуры в 10 мм.

4 Как согнуть арматуру руками – дешево и сердито

Когда специальные устройства отсутствуют, то можно, конечно, в ряде случаев обойтись и без них. Но необходимо помнить, что ручная гибка арматуры на порядок травмоопасней, чем на станке. Любое непродуманное действие, движение может привести к тому, что пруток или импровизированные приспособления спружинят или выскользнут и нанесут повреждение горе-мастеру.

Тонкие прутки до 8 мм при хорошей физической подготовке можно сгибать вручную даже без каких-либо приспособлений. Качество будет соответствующее – радиус сгиба будет слишком велик. Такая арматура вряд ли в полной мере выполнит возложенные на нее функции по укреплению фундамента.

Использование двух стальных труб значительно улучшит результат и позволит сгибать более толстые прутки. Чем длиннее трубы, тем больше может быть диаметр арматуры, и меньшие усилия потребуются. Схема работы – стержень фиксируют в одной трубе, а вторую надевают на выступающий конец заготовки и используют, как рычаг. Тонкие прутки можно будет сгибать прямо от земли, наступив на упорную трубу. Более продвинутый вариант – когда фиксирующая труба укрепляется до неподвижного состояния на верстаке в тисках, в земле (вкапывается, бетонируется) или другим способом.

Другой вариант с применением труб, когда в землю прочно вбивают 2 штыря, используемые в качестве упора для прутка на месте сгиба. Арматуру заводят между штырями. Обе трубы выполняют роль рычага. Вместо штырей можно использовать 2 близко растущих дерева, но защитникам природы это очень не понравится!

Можно также использовать нерекомендуемые способы, упомянутые выше, но только если это не отразится на надежности конструкции, или когда не важен результат. Гибка арматуры своими руками в этом случае начинается с закрепления прутка (необязательное условие). Место сгиба надрезают или раскаляют, а затем гнут арматуру в нужную сторону. При необходимости используют молоток или трубы.

Как согнуть арматуру - Статья от компании Сити Металл

Арматура в строительстве необходима, в первую очередь, для армирования бетона. Такое соединение позволяет переложить усилия сжимающего и растягивающего характера на арматурные стержни. Это просто необходимо при возведении фундамента, так как бетон имеет слабое сопротивление таким нагрузкам.

 Арматура 


  

Армировать соединениями из прямых прутьев не правильно, это ослабляет конструкцию, что может привести к различным неприятным последствиям, например, к расслоению фундамента. Поэтому сгибание арматуры необходимо как для создания угловых связок изогнутых прутьев так и для создания различных элементов, например, лапки, крюка и пр.
Стеклопластиковые стержни гнуться только на предприятиях по их выпуску. Если пытаться гнуть ее собственными силами, то она просто лопнет.  Металлическую арматуру гнут строго механически, нельзя допускать любых острых углов в месте гибки. 

До сих пор популярны несколько методов, которые не желательно  использовать для гибки стержней. К ним относятся: Подпил УШМ места сгиба и Прогрев места сгиба до высокой температуры паяльной лампой. Эти манипуляции сильно снижают характеристики арматуры, что может привести к их разрушению. И использовать их лучше только тогда, когда результат не отразится на качестве всей конструкции.

Любой тип металлических стрежней гнется только холодной без каких-либо надрезов или других нарушений целостности стержня. При этом каждый вид можно согнуть до определенного угла, после он будет терять в прочности. К примеру, арматуру типа А3 без потери прочности можно согнуть на угол не более 90 градусов. При сгибе на 180 градусов прочность снижается минимум на 10%. 

Все оборудование для гибки арматуры можно разделить на несколько категорий:

Оборудование с приводом работает по следующей схеме: На стойке закреплен упорный ролик, на вертикальном валу установлен диск , на котором закреплены пальцы  (изгибающий и центральный). Между ними  укладывают прутья для сгибки. Когда диск начинает вращаться в горизонтальной плоскости, уложенный стержень упирается в ролик и сгибается под воздействием изгибающего пальца. Изгибающий палец двигается с на ружней стороны стержня.

Станки для гибки, в зависимости от стержней, так же разделяют на оборудование :


Гидравлические станки обычно используют когда необходимо сделать несколько сложных сгибов углом до 180 градусов. Такое оборудование гнет прутья без каких-либо дефектов, напрягающих метал. 

Ручное оборудование для гибки имеет множество видов, может быть даже переносным.  Обычно устанавливается на верстак для более удобного использования. Гораздо дешевле других вариантов и совершенно просты в использовании. Инструмент пригоден при небольших объемах работы. 
 
Перед покупкой инструмента обязательно нужно знать объем работ, сроки и диаметр стержней, подлежащих сгибке. К тому же, нужно помнить о том что внешняя часть арматуры более подвержена нагрузки на растяжение а внутренняя – на сжатие. 
Если подобрать не правильное оборудование или применять его не по инструкции можно с легкостью испортить как арматуру так и станок. Поэтому, перед использованием следует правильно настроить конструкцию и , при использовании, правильно зажимать в нем арматурный стержень. 


Одно из приспособлений для сгиба арматурыКогда не требуется особая аккуратность и точность, томожно согнуть прутья даже собственными руками. При наличии сильных рук и прут с диаметром 8 мм не проблема.  Две  стальные трубы позволят облегчить процесс и улучшить качество сгиба. Чем длиннее трубы , тем больший диаметр прута можно согнуть. 

Сам процесс совершенно прост:

Для удобства фиксирующую трубу жестко закрепляют в тисках, закапывается в землю и пр. Так же возможна модификация, когда обе трубы крепко зарываются или вбиваются в землю.  Стержень заводится между трубами и сгибается в нужное положение. 

Пример самодельного станка для сгибки арматуры

Ручной станок для сгибки арматуры

Как сделать правильное армирование фундамента своими руками, описание, технология, инструкция и отзывы

Бетон имеет высокую прочность на сжатие, но фундамент не способен передавать нагрузки при растяжении и изгибе. Если реализовать фундамент, который выполнен в виде монолитной конструкции, армирующий каркас, то упомянутый выше недостаток полностью устраняется. Армирование фундамента своими руками осуществить достаточно просто.Первым делом нужно решить, какие конструктивные особенности будут положены в основу, а также создать каркас.

Правила армирования

Компоненты арматурного каркаса должны иметь чистую поверхность для обеспечения хорошего сцепления с бетоном. Чтобы выбрать, какого типа будет переплет и фурнитура, нужно рассчитать нагрузку, оказываемую на фундамент. Если удар по основанию будет незначительным, можно использовать некую проволочную обвязку. Тогда как, если постройка будет достаточно тяжелой стеной, рекомендуется использовать сварку.

Армирование фундамента своими руками должно производиться проволокой, имеющей переменное сечение, т.е. в ребрах. Имеется в виду приспособление, которое возьмет на себя основную нагрузку. Этот каркас будет характеризоваться более высоким уровнем сцепления с бетоном. Гладкую арматуру следует использовать в качестве опорных элементов, задачей которых является распределение нагрузок на фундамент дома.

Выбор инструмента

Армирование фундамента своими руками следует проводить с помощью специального инструмента.Его следует выбирать, исходя из ожидаемого объема работы. Обвязка арматурного каркаса для фундамента меньшего размера должна выполняться традиционным ручным или автоматическим крючком, тогда как при более объемных работах рекомендуется использовать специализированный инструмент для того типа пистолета, который предназначен для обвязки.

Рекомендуется

Наиболее эффективные методы проращивания семян

Несмотря на то, что метод рассады в овощеводстве - процесс очень трудоемкий, его использует большинство садоводов.Посадка семян в открытый грунт - простой и удобный метод, но он эффективен только в определенных климатических зонах. I ...

Светоотражающая краска. Сфера применения

Когда машины начали заполнять дороги, их популярность начала набирать светоотражающая краска. Благодаря этой краске как водителям, так и пешеходам становится намного легче избегать аварий в темноте. Назначение краски Светоотражающая краска - лакокрасочный материал, который ...

Технологии работают

Для манипуляции используйте кусок проволоки длиной 30 см. Заготовку следует сложить вдвое.Контурная проволока вводится по диагонали, пересекает арматурный стержень, а затем опускается до концов. Получившуюся петлю продеваем на крючок, следовать ей необходимо методом прокрутки. Мастер должен соединить концы провода, создав таким образом желаемое соединение. Перед началом работ следует помнить, что ленточный монолитный фундамент в процессе эксплуатации будет подвергаться нагрузке на изгиб, особенно в продольном направлении. Его армирование необходимо производить, укладывая каркасную сетку в два и более слоев.Все это будет зависеть от размера самой ленты.

Фурнитура для ленточного фундамента

Если будет армирование фундамента своими руками, следует учесть некоторые моменты. Среди них можно выделить тот факт, что при ленточной конструкции продольные элементы каркаса возьмут на себя наибольшую нагрузку. В связи с этим на их место следует поставить ребристые стержни, диаметр которых равен параметру от 10 до 14 миллиметров.

Что касается вертикальных и поперечных элементов каркаса, то они будут выполнять распределительную, то есть вспомогательную функцию.Поэтому в этом случае можно использовать гладкую арматуру диаметром от 6 до 8 миллиметров. Шаг их установки будет варьироваться от 100 до 300 миллиметров. От этого показателя зависит количество используемых стержней. При минимальной нагрузке этот показатель мог равняться 500 миллиметрам. Готовый каркас следует монтировать в кожух, соблюдая зазор до 50 миллиметров. Отступление необходимо обезопасить от дна траншеи и досок опалубки. Это позволит утопить металлические стержни в бетоне, исключив риск возникновения коррозии.При этом следует помнить, что наибольший уровень натяжения находится в верхних областях основания.

Рекомендации по армированию ленточного фундамента

Если предполагается армирование ленточного фундамента своими руками, рекомендуется обратить внимание на технологию подключения арматуры. Следует подготовить провод класса В1. При работе с углами арматуру можно укладывать под прямым углом или с помощью изогнутых элементов.

Что нужно усвоить к началу работы

Если предстоит армирование ленточного фундамента под баню своими руками, особое внимание следует уделить усилению углов.Это связано с тем, что довольно часто деформируется не центральная часть, а зона углов. Работать на этих участках следует так, чтобы один конец гнутого элемента каркаса уходил в одну сторону, а другой - в противоположную.

Специалисты советуют использовать технологию стыковки, отказавшись от сварочного аппарата, по той причине, что не каждый тип арматуры подходит для проведения подобных работ. Кроме того, сварка довольно часто приводит к проблемам, которые выражаются в нагреве стали, что вызывает изменение качественных характеристик материалов, также может наблюдаться утонение стержня в сварочной промышленности.Поэтому можно получить достаточно прочный сварной шов.

Технические работы

Правильная арматура ленточного фундамента начинается с установки опалубки. Внутренняя поверхность должна быть покрыта пергаментом, что упрощает снятие конструкции. В грунт следует забивать арматурные стержни, длина которых должна быть эквивалентна глубине основания. Снизу нужно установить подставку высотой от 80 до 100 миллиметров. В них умещается примерно две-три нитки нижнего ряда каркаса системы.В качестве подстаканников часто используют кирпичи, которые ставят на край.

Если вам будет арматурный ленточный фундамент, схемы, советы по проведению этих манипуляций, представленные в статье, помогут осуществить работу. Верхний и нижний ряды необходимо прикрепить вместе поперечинами к вертикально ориентированным штифтам. В тех местах, где элементы перекрываются, должна быть связка или использовать способ сварки. Над уровнем земли штанги должны быть подняты не менее чем на 8 см. После установки клапана необходимо сформировать вентиляционные отверстия, а затем залить бетонный раствор.Вентиляция поспособствует более высокому износу качеств фундамента и предотвратит гниение.

Усиление плиты фундамента

Требования к работе с монолитной плитой выше, чем те, которые применяются к основанию ленты. В последнем случае ширина меньше высоты, поэтому конструкция испытывает нагрузку при изгибе только в продольном направлении. Что касается монолитной плиты, то она имеет противоположные конструктивные особенности, за счет чего поверхность подвергается нагрузкам при изгибе не только поперек, но и вдоль.

Если вы задумываетесь, как сделать армирование фундамента своими руками, используйте арматуру диаметром от 12 до 16 миллиметров. Все элементы выполнены из оребрения. Средний размер ячеек, расположенных вверху и внизу сетки, должен составлять 200 х 200 миллиметров. Расстояние между ремнями эквивалентно 100 миллиметрам. Если у вас есть утепляющий слой, сборку каркаса для усиления нервюр следует осуществлять вне основания. Это предотвратит повреждение изоляционного материала.

Укрепление свайного фундамента

Если вас интересует, как правильно делается арматура ленточного фундамента своими руками, возможно, вам будет интересно узнать об усилении свайного фундамента. Именно такой вид конструкции может лечь в основу конструкции, которую предполагается возвести. Технология в этом случае не будет отличаться от работ, рекомендованных при формировании фундамента пирса. В этом случае следует соблюдать один нюанс. Он заключается в том, что вертикальный стержень размещается по кругу, чтобы в системе не было углов и острых участков.Из одной сваи потребуется подготовить стержни, количество которых варьируется от 3 до 5.

Техника работ

После того, как схема армирования ленточного фундамента своими руками вам станет известна, можно ознакомиться с технология строительства столбчатого основания. Арматурный каркас необходимо собирать из нескольких вертикально ориентированных прутков, диаметр которых колеблется от 10 до 12 см. Следует использовать ребристую арматуру, относящуюся к классу AIII. Для формирования горизонтальных элементов применять гладкую, тонкую, монтажную арматуру 6 мм.

.График гибки прутка

(BBS) | BBS Пошаговая подготовка | Образец таблицы Excel

График изгиба стержня, обычно называемый «BBS», представляет собой исчерпывающий список, в котором описываются расположение, отметка, тип, размер, длина и количество, а также детали изгиба каждого стержня или ткани на чертеже армирования конструкции. .

Этот процесс перечисления местоположения, типа и размера, количества и всех других деталей называется «Планирование». В контексте стержней арматуры это называется планированием стержней.Короче говоря, График гибки стержней - это способ организации арматурных стержней для каждой структурной единицы с подробными требованиями к армированию.

bar-bending-schedule-for-rcc-beam-in-excel-sheet

Общие рекомендации, которым необходимо следовать при подготовке BBS:

График гибки стержней используется:

Инспектор количества несет ответственность за оценку и калькуляцию затрат по проекту.Этот вид съемки требует высокой точности. График изгиба стержней помогает инспектору определить количество стержней, необходимых для каждого типа стержней.

Инженеры читают чертежи гражданского строительства

Это приводит к оценке количества стали, что соответствует требованиям к стоимости стальных работ. Следовательно, BBS используется подрядчиком, который также заказывает подкрепление. Удельная стоимость стали рассчитывается по весу закупленной стали.

Клерк работ и другие инспекторы обращаются к BBS, чтобы убедиться, что работы по армированию на объекте соответствуют проектным требованиям согласно чертежам.Монтажники стали из первых рук используют его в качестве ориентира. Они могут легко отметить количество и тип арматуры, необходимой для структурной единицы.

По сути, График гибки стержней включает в себя всю необходимую информацию об армировании, используемую профессионалами на различных этапах процесса строительства, от закупки до завершения.

Как подготовить BBS?

Необходимые столбцы

Большую часть информации можно найти в BBS в чертежах арматуры конструктивного элемента.Форма, диаметр, длина и шаг стержня вводятся в спецификацию напрямую, просто просматривая чертежи, на которых будут указаны подробные размеры.

Маркировка стержней арматуры для BBS

Количество стержней:

Предположим, что шаг хомутов составляет 150 с / с, а длина, по которой они размещены, составляет 6800 мм, количество стержней можно найти по формуле ниже

[Длина / интервал] + 1 = количество стержней

[6800/150] + 1 = 46,33

В этом случае мы всегда округляем в большую сторону.Следовательно, нам потребуется 47 хомутов.

Длина реза:

Мы должны помнить, что сталь пластичная по своей природе и подвержена удлинению. Следовательно, длина стержня увеличивается, когда вводятся изгибы или крючки. Следовательно, необходимы определенные вычеты, чтобы компенсировать это увеличение длины.

Длина реза = Истинная длина стержня - Вычеты

Для 45 градусов
Длина реза = Общая длина - 1 x Диаметр стержня x количество изгибов

Для 90 градусов
Длина реза = Общая длина - 2 x Диаметр бар x No.колен

Для хомутов:

Крюк 90 градусов:

Длина хомутов = (2A + 2B) + 20 x диаметр

Крюк 135 градусов:

Длина хомутов = (2A + 2B) + 24 x dia

Маркировка арматурных стержней для BBS Crossection

См. таблицу PPT и Excel ниже. Всплывающее окно предварительного просмотра (щелкните значок в правом верхнем углу) для загрузки.

.

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 общую совокупную награду 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 пищу 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 сбалансировать и то, и другое, лучшая общая стратегия может включать 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 политик (DDPG) - это не связанный с политикой алгоритм, не связанный с политикой, критикующий субъект, который решает эту проблему путем изучения политик в многомерных пространствах непрерывных действий.На рисунке ниже представлена ​​архитектура "актер-критик" .

Так как 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 оптимальные стратегии 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 градиентами политики из необработанных пикселей, автор Андрей Карпати поможет вам запустить и запустить свой первый агент глубокого обучения с подкреплением всего лишь с 130 строками 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.
.

CS234: Обучение с подкреплением, зима 2020 г.

CS234: Обучение с подкреплением, зима 2020 г.

Объявления

  • Стендовая сессия будет с 11:30 до 14:30 в фойе Huang (область за пределами аудитории NVIDIA).

Предварительные требования для этого класса

  • Знание Python
    Все назначения классов будут на Python (с использованием numpy и Tensorflow и, возможно, Keras). Здесь есть учебник для тем, кто не так хорошо знаком с Python.Если у вас большой опыт программирования, но на другом языке (например, C / C ++ / Matlab / Javascript), вероятно, все будет в порядке.
  • Вычисление колледжа, линейная алгебра (например, MATH 51, CME 100)
    Вам должно быть комфортно брать производные и понимать операции с матричными векторами и обозначение.
  • Базовая вероятность и статистика (например, CS 109 или другой курс статистики)
    Вы должны знать основы вероятностей, гауссовских распределений, среднего, стандартного отклонения и т. Д.
  • Основы машинного обучения
    Мы будем формулировать функции затрат, брать производные и проводить оптимизацию с градиентный спуск. Либо CS 221, либо CS 229 покрывают этот фон. Некоторые приемы оптимизации будут более интуитивно понятный с некоторыми знаниями выпуклой оптимизации.

Описание курса

Чтобы воплотить в жизнь мечты и влияние ИИ, необходимы автономные системы, которые учатся принимать правильные решения.Обучение с подкреплением - одна из мощных парадигм для этого, и она актуальна для огромного числа людей. задач, включая робототехнику, игры, потребительское моделирование и здравоохранение. Этот класс предоставит прочное введение в область обучения с подкреплением, и студенты узнают об основных проблемы и подходы, включая обобщение и исследование. Благодаря комбинации лекций, а также письменные задания и задания по кодированию, студенты станут хорошо разбираться в ключевых идеях и методах RL.Задания будут включать в себя основы обучения с подкреплением, а также глубокое обучение с подкреплением - чрезвычайно многообещающая новая область, сочетающая методы глубокого обучения с обучением с подкреплением. Кроме того, студенты будут углублять свое понимание и область RL через заключительный проект.

Здесь вы можете найти материалы за предыдущие годы (зима 2019, зима 2018).

Результаты обучения

К концу занятия ученики должны уметь:
  • Определите ключевые особенности обучения с подкреплением, которые отличают его от ИИ. и неинтерактивное машинное обучение (оценивается на экзамене).
  • Учитывая проблему приложения (например, из компьютерного зрения, робототехники и т. Д.), Решите если это должно быть сформулировано как проблема RL; если да, то дайте определение формально (с точки зрения пространства состояний, пространства действий, динамики и модели вознаграждения), укажите, что алгоритм (из класса) лучше всего подходит для его решения и обоснования вашего ответа (по оценке проекта и экзамена).
  • Реализуйте в коде общие алгоритмы RL (по оценке домашних заданий).
  • Опишите (перечислите и определите) несколько критериев для анализа алгоритмов RL и оцените алгоритмы по этим показателям: e.грамм. сожаление, сложность выборки, вычислительная сложность, эмпирическая эффективность, конвергенция и т. д. (по результатам домашних заданий и экзамена).
  • Опишите проблему исследования и эксплуатации и сравните и сопоставьте хотя бы два подхода к решению этой проблемы (с точки зрения производительности, масштабируемости, сложность реализации, теоретические гарантии) (оценка по заданию и экзамен).

Время и местонахождение класса

Зимний квартал (06 января - 12 марта 2020 г.)
Лекция: понедельник, среда 11:30 - 12:50
Расположение: Bishop Auditorium

Расписание курсов / Syllabus (включая сроки сдачи)

См. Страницу с расписанием курса.

Учебники

Для этого класса нет официального учебника, но некоторые вспомогательные материалы будут взяты из:
  • Обучение с подкреплением: Введение, Саттон и Барто, 2-е издание. Это доступно для бесплатно здесь и ссылки будут см. финальную версию в формате pdf, доступную здесь.
Некоторые другие дополнительные ссылки, которые могут быть полезны, перечислены ниже:
  • Обучение с подкреплением: современное состояние, Марко Виринг и Мартин ван Оттерло, ред.[ссылка]
  • Искусственный интеллект: современный подход, Стюарт Дж. Рассел и Питер Норвиг. [Ссылка]
  • Глубокое обучение, Ян Гудфеллоу, Йошуа Бенджио и Аарон Курвиль. [ссылка]
  • Курс Дэвида Сильвера по обучению с подкреплением [ссылка]

Оценка

  • Передача 1: 10%
  • Задание 2: 20%
  • Задание 3: 16%
  • Среднесрочная перспектива: 25%
  • Тест: 5%
  • Курсовой проект: 24%
    • Предложение: 1%
    • Этап: 2%
    • Постерная презентация: 5%
    • Бумага: 16%
    • Если вы решите выполнить проект по умолчанию / 4-е задание, ваша разбивка будет
      • Стендовый доклад: 5%
      • Написание статьи / задания: 19%
  • 0.Бонус 5% за участие [ответы на лекционные опросы в течение 80% дней, когда мы читаем лекции с опросами. Вы также можете участвовать в них удаленно, но вы должны принять участие в течение 24 часов после учебного дня (поэтому для занятий в понедельник вы должны участвовать до вторника в 12:50 по тихоокеанскому времени), чтобы ваше участие засчитывалось.]

Политика позднего дня

  • Вы можете использовать 6 поздних дней.
  • Поздний день продлевает срок на 24 часа.
  • Вам разрешается до 2 дней просрочки на одно задание.Если вы сдадите задание через 48 часов, это будет стоить не более 50%. Задания, сданные через 72 часа, не засчитываются. - свяжитесь с нами, если вы считаете, что у вас есть чрезвычайно редкое обстоятельство, для которого мы должны исключение. Эта политика призвана обеспечить своевременную обратную связь.
  • Вы можете использовать поздние дни в предложении по проекту (до 2) и веху (до 2). Нет поздних дней разрешено для стендовой презентации и финального отчета. Любые поздние дни написания отчета по проекту будут снизить потенциальную оценку проекта на 25%.Использовать поздний день в предложении по проекту или вехой, члены группы не могут объединять поздние дни: другими словами, чтобы использовать 1 поздний день для предложения по проекту / вехи, у всех членов группы должен быть как минимум 1 поздний день.

Экзамены и викторины

  • В классе будут промежуточные экзамены и викторина. Смотрите расписание для дат

  • Конфликты: если вы не можете посещать занятия в классе промежуточные экзамены и тесты с официальной причиной, напишите нам по адресу cs234-win1920-staff @ lists.stanford.edu, как только сможешь так что размещение можно запланировать. (Исторически это либо спросить вас сдать экзамен удаленно в одно и то же время или назначить другое время экзамена).

  • Примечания к экзаменам: Вы можете принести односторонний 1 (размер письма) страница рукописных или печатных заметок к среднему курсу. Для викторины вы Приглашаем вас принести двустороннюю страницу (размером с букву) с рукописными или печатными заметками. Калькуляторы, ноутбуки, сотовые телефоны, планшеты и другие ресурсы не будут позволено, разрешено.

Задания, курсовой проект и процесс подачи


  • Задания: см. Страницу заданий. где будут размещены все задания.

  • Курсовой проект: см. Страницу курсового проекта Подробнее о курсовом проекте.

  • Вычислительные ресурсы: у нас будет несколько облачных ресурсов, доступных для заданий 2 и 3, а также для проекта. Инструкции о том, как получить к ним доступ, будут объявлены перед Заданием 2.

  • Процесс отправки: инструкции по отправке заданий и проект также можно найти на странице «Задания».

Часы работы

Часы работы Эммы будут у выхода 218. Часы работы CA начинаются с четверга 9 января, пожалуйста. Посмотреть календарь для времени и места.

Для личного и онлайн-рабочего времени SCPD вам необходимо будет зарегистрировать учетную запись на QueueStatus. Если вы хотите встать в очередь, нажмите «Зарегистрироваться» в очереди на CS234-Winter 2020.Не забудьте ввести свой адрес электронной почты при «регистрации»; это способ для CA свяжется с вами. Для получения дополнительной информации ищите объявления на левой панели. Для работы в режиме онлайн вам необходимо установить Zoom (инструкции ниже), чтобы видеозвонок с CA: CA свяжется с вами через Zoom, когда он / она встретится с вами в очереди.

Инструкция по установке Zoom:

  • Linux
    • Перейдите на страницу Zoom Client для Linux и загрузите правильный пакет Linux для вашего Linux. тип распространения, архитектура и версия ОС.
    • Следуйте инструкциям по установке Linux здесь.
  • Mac
    • Загрузите установщик Zoom здесь.
    • Инструкции по установке можно найти здесь.
  • Windows
    • Перейдите в Stanford Zoom и выберите «Launch Zoom».
    • Щелкните «Организовать встречу»; ничего не запустится, но появится ссылка «скачать и запустить Zoom».
    • Щелкните «Загрузить и запустить Zoom», чтобы получить и загрузить Zoom_launcher.исполняемый'.
    • Запустите Zoom_launcher.exe для установки.

Посещаемость

Посещение не требуется, но приветствуется. Иногда мы можем выполнять в классе упражнения или дискуссии, и это труднее сделать и принесет пользу. от себя. Однако, если вы не можете посещать занятия, занятие записывается. Ранее было показано, что просмотр лекции видеосюжеты в небольших группах, когда один человек делает паузу для облегчения обсуждения, могут дать учащимся такую ​​же высокую успеваемость, как посещение лекций вживую.В предыдущие годы некоторые студенты смотрели видео в небольших группах, поэтому мы рекомендуем вам подумать об этом, если вы не можете посетить определенную лекцию или если вы участвуете в классе как студент SCPD. я всегда рады услышать о новых способах эффективного изучения материала учащимися, поэтому мы всегда приветствуем обмен такими советами.

Связь

Мы считаем, что студенты часто многому учатся друг у друга, а также у нас, сотрудников курса.Поэтому для облегчения обсуждения и взаимное обучение, мы просим вас использовать Piazza для всех вопросов, связанных с лекциями, домашними заданиями и проектами.

Для студентов SCPD: если у вас есть общие вопросы, касающиеся SCPD, отправьте электронное письмо по адресу [email protected] или позвоните 650-741-1542. Если у вас есть конкретные вопросы, связанные с тем, чтобы стать учеником SCPD в этом конкретном классе, пожалуйста, свяжитесь с нам по адресу [email protected]

В исключительных обстоятельствах, которые требуют от нас принятия особых мер, напишите нам по адресу cs234-win1920-staff @ lists.stanford.edu. Например, такая ситуация может возникнуть, если студенту требуются дополнительные дни. отправить домашнее задание из-за неотложной медицинской помощи, или если студенту нужно назначить альтернативное промежуточное свидание из-за таких событий, как конференц-поездки и т. д. Они будут рассматриваться и утверждаться в индивидуальном порядке.

Академическое сотрудничество и неправомерное поведение

Мне небезразлично академическое сотрудничество и неправомерное поведение, потому что важно и то, и другое, чтобы мы могли оценивать вашу собственную работу (независимо от работы ваших коллег) и потому, что непринятие чужой работы как своей - важная часть честности в вашей будущей карьере.Я понимаю, что разные учреждения и местоположения могут иметь разные определения того, какие формы сотрудничества считаются приемлемыми. В этом классе для письменных домашних заданий вы можете обсудить идеи с другими, но ожидается, что вы напишете свои собственные решения самостоятельно (не обращаясь к чужим решениям). Для кодирования вам разрешено выполнять проекты группами по 2 человека, но для любых других сотрудничества, вы можете делиться только поведением ввода-вывода ваших программ.Это побуждает вас работать отдельно, но делиться идеями. о том, как протестировать вашу реализацию. Помните, что если вы поделитесь своим решением с другим учащимся, даже если вы не копировали из другой, вы все еще нарушаете кодекс чести. Что касается финального проекта, вы можете объединить этот проект с другим классом. предполагая, что проект имеет отношение к обоим классам, при условии, что вы получите предварительное разрешение инструкторов класса. Если ваш проект расширение проекта предыдущего класса, ожидается, что вы внесете существенный дополнительный вклад в проект.
Мы периодически запускаем программное обеспечение для определения сходства по всем представленным студенческим программам, включая программы прошлых кварталов и любые решения, найденные в Интернете на общедоступных веб-сайтах. Любой нарушитель Стэнфордского университета Кодекс чести будет передан в Управление по судебным делам. Если вы думаете, что допустили ошибку (это может случиться, особенно при стрессе или когда мало времени!), Обратитесь к Эмме или главному CA; последствия будут гораздо менее серьезными, чем если бы мы обратились к вам.

Студенты-инвалиды

Студенты, которым может потребоваться академическое жилье из-за инвалидности, должны начать запрос в Управление доступного образования (OAE). Профессиональный персонал оценит запрос с необходимой документацией, порекомендуйте разумные приспособления и подготовьте письмо о размещении для факультета в текущем квартале, в котором делается запрос. Студентам следует связаться с OAE как можно скорее, поскольку необходимо своевременное уведомление для координации приспособлений.OAE находится на 563 Salvatierra Walk (650-723-1066, http://studentaffairs.stanford.edu/oae).

Кредит / Нет зачисления в кредит

Если вы записаны на курс в кредит / без кредитного статуса, вам будут выставлять оценки за работу как обычно. по стандартным правилам Стэнфорда. Единственное отличие от тех, кто получает буквенную оценку, заключается в том, что вы должен получить оценку C- (C минус) или выше в классе, чтобы вы были отмечены как CR. На практике потенциальные варианты для достижения этого были бы такими, как (а) хорошо справляется со всеми заданиями, экзаменом и викториной, но не завершает проект, или (б) набирает средний балл по всем аспектам курса, или (в) плохо сдает экзамен, но хорошо выполняет все задания и проект..

Смотрите также