Ленточный фундамент имеет нестандартную геометрию: его длинна в десятки раз больше глубины и ширины. Из-за такой конструкции почти все нагрузки распределяются вдоль ленты. Самостоятельно бетонный камень не может компенсировать эти нагрузки: его прочности на изгиб недостаточно. Для придания конструкции повышенной прочности используют не просто бетон, а железобетон — это бетонный камень с расположенными внутри стальными элементами — стальной арматурой. Процесс закладки металла называется армированием ленточного фундамента. Своими руками его сделать несложно, расчет элементарный, схемы известны.
Количество, расположение, диаметры и сорт арматуры — все это должно быть прописано в проекте. Эти параметры зависят от многих факторов: как от геологической обстановки на участке, так и от массы возводимого здания. Если вы хотите иметь гарантированно прочный фундамент — требуется проект. С другой стороны, если вы строите небольшое здание, можно попробовать на основании общих рекомендаций все сделать своими руками, в том числе и спроектировать схему армирования.
Схема армирования
Расположение арматуры в ленточном фундаменте в поперечном сечении представляет собой прямоугольник. И этому есть простое объяснение: такая схема работает лучше всего.
Армирование ленточного фундамента при высоте ленты не более 60-70 см
На ленточный фундамент действуют две основные силы: снизу при морозе давят силы пучения, сверху — нагрузка от дома. Середина ленты при этом почти не нагружается. Чтобы компенсировать действие этих двух сил обычно делают два пояса рабочей арматуры: сверху и снизу. Для мелко- и средне- заглубленных фундаментов (глубиной до 100 см) этого достаточно. Для лент глубокого заложения требуется уже 3 пояса: слишком большая высота требует усиления.
Для большинства ленточных фундаментов армирование выглядит именно так
Чтобы рабочая арматура находилась в нужном месте, ее определенным образом закрепляют. И делают это при помощи более тонких стальных прутьев. Они в работе не участвуют, только удерживают рабочую арматуру в определенном положении — создают конструкцию, потому и называется этот тип арматуры конструкционным.
Для ускорения работы при вязке арматурного пояса используют хомуты
Как видно на схеме армирования ленточного фундамента, продольные прутки арматуры (рабочие) перевязываются горизонтальными и вертикальными подпорками. Часто их делают в виде замкнутого контура — хомута. С ними работать проще и быстрее, а конструкция получается более надежной.
Какая арматура нужна
Для ленточного фундамента используют два типа прутка. Для продольных, которые несут основную нагрузку, требуется класс АII или AIII. Причем профиль — обязательно ребристый: он лучше сцепляется с бетоном и нормально передает нагрузку. Для конструкционных перемычек берут более дешевую арматуру: гладкую первого класса АI, толщиной 6-8 мм.
В последнее время появилась на рынке стеклопластиковая арматура. По заверениям производителей она имеет лучшие прочностные характеристики и более долговечна. Но использовать ее в фундаментах жилых зданий многие проектировщики не рекомендуют. По нормативам это должен быть железобетон. Характеристики этого материала давно известны и просчитаны, разработаны специальные профили арматуры, которые способствуют тому, что металл и бетон соединяются в единую монолитную конструкцию.
Классы арматуры и ее диаметры
Как поведет себя бетон в паре со стеклопластиком, насколько прочно такая арматура будет сцепляться с бетоном, насколько успешно эта пара будет сопротивляться нагрузкам — все это неизвестно и не изучено. Если хотите экспериментировать — пожалуйста, используйте стекловолокно. Нет — берите железную арматуру.
Расчет армирования ленточного фундамента своими руками
Любые строительные работы нормируются ГОСТами или СНиПами. Армирование — не исключение. Оно регламентируется СНиП 52-01-2003 «Бетонные и железобетонные конструкции». В этом документе указывается минимальное количество требуемой арматуры: оно должно быть не менее 0,1% от площади поперечного сечения фундамента.
Определение толщины арматуры
Так как ленточный фундамент в разрезе имеет форму прямоугольника, то площадь сечения находится перемножением длин его сторон. Если лента имеет глубину 80 см и ширину 30 см, то площадь будет 80 см*30 см = 2400 см².
Теперь нужно найти общую площадь арматуры. По СНиПу она должна быть не менее 0,1%. Для данного примера это 2,8 см². Теперь методом подбора определим, диаметр прутков и их количество.
Цитаты из СНиПа, которые относятся к армированию (чтобы увеличить картинку щелкните по ней правой клавишей мышки)
Например, планируем использовать арматуру диаметром 12 мм. Площадь ее поперечного сечения 1.13 см² (вычисляется по формуле площади окружности). Получается, чтобы обеспечить рекомендации (2,8 см²) нам понадобится три прутка (или говорят еще «нитки»), так как двух явно мало: 1,13 * 3 = 3,39 см²>, а это больше чем 2,8 см², которые рекомендует СНиП. Но три нитки на два пояса разделить не получится, а нагрузка будет и с той и с другой стороны значительной. Потому укладывают четыре, закладывая солидный запас прочности.
Чтобы не закапывать лишние деньги в землю, можно попробовать уменьшить диаметр арматуры: рассчитать под 10 мм. Площадь этого прутка 0,79 см². Если умножить на 4 (минимальное количество прутков рабочей арматуры для ленточного каркаса), получим 3,16 см², чего тоже хватает с запасом. Так что для данного варианта ленточного фундамента можно использовать ребристую арматуру II класса диаметром 10 мм.
Армирование ленточного фундамента под коттедж проводят с использованием прутков с разным типом профиля
Как рассчитать толщину продольной арматуры для ленточного фундамента разобрались, нужно определить, с каким шагом устанавливать вертикальные и горизонтальные перемычки.
Шаг установки
Как определить на каком расстоянии укладывать арматуру? Чтобы сталь не подвергалась коррозии, она должна находится в толще бетона. Минимальное расстояние от края — 5 см. Исходя из этого, и рассчитывают расстояние между прутками: и по вертикали и по горизонтали оно на 10 см меньше габаритов ленты. Если ширина фундамента 45 см, получается, что между двумя нитками будет расстояние 35 см (45 см — 10 см = 35 см), что соответствует нормативу (меньше 40 см).
Шаг армирования ленточного фундамента — это расстояние между двумя продольными прутками
Если лента у нас 80*30 см, то продольная арматура находится одна от другой на расстоянии 20 см (30 см — 10 см). Так как для фундаментов среднего заложения (высотой до 80 см) требуется два пояса армирования, то один пояс от другого располагается на высоте 70 см (80 см — 10 см).
Все. Армирование ленточного фундамента своими руками рассчитали. Но учтите, что ни масса дома, ни геологические условия не учитывались. Мы основывались на том, что на этих параметрах основывались при определении размеров ленты.
Армирование углов
В конструкции ленточного фундамента самое слабое место — углы и примыкание простенков. В этих местах соединяются нагрузки от разных стен. Чтобы они успешно перераспределялись, необходимо арматуру грамотно перевязать. Просто соединить ее неправильно: такой способ не обеспечит передачу нагрузки. В результате через какое-то время в ленточном фундаменте появятся трещины.
Правильная схема армирования углов: используются или сгоны — Г-образные хомуты, или продольные нитки делают длиннее на 60-70 см и загибают за угол
Чтобы избежать такой ситуации, при армировании углов используют специальные схемы: пруток с одной стороны загибают на другую. Этот «захлест» должен быть не менее 60-70 см. Если длины продольного прутка на загиб не хватает, используют Г-образные хомуты со сторонами тоже не менее 60-70 см. Схемы их расположения и крепления арматуры приведены на фото ниже.
По такому же принципу армируются примыкания простенков. Также желательно арматуру брать с запасом и загибать. Также возможно использование Г-образных хомутов.
Схема армирования примыкания стен в ленточном фундаменте (чтобы увеличить картинку щелкните по ней правой клавишей мышки)
Обратите внимание: в обоих случаях, в углах шаг установки поперечных перемычек уменьшен в два раза. В этих местах они уже становятся рабочими — участвуют в перераспределении нагрузки.
Армирование подошвы ленточного фундамента
На грунтах с не очень высокой несущей способностью, на пучнистых почвах или под тяжелые дома, часто ленточные фундаменты делают с подошвой. Она передает нагрузку на большую площадь, что придает большую стабильность фундаменту и уменьшает величину просадок.
Чтобы подошва от давления не развалилась, ее также необходимо армировать. На рисунке представлены два варианта: один и два пояса продольной арматуры. Если грунты сложные, с сильной склонностью к зимнему печению, то можно укладывать два пояса. При нормальных и среднепучнистых грунтах — достаточно одного.
Уложенные в длину пруты арматуры являются рабочими. Их, как и для ленты, берут второго или третьего класса. Располагаются друг от друга они на расстоянии 200-300 мм. Соединяются при помощи коротких отрезков прутка.
Два способа армирования подошвы ленточного фундамента: слева для оснований с нормальной несущей способностью, справа — для не очень надежных грунтов
Если подошва неширокая (жесткая схема), то поперечные отрезки — конструктивные, в распределении нагрузки не участвуют. Тогда их делают диаметром 6-8 мм, загибают на концах так, чтобы они охватывали крайние прутки. Привязывают ко всем при помощи вязальной проволоки.
Ели подошва широкая (гибкая схема), поперечная арматура в подошве тоже является рабочей. Она сопротивляется попыткам грунта «схлопнуть» ее. Потому в этом варианте подошвы используют ребристую арматуру того же диаметра и класса, что и продольную.
Сколько нужно прутка
Разработав схему армирования ленточного фундамента, вы знаете, сколько продольных элементов вам необходимо. Они укладываются по всему периметру и под стенами. Длинна ленты будет длиной одного прутка для армирования. Умножив ее на количество ниток, получите необходимую длину рабочей арматуры. Затем к полученной цифре добавляете 20% — запас на стыки и «перехлесты». Вот столько в метрах вам и нужно будет рабочей арматуры.
Считаете по схеме сколько продольных ниток, потом высчитываете сколько необходимо конструктивного прутка
Теперь нужно посчитать количество конструктивной арматуры. Считаете, сколько поперечных перемычек должно быть: длину ленты делите на шаг установки (300 мм или 0,3 м, если следовать рекомендациям СНиПа). Затем подсчитываете, сколько уходит на изготовление одной перемычки (ширину арматурного каркаса складываете с высотой и удваиваете). Полученную цифру умножаете на количество перемычек. К результату добавляете тоже 20% (на соединения). Это будет количество конструктивной арматуры для армирования ленточного фундамента.
По похожему принципу считаете количество, которое необходимо для армирования подошвы. Сложив все вместе, вы узнаете, сколько арматуры нужно на фундамент.
Технологии сборки арматуры для ленточного фундамента
Армирование ленточного фундамента своими руками начинается после установки опалубки. Есть два варианта:
- Весь каркас собирают прямо в котловане или траншее. Если лента узкая и высокая, работать так неудобно.
По одной из технологий арматуру вяжут прямо в опалубке
- Вблизи от котлована готовят отрезки каркаса. Их переносят по частям и устанавливают на предназначенное им место, связывая в единое целое. Так работать удобнее, за исключением того, что связанные конструкции из арматуры переносить очень неудобно и тяжело.
Оба вариант неидеальны и каждый решает, как ему будет легче. При работе непосредственно в траншее, нужно знать порядок действий:
- Первыми укладывают продольные прутки нижнего армопояса. Их нужно приподнять на 5 см от края бетона. Лучше использовать для этого специальные ножки, но у застройщиков популярны куски кирпичей. От стенок опалубки арматура также отстоит на 5 см.
- Используя поперечные куски конструкционной арматуры или сформованные контура, их фиксируют на необходимом расстоянии при помощи вязальной проволоки и крючка или вязального пистолета.
- Далее есть два варианта:
- Если использовались сформованные в виде прямоугольников контура, сразу к ним вверху привязывают верхний пояс.
- Если при монтаже используют нарезанные куски для поперечных перемычек и вертикальных стоек, то следующий шаг — подвязывание вертикальных стоек. После того как все они привязаны, привязывают второй пояс продольной арматуры.
Есть еще одна технология армирования ленточного фундамента. Каркас получается жесткий, но идет большой расход прутка на вертикальные стойки: их забивают в грунт.
Вторая технология армирования ленточного фундамента — сначала вбивают вертикальные стойки, к ним привязывают продольные нитки, а потом все соединяют поперечными
- Сначала вбивают вертикальные стойки в углах ленты и местах соединения горизонтальных прутков. Стойки должны иметь большой диаметр 16-20 мм. Их выставляют на расстоянии не менее 5 см от края опалубки, выверяя горизонтальность и вертикальность, забивают в грунт на 2 метра.
- Затем забивают вертикальные прутки расчетного диаметра. Шаг установки мы определили: 300 мм, в углах и в местах примыкания простенков в два раза меньше — 150 мм.
- К стойкам привязывают продольные нитки нижнего пояса армирования.
- В местах пересечения стоек и продольных арматурин привязываются горизонтальные перемычки.
- Подвязывается верхний пояс армирования, который располагается на 5-7 см ниже верхней поверхности бетона.
- Привязываются горизонтальные перемычки.
Удобнее и быстрее всего делать армирующий пояс с использованием сформованных заранее контуров. Прут сгибают, формируя прямоугольник с заданными параметрами. Вся проблема в том, что их необходимо делать одинаковыми, с минимальными отклонениями. И требуется их большое количество. Но потом работа в траншее движется быстрее.
Армирующий пояс можно вязать отдельно, а потом установить в опалубку и связать в единое целое уже на месте
Как видите, армирование ленточного фундамента — длительный и не самый простой процесс. Но справиться можно даже одному, без помощников. Потребуется, правда, много времени. Вдвоем или втроем работать сподручнее: и прутки переносить, и выставлять их.
Как рассчитать арматуру на фундамент
Как рассчитать, сколько арматуры пойдет на фундамент
Армирование основания загородного дома является обязательном операцией, которую вы применяете в возведении объектов с огромной нагрузкой на фундамент. Каркас из металла, который помещен в тело бетона, будет воспринимать усилия на изгиб и растяжение, а также помогает равномерно распределить конструкционное напряжение, компенсировать деформации, а также уменьшать раскрытие трещин.
Но чтобы так и вышло, требуется знать, как рассчитать арматуру для ленточного фундамента, и лишь в этом случае можно получить поистине прочный фундамент.
Перед тем, как произвести расчеты, определите несущую способность грунтов по СНиПу 2.02.01-83. Это требуется, чтобы выяснить, какую максимальную степень нагрузки может выдерживать грунт. В соответствии с этим требуется выбирать конструктивное решение фундамента – столбчатое, ленточное, плитное или свайное.
Общие сведения
Расчет фундаментной арматуры
Для процесса армирования применяют гладкий и рифленый стальной прокат класса А500 или А400 – для рабочих стержней, А240 для элементов конструкции. Расчет требуется произвести по нормативам СНиП 52-01-2003 и актуализированным правилам СП 63.13330.2012 с учетом всех типов нагрузок, которые воздействуют на фундамент, а также виды оснований. Армирование производят плоскими или пространственными каркасами из поперечных, продольных и даже соединительных стержней. Вторые могут воспринимать нагрузку на растяжение по верхней поверхности, а также по подошве, вторые распределяют ее между вертикальными и горизонтальными элементами. Для устойчивости при изготовлении и установке применяют связки конструкции.
Основы расчетов для ленточного основания
Самым популярным видом основания в индивидуальном строительстве является монолитный ленточный. Он несложный в выстраивании, достаточно прочный и имеет необходимую степень жесткости. Его обустраивают в виде мелкоуглубленной или даже заглубленной конструкции. Особое значение для арматурного расчета на фундамент имеет глубина закладывания, действующие нагрузки и ширина рабочего сечения фундамента.
Как определить глубину закладывания
Подошвенную отметку выбирают в зависимости от типа грунта:
- При пылеватых, глинистых и мелкопесчаных грунтах фундамент требуется опирать на непромерзающий слой ниже, чем уровень грунтовых вод.
- При слабопучинистых и непучинистых грунтах подошвенная отметка не должна быть ниже, чем 50 см от верха имеющегося земельного уровня.
- Если есть подвал, то ленточное основание требуется углубить на 50 см ниже уровня пола, а столбчатое на 1.5 метра.
Разновидность грунта, положение УГВ и наличие слабых линз плывунов определяют посредством бурения или выкапывания шурфов. Глубина промерзания земли в разных регионах указана по СНиПу «Строительная климатология».
Сбор нагрузок
На данном этапе расчетов требуется просуммировать все разные нагрузки, действующие на основание:
- Нормативную нагрузку от снега.
- Воздействие от людей, предметов мебели, сантехнического оборудования, перегородок, которые есть внутри здания.
- Вес стен, крыши, плит перекрытия, пола и отделочных материалов.
- Собственный вес.
Вся информация будет содержаться в таблицах от СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия». Общую величину распределяют на погонные метры в ленточном основании, на число опор – в свайных или даже столбчатых.
Ширина подошвы
Рассчитать арматуру на фундамент очень важно. Ширина подошвы является величиной, которая помогает производить расчет арматуры на ленточное основание. При массивных кирпичных стенах применяют Т-образные ленты, свесы которых благодаря огромной площади опоры уменьшают грунтовое давление. Более легкие пенобетонные и каркасные строение выстраивают на основаниях с сечением прямоугольного типа. При расчете подошвенного размера требуется учесть предельное давление на землю и нагрузку от строения на несущие типы участков балок фундамента. В малоэтажном строительстве обычно применяют конструкции с шириной от 0.2 до 0.4 метров.
Подробности
Расчет ленточного фундамента
Для монолитных ленточных оснований загородных домов используют более простой метод расчета армирования по минимально допустимому арматурному сечению, которое воспринимает растягивающие усилия.
Порядок проведения расчета
По СНиПу общая площадь поперечного сечения стержней из стали должна быть не меньше 0.1% от рабочего сечения конструкции бетона. Найти это значение можно как произведение высоты сечения фундамента, которая равна глубине закладывания, умноженной на его ширину. Для продольного армирования применяют стержни с диаметром от 0.8 см. Найти нужное количество профилей круглого типа можно по специальной таблице, а значение требуется округлить в большую сторону. Есть также ограничения по минимальному размеру арматуры – на участках, где длина больше 3 метров, используют стержни с диаметром от 1.2 см. Требуемый арматурный метраж определяют по чертежам с размерами основания, причем запас должен быть в 5%. Массу требуется найти по таблицам стального сортамента.
Пример расчетов
Например, нужно произвести расчет армирования основания ленточного типа для загородного дом с размером 5*10 метров из блоков газосиликата. Глубина закладывания составляет 70 см, а ленточная ширина 40 см.
- Площадь сечения основания такова: 70*40=2800 см2.
- Минимальная площадь (суммарная) для арматуры составляет 2800*0.01=2.8 см2.
- По таблице есть разные варианты – использовать 4 стержня с диаметром в 1 см, 3 штуки по 1.2 см или 2 прута с размером сечения 1.4 см.
- В нормативе указано, что при длине стороны больше, чем 3 метра, минимальный арматурный диаметр составляет 1.2 см. Чтобы распределение нагрузки от постройки было равномерным, требуется установить каркас из стали из двух сеток горизонтального типа, причем каждая из них будет иметь по два стержня с диаметром в 1.2 см.
- Арматуру поперечного типа требуется выбирать по высоте каркаса. Если она меньше, чем 0.8 метров, применяют проволоку для хомутов с диаметром в 0.6 см. Единовременно выполняются условия, при которых данный размер больше ¼ сечения продольных стержней.
- Содержание стали в метрах определяют по габаритам сооружения. Общая ленточная протяженность составляет 5+5+10+10=30 метров (если есть и несущая перегородка, то ее длину требуется просуммировать).
- Потребуется 4*30=12 п.м. арматуры с диаметром 1.2 см.
- Хомуты устанавливают с шагом в 0.4 метра, а их число 30/0.4=75 штук.
- Размер каждого (70*2+40*2)/1.15=191 см, причем 1.15 является коэффициентом для перевода периметра сечения в хомутную длину.
- Проволочная длина для соединительных элементов составляет 75*1.91=143.25 метра.
Площадь сечения основания такова: 70*40=2800 см2.С учетом запаса в 5% на вязку и резку нужно:
- Арматура с диаметром 1.2 см 110*1.05=115.5 метров.
- Проволока с диаметром 0.6 см 143*1.05=150 метров.
Быстро и просто рассчитать арматуру на фундамент можно посредством онлайн калькуляторов, которые размещены на сайтах в Интернете. Весьма подробно о работе одного из особых приложений по расчету рассказывают в видеоинструкции.
Правила по армированию ленточного основания
Самым простым вариантом будет равномерно нагруженное основание на непросадочном непучинистом грунте. Подошва расположена выше, чем уровень промерзания и УГВ. В таком случае ширину фундамента требуется принимать равной толщине домовой стены. Армирование лишь конструктивное, и для подстраховки от непредвиденных замачиваний земли. Применяют рифленую или даже гладкую арматуру с диаметром от 0.8 до 1.2 см, поперечно связывают стержнями того же размера с сечением или меньшего с шагом в 0.3-0.4 метра. Вертикально в бетонном теле устанавливают противоусадочные вязаные или сварные сетки из проволоки малого диаметра (от 0.6 до 0.8 см) и с шагом не больше 0.2 метров. Другой случай – усиленная нагрузка на основание или более слабые земли. Форма ленточного сечения – в виде буквы Т в перевернутом виде. Армирование проводят тем же методом, но поперечные стержни можно рассчитать на давление от грунтового отпора. Оно способно разрушать подошву основания в 1.5 раза. Шаг монтажа хомутов не больше 0.2 метров, и их располагают под арматурой продольного типа, чтобы увеличивать высоту рабочего сечения. Третий вариант – это сочетать огромные нагрузки на фундамент и неблагоприятные условия грунта – наличия плывунов, пучинистости, карстов и высокого УГВ.
Чтобы не было проявления трещин и разрушения основания в результате грунтовой просадки. Армирование проводят по усиленному методу. Диаметр стержней составляет 1.2-1.6 см, а шаг не больше 0.2 метров. По подошве укладывают 1-2 ряда сеток, а в верхней части основания каркас сделан в виде балки. Через каждые 0.3-0.4 метра продольную арматуру требуется связать хомутами или прикрепить шпильками, чтобы зафиксировать ее пространственное положение.
Расчет основания свайного типа
Такие фундаменты представляют собой опоры, которые погружены в грунт (буронабивные или цельнометаллические), которые передают нагрузку от здания и соединенные по верху посредством деревянных, стальных или железобетонных ростверков. Такие основания применяют в частном строительстве:
- При строительстве каркасных или даже деревянных зданий с малой массой.
- При слабом грунте, где стальные основания выполнять невозможно – торфяники, сильнопучинистые влажные грунты или болота.
- В условиях со сложным рельефом- на овражистой или холмистой местности.
Минус, который может привести к удорожанию цены строительства – холодный цоколь и невозможность обустройства пола по земле. достоинство – отсутствие работ земляного типа. Сваи требуется вкручивать специальной буровой установкой или пробурить в земле отверстия с дальнейшим монтажом опалубки, бетонированием и армированием. При грунтах несыпучего типа раствор требуется заливать сразу в скважину. Схема расчета арматуры для буронабивного свайного фундамента.
- Определите тип грунта посредством ГОСТа «Грунты. Классификация».
- Рассчитайте временную и постоянную нагрузку (СНиП «Нагрузки и воздействия»).
- По ВСН 5-71 выберите несущую способность земли в зависимости от структуры.
- По сведениям найдите нагрузку на погонный метр ростверка, разделяя суммарную массу на общий периметр постройки.
- Определите несущую способность сваи.
Определите тип грунта посредством ГОСТа «Грунты. Классификация».Далее рассчитайте расстояние между опорами. Количество свай определите по расчетному расстоянию между опорами и размерами строений. Армируйте конструкции вертикальным каркасом из не меньше, чем четырех стержней с диаметром от 1 до 1.6 см с горизонтальной обвязкой из арматуры гладкого типа 0.6-0.8 см. По верху оставьте выпуски с длиной 0.25-0.3 метра.
Расчет армирования плитных оснований
Плитное армирование выбирают с учетом толщины. Если она менее 0.15 метров, укладывают одну сетку с ячейкой 0.2 метра, при огромном значении – 2. Каркас сварите из стержней с диаметром от 1.2 до 1.6 см, соедините с верхним слоем арматуры вертикальными хомутами с размером сечения до 1 см. Расчет плиты требуется выполнять по Своду Правил и «Руководству по проектированию фундаментов плитного типа». Он заключается в определении несущей способности по удельной нагрузке на землю и усилий изгиба. Ширина плиты основания больше размера дома на 0.1 метр. Для сетки арматуры определяют число стержней в обоих направлениях. Если применять два каркаса, то важно удвоить число прутиков. Чтобы найти, сколько требуется арматуры для соединений, определите число сочленений в сетке. Его важно умножить на длину хомута, которая равна толщине плиты за вычетом слоя защиты бетона. Далее можно рассчитать требуемое количество арматуры, закладывая запас в 5%. По сортаменту стали найдите ее вес.
Заключение
Основание является самой важной частью строительства. Неправильные расчеты могут привести к деформации и тресканью стен, а также разрушению всего здания в целом. Перед тем, как рассчитывать арматуру для основания, исследуют грунты на несущую способность и определят нагрузки на фундамент. По возможности такое дело лучше доверять профессионалам – траты на заказ таких услуг малы, а вот чувство уверенного стоит многого.
Ленточный фундамент занимает основное место среди всех опорных конструкций для зданий и сооружений.
Он способен эффективно работать на самых сложных грунтах, имеет оптимальный набор эксплуатационных качеств.
Монолитные конструкции ленты не теряют своих рабочих качеств до 150 лет, что превышает срок службы стен дома.
Такие высокие возможности возникли из-за высокой жесткости и прочности ленты, которые обеспечивает совместная работа и металлической арматуры.
Каждый из них выполняет свою функцию, в сумме обеспечивая надежность и высокую несущую способность ленточного основания.
Содержание статьи
Как работает арматура в ленточном фундаменте
Арматурный каркас необходим для компенсации осевых противонаправленных (растягивающих) нагрузок, возникающих в ленте при появлении деформирующих воздействий — изгибающих или скручивающих усилий.
Особенность бетона состоит в способности принимать гигантские давления без каких-либо последствий.
При этом, он практически беззащитен перед разнонаправленными усилиями, быстро покрывается трещинами и разрушается.
Поэтому для ленты крайне опасны любые усилия, приложенные в одной точке — например, боковые или вертикальные нагрузки пучения. Арматурные стержни предназначены для приема этих усилий на себя.
Существует горизонтальная (рабочая) и вертикальная арматура. Основные нагрузки принимают горизонтальные стержни.
Они имеют больший диаметр и рифленую поверхность, обладающую хорошим сцеплением с бетоном.
Вертикальные стержни выполняют две функции:
- Фиксация рабочей арматуры в необходимом положении до момента заливки бетоном.
- Частичная компенсация скручивающих усилий.
Первая задача основная, а вторая — дополнительная, поскольку наличие таких специфических нагрузок наблюдается довольно редко.
В большинстве случаев вертикальная (гладкая) арматура служит лишь опорной конструкцией, удерживающей рабочие стержни в необходимом положении до момента заливки.
Они довольно толстые, так как — процесс с достаточно интенсивными воздействиями на каркас, сосредоточенными в одной точке (место падения тяжелого материала в опалубку), а также распределенными по всей длине (штыкование, обработка виброплитой).
Онлайн калькулятор
Как рассчитать ленточный фундамент дома? В этой вам может специально разработанный сервис — ленточного фундамента.
Инструкция по работе с калькулятором
В сети интернет имеется немало онлайн-калькуляторов, помогающих рассчитать параметры ленточных фундаментов по всем важным позициям. Расчет арматуры с их помощью занимает буквально пару минут.
Например, на сайте необходимо лишь внести собственные данные в соответствующие окошечки программы и нажать кнопку «рассчитать».
Дается схема армирования, в которой надо указать основные параметры — количество рабочих стержней в одном ряду, общее число рядов, расстояние между вертикальными прутками и т.п. В отдельном окне указывается стоимость арматуры за единицу.
В результате программа выдает количество арматуры и общую цену. Расчет производится просто и быстро, кроме арматуры ресурс выдает параметры всех элементов ленты — , количества бетона и т.д.
Недостатком данного калькулятора можно считать необходимость заранее знать схему армирования, диаметр стержней и рыночную стоимость материала.
Если требуется определить количество и сечение стержней, ресурс бесполезен. Он дает только количественную информацию, не касаясь качественных моментов, что иногда не совсем то,что нужно.
ВАЖНО!
Не все онлайн-калькуляторы работают по такому алгоритму. Имеются и другие, определяющие именно размеры и общие параметры арматурного каркаса, которые станут полезными для получения первичной информации. Стоимость материала следует узнавать непосредственно у продавцов, поскольку в этом вопросе имеется масса специфических факторов.
Порядок расчета
Рассмотрим, как рассчитать арматурный каркас ленты самостоятельно.
Прежде всего, необходимо определить количество рабочих стержней в одном ряду. Для этого понадобится использовать требование СП 52-101-2003, ограничивающее максимальное расстояние между соседними прутками в 40 см.
Учитывая, что погружения рабочей арматуры не должна превышать 2-5 см, получаем:
- Для лент толщиной менее 50 см — 2 рабочих стержня.
- Для лент шире 50 см — 3 стержня.
В случаях, когда можно использовать и 2, и 3 стержня в одном ряду, обычно стараются подстраховаться и принять большее значение, так как фундамент — ответственный и важный участок постройки.
Вторым этапом является определение диаметра рабочих стержней. Для этого понадобится рассчитать площадь сечения рабочей части ленты, умножив ширину на высоту.
Общая площадь сечения арматуры составляет 0,1% от сечения (это минимально возможное значение, его можно увеличить, но нельзя уменьшать).
Получив это значение, надо разделить его на число рабочих стержней. По таблице диаметров арматурных прутков находится наиболее удачный вариант, который и принимается в работу.
Диаметр вертикальной арматуры выбирается исходя из высоты ленты:
- При высоте до 60 см — 6 мм.
- От 60 до 80 см — 8 мм.
Диаметр поперечных стержней обычно принимается равным 6 мм.
Для подсчета количества рабочих стержней надо умножить их число в решетке на общую длину ленты, после чего полученное значение делится на длину рабочего прутка (обычно 6 м, но это значение лучше узнать у продавцов точно).
Вертикальную арматуру рассчитывают путем умножения количества хомутов на длину единицы.
Количество получают делением общей длины ленты на шаг хомутов (обычно 50-70 см).
Пример вычисления необходимых параметров
Рассмотрим расчет арматуры для ленточного фундамента на примере.
Допустим, что высота ленты составляет 100 см, а ширина — 40 см (распространенный вариант ).
Тогда площадь сечения составит:
40 • 100 = 4000 см2.
Определяем общую площадь сечения арматуры (минимальную):
4000 : 1000 = 4 см2.
Поскольку ширина ленты составляет 40 см, то в одной решетке нужно разместить 2 стержня, а общее количество составляет 4 шт.
Тогда минимальная площадь сечения одного прутка составит 1 см2. По таблицам СНиП (или из иных источников) находим наиболее близкое значение. В данном случае можно использовать арматурные стержни толщиной 12 мм.
Определяем количество продольных стержней. Допустим, общая длина ленты составляет 30 м (лента 6 : 6 м с одной перемычкой 6 м).
Тогда количество рабочих стержней при длине 6 м составит:
(30 : 6) • 4 = 20 шт.
Определяем количество вертикальных стержней. Допустим, шаг хомутов составляет 50 см.
Тогда при длине ленты 30 м понадобится:
30 : 0,5 = 60 шт.
Определяем длину одного хомута.
Для этого от ширины и высоты сечения отнимаем по 10 см и складываем результаты:
(40 — 10) + (100 — 10) = 120 см. Длина одного хомута равна 120 • 2 = 140 см = 2,4 м.
Общая длина вертикальной арматуры:
2,4 • 60 = 144 м. Количество стержней при длине 6 м составит 144 : 6 = 24 шт.
ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ!
Полученные значения следует увеличивать на 10-15%, чтобы иметь запас на случай ошибок или непредвиденных расходов материала.
Виды и размеры
Существует две основные :
- Металлическая.
- Композитная.
Металлические стержни, используемые для сборки арматурного каркаса, имеют ребристую или гладкую поверхность.
Ребристые стержни идут на горизонтальную (рабочую) арматуру, так как они имеют повышенную силу сцепления с бетоном, необходимую для качественного выполнения своих функций.
Вертикальные прутки, как правило, гладкие, так как их задача сводится к поддержанию в нужном положении рабочих стержней до момента заливки. Диаметр стержней колеблется в пределах от 5,5 до 80 мм. используются рабочие стержни 10, 12 и 14 мм и гладкие 6-8 мм.
Композитная арматура состоит из разных элементов:
- Стекло.
- Углерод.
- Базальт.
- Арамид.
- Полимерные добавки.
Наиболее широко применяется стеклопластиковая арматура.
Она имеет наибольшую прочность, самая жесткая и устойчивая к растягивающим нагрузкам из всех остальных вариантов.
Как и все виды композитных стержней, стеклопластиковая арматура полностью устойчива к воздействию влаги.
Производители заявляют о неизменности эксплуатационных качеств в течение всего периода службы, но на практике справедливость такого утверждения пока не проверена. Проблема композитной арматуры в сложности технологии, из-за которой качество материала у разных производителей заметно отличается.
Кроме того, композитные стержни не способны сгибаться, что неудобно при сборке каркасов и снижает прочность угловых соединений каркаса.
ВАЖНО!
Среди строителей отношение к композитной арматуре сложное. Не отрицая положительных качеств, они не слишком доверяют малоизученным строительным материалам, не прошедшим полный цикл эксплуатации. Кроме того, металлическая арматура имеет вполне определенные технические характеристики, тогда как композитные виды обладают довольно большим разбросом свойств. Все эти факторы ограничивают применение композитных стержней.
Как сделать правильный выбор
Выбор арматурных стержней основан на расчетных данных и предпочтениях строителей.
Обычно выбирают металлические стержни, хотя и композитную арматуру с каждым годом все активнее применяют при строительстве ленточных оснований. Предпочтение металлическим пруткам отдается из-за возможности придать им необходимый изгиб, чего со стеклопластиковыми стержнями сделать невозможно.
Особенно это важно при строительстве лент с криволинейными участками или при наличии углов перелома, отличных от 90°.
Кроме того, металлическая арматура экономичнее, так как позволяет делать хомуты из одного прутка, без необходимости создавать несколько точек соединения.
Диаметры стержней давно отработаны на практике, нередко их выбирают без предварительного расчета — при около 30 см используют пруток 10 мм, для лент шириной 40 см выбирают 12-мм стержни, а при ширине более 50 см — 14 мм. Толщину вертикальной арматуры определяют по высоте ленты, до 70 см выбирают 6 мм, а при высоте свыше 70 см — 8 мм и более.
Полезное видео
В данном разделе Вы также сможете посмотреть как производится расче на примере реальной стройки:
Заключение
Грамотно выбранная схема армирования и сам материал обеспечивают прочность и устойчивость ленты к возможным нагрузкам.
Сложные и проблемные грунты, склонные к пучению или сезонным подвижкам, требуют ответственного и внимательного подхода к .
Необходимо учитывать, что все расчетные значения определяют минимальные параметры конструкции, требующие некоторого увеличения для определенного запаса прочности.
Выбирая арматуру и схему армирования, надо умножать все значения на 1,2-1,3 (коэффициент надежности), чтобы снизить риск появления непредвиденных факторов.
Вконтакте
Google+
Одноклассники
На стадии проектирования первостепенную роль отводят грамотному расчету арматуры для фундамента. В процессе набора максимальной прочности бетон проявляет высокое сопротивление на сжатие и низкое – на растяжение, арматура предотвращает деформации фундамента и стен в процессе вспучивания грунта.
Способы расчета
Необходимые вычисления можно сделать вручную на основе проекта или в режиме онлайн – с помощью удобного калькулятора.
Онлайн калькулятор
Введите в программу данные, касающиеся типа фундамента, габаритов будущего строения, специфики используемого бетона, толщины основания.
Алгоритм расчета основывается на отраслевых нормативах, в результате выводятся сведения о том, сколько материала по длине и массе следует закупить до начала строительных работ. Учитывается также и метод укладки фундамента – плиточный или ленточный.
Трактовка результатов онлайн-подсчета:
- Калькулятор учитывает, что от края плиты до арматуры остается обязательный зазор в 5 см.
- Итоговые вычисления приводятся вместе с 10% запаса – он будет направлен на обустройство нахлестов в случае применения нескольких металлических элементов в одной линии.
- Конечные цифры транслируются в метрах, при желании их можно пересчитать на отдельные пруты – их длина стандартно отмеряется 11,7 м.
Вручную
Чтобы самостоятельно выполнить расчет арматуры под фундамент, необходимо отталкиваться от марки оптимального в данных условиях материала. Если плитное основание собирается на непучинистом грунте (он достаточно прочен, и здесь ничтожны шансы на горизонтальное смещение здания), можно закупить ребристый пруток диаметром не менее 10 мм класса A-I.
Если обустраивается уклон, а также для пучинистых и слабых грунтов применяются прутья большего диаметра – от 14 мм.
Вертикальные связующие между верхней и нижней сеткой создаются с применением гладких изделий класса A-I, достаточно диаметра в 6 мм.
Арматура класса A-IНа итоговые цифры окажет немаловажное влияние и материал, используемый для сборки стен. Деревянные и каркасные конструкции, строения из газобетонных блоков и кирпича создадут разные уровни нагрузки на основание. Согласно общей рекомендации, небольшие, легкие здания могут быть выстроены на фундаменте, армированном прутьями с диаметром в пределах 10-12 мм, под блочные и кирпичные стены закладываются заготовки от 14-16 мм.
Из прутьев собирается сетка со стандартным шагом в 20 см, их располагают крест-накрест по отношению друг к другу. Каждый метр длины строения должен содержать в себе минимум 5 прутьев арматуры. Элементы соединяются между собой перпендикулярно, для перевязки используется мягкая отожженная проволока. Чтобы было удобнее с ней работать, понадобится вязальный пистолет либо крючок для вязки.
Примеры расчета под конкретные типы основания
В зависимости от того, какая конструкция используется – ленточная или плитная – отличается не только общий объем вводимой арматуры, но и ее характеристики, рабочие свойства.
Для ленточного типа
Ленточный фундаментЗдесь базовая нагрузка на разрыв проявляется вдоль ленты, основание испытывает продольное давление. В целях армирования используют прутья с толщиной в пределах 12-16 мм, конкретный выбор соотносится с материалом стен и типом грунта. Продукция меньшего диаметра применяется для сборки связей в обеих рабочих плоскостях, здесь достаточно 6-10 мм. Обустраивается арматурная решетка с зазором между звеньями в рамках 10-15 см, здесь необходимо принимать во внимание высокие нагрузки на разрыв.
Далее в качестве примера для вычислений рассматривается основание для традиционного сруба на пучинистых супесях высотой 100 см и шириной 40 см, габариты – 6х12 м. Порядок вычислений для ленточного фундамента:
- Укрепление выполняется в виде двух расположенных параллельно сеток, нижняя нужна для предотвращения деформации строения в случае просадки почвы, тогда как верхняя позволяет сохранять целостность конструкции при пучении грунта.
- Если учесть, что номинально сторона ячейки составляет 20-25 см, обустройство фундамента подразумевает внедрение по паре продольных элементом в каждом слое.
- Толщина указанных изделий – 12 мм, значит, двухслойное укрепление двух длинных граней фундамента потребует около 96-100 м изделий.
- В отношении коротких сторон используется 48 м прутьев.
- Поперечные связи обустраиваются с применением материала, толщина которого не превышает 10 мм, он укладывается с шагом 50 см.
- Находится периметр основания, здесь он равен 36 м, он делится на шаг укладки в метрах, получается 72 шт. Длина изделий соответствует ширине фундамента, чтобы найти их общее количество, нужно поделить на 0,4, в итоге образуется 28,2 м.
- При обустройстве вертикальных связей используется такой же пруток, высота конструкции составляет 1 м. Требуемое количество материала вычисляют, учитывая число пересечений: значит, при длине изделия в 1 м нужно закупить 288 м материала.
То есть для обустройства ленточного фундамента нужно подготовить:
- 144 м продукции толщиной не менее 12 мм;
- 316,2 м изделий размером 10 мм.
Чтобы найти количество вязальной проволоки, нужно удвоить число вертикальных соединений: 288·2 = 576. Каждое из них требует 40 см проволоки, значит, расход составит не более 231 м. Чтобы определить массу материала, нужно полученное количество умножить на 6,12 (столько весит 1 м проволоки диаметром 1 мм), то есть нужно купить около полутора килограммов.
Для плитного типа
Плитный фундаментРешение распространено при возведении компактных загородных жилищ, не оснащенных полноценным подвальным помещением. Конструкция выглядит как бетонная монолитная толстая площадка, укрепленная металлическими элементами в обеих перпендикулярных плоскостях. Если толщина фундамента превышает 20 см, армирование выполняется в нижнем и верхнем слоях.
Здание из газобетонных блоков собирается на плитном основании, толщина которого не менее 40 см – это оптимальное значение для среднепучинистых суглинков. В рассчитываемом далее примере габариты дома составляют 9х6 м.
Очередность вычислений:
- Так как фундамент имеет значительную толщину, в него встраивают 2 арматурные сетки, объединенные вертикальными связками. Горизонтальные элементы основания, заглубляемого в среднепучинистый грунт, собирают из компонентов диаметром 16 мм, для создания вертикальной части используют 6-миллиметровый гладкий прут.
- Количество изделий для продольного укрепления рассчитывают путем деления большей грани фундамента на шаг сетки, то есть в этом случае понадобится 45 продольных прутьев в 6 м, в целом нужно закупить 270 м.
- Подобным способом находят количество прута, с помощью которого будут обеспечены поперечные связи: 6/0,2 = 30 штук или 30·9 = 270 м.
- В итоге на обе арматурные сетки уйдет (270+270)·2 = 1080 м материала.
- Длина вертикальных связей определяется высотой фундамента. Для нахождения их количества подсчитывают пересечения поперечных и продольных компонентов: 45·30 = 1350 шт. с суммарной длиной 1350·0,4 = 540 м.
В итоге для сборки плитного фундамента нужно закупить:
- 1080 м материала диаметром 16 мм, класс изделий – A-III;
- 540 м прутьев диаметром 6 мм класса A-I.
Расход вязальной проволоки полностью определяется тем, какая техника соединения используется. Если вязание осуществляется крючком, разовое соединение потребует около 40 см проволоки. Каждый слой содержит 1350 стыков, во всей конструкции 2700 таких точек. Получается, общий расход достигает 1080 м. Погонный метр обожженной обвязки со стандартным для этой цели диаметром 1 мм весит 6,12 г, следовательно, на всю плиту понадобится чуть более 6,5 кг материала.
Бетонный фундамент для дома в обязательном порядке армируется. Расчет арматуры для фундамента выполняется согласно СНиП. При самостоятельном строительстве дома это один из важнейших этапов работ. Точное определение типа и количества армирующих элементов позволит создать фундамент, хорошо переносящий деформационные нагрузки. Если бетон в основании принимает на себя сжимающие нагрузки, то металлические элементы противостоят растяжению. Вторым существенным моментом определения необходимого количества арматуры является расчет себестоимости проекта.
Расчет ленточного фундамента.
Расчет для ленточного основания
В соответствии с требованиями строительных нормативов содержание армирующих элементов в ленточном основании должно составлять 0,001% от площади его сечения. Расчетную площадь сечения профиля и теоретическую массу 1 п.м можно взять из таблицы (изображение 1).
Информацию о том, какой прут нужно использовать, можно найти в пособии по проектированию. Так, при длине стороны более 3 м разрешается укладывать продольную арматуру диаметром от 12 мм. Для уравновешивания сопротивления нагрузке создают два пояса армирования.
Армирование угла и примыкания ленточного фундамента.
Для поперечного армирования существуют следующие ограничения: для каркаса высотой до 0,8 м используется стержень от 6 мм, для каркаса высотой свыше 0,8м — более 8 мм. При этом его диаметр должен быть не менее ¼ от диаметра продольных прутьев.
Рассмотрим, как рассчитать арматуру для ленточного основания, на примере здания 10х6 м с одной внутренней несущей стеной, глубина закладки 0,6 м, ширина — 0,4 м. Исходя из этих данных, получаем:
- протяженность ленты — 10х2+(6-2х0,4)х3 = 35,6 м;
- площадь сечения — 60х40 = 2400 кв. см.
Таким образом, суммарная площадь сечения арматурного пояса должна быть не менее 2400х0,001= 2,4 кв. см. Данной площади соответствуют два прута сечением 14, 3 — сечением 12 или 4 — сечением 10 мм. Учитывая то, что протяженность стены более 3 м, оптимальным будет использование стержня диаметром 12 мм. Для равномерного распределения нагрузки его укладывают в 2 пояса по 2 прута.
Суммарная длина по продольному направлению при укладке 4 прутьев с учетом запусков (10 м) будет:
35,6х4+10 = 152,4 м.
Теперь произведем вычисление для поперечной сетки. Высота каркаса с учетом отступа от краев 50 мм получится:
600-2х50 = 500.
Виды арматуры.
Так как высота каркаса меньше 0,8 м, можно использовать профиль диаметром 6 мм. Проверим, соответствует ли он второму условию:
12/4=3<6, требование выполняется.
Размер одного горизонтального стержня в миллиметрах с учетом двух отступов от краев будет:
400-2х50 = 300,
а размер вертикального:
600-2х50 = 500.
На одну связку понадобятся по 2 горизонтальных и вертикальных прута общей длиной:
2х300+2х500 = 1600 мм = 1,6 м.
Таких связок при расстоянии между ними 30 см и общей длине фундамента 35,6 м будет:
35,6/0,3 = 119.
Вычисляем общую протяженность поперечной сетки:
199х1,6 = 190,4 м.
Вернуться к оглавлению
Расчет для свайного основания
Схема армированного свайного фундамента.
Произведем расчет количества арматуры для фундамента из свай для аналогичного дома. При расстоянии между опорами 2 м для фундамента потребуется 16 свай длиной 2 м и диаметром 20 см. Сколько потребуется прута?
На каждую сваю уйдет 4 прута, каждый из которых имеет длину, равную длине сваи плюс 350 мм запуска для связки с остовом ростверка. Итого:
4х(2+0,350) = 9,4 м.
Таких свай у нас 16, поэтому общая длина периодического профиля будет равна:
16х9,4 = 150,4 м.
Для связки вертикального профиля, формирующего каркас столба, используем гладкие прутья сечением 6 мм. Соединение производим на трех уровнях. Размер одного прутка будет равен:
3,14х200 = 628 мм.
На одну сваю нужно 3 обвязки:
3х628 = 1884 мм (с округлением 1,9 м).
Общая длина связующих элементов на 16 точек:
16х1,9 = 30,4 м.
Схема монтажа фундамента.
Подсчет продольной арматуры для ростверка аналогичен подсчету для ленточного фундамента. Всего нужно 152,4 м. А вот поперечного стержня с учетом высоты ростверка 400 мм потребуется несколько меньше. Суммарная длина четырех профилей для одной связки будет составлять:
4х(400-2х50) = 1200 мм = 1,2 м.
На 119 соединений необходимо:
119х1,2 = 142,8 м.
Для свай, диаметр поперечного сечения которых меньше 200, можно брать 3 прута. При увеличении этого размера количество необходимой арматуры возрастает.
Вернуться к оглавлению
Расчет для монолитного основания
Монолитная железобетонная плита укладывается под всей площадью строения.
Среди всех видов фундаментов плитный наиболее материально затратный, это касается как бетона, так и арматуры.
Укладка монолитного основания оправдана на мягких и подвижных грунтах.
Схема армирования монолитной фундаментной плиты.
Оно обеспечивает максимальную устойчивость и лучше всего противостоит силам пучения. При любых подвижках грунта опускается или поднимается вся плита, предотвращая перекосы и растрескивание стен. Из-за этого монолитное основание получило название плавающего.
Произведем расчет арматуры для плитного фундамента под здание 10х6 м. Толщина плиты определяется расчетом нагрузки, приходящейся на основание. В нашем примере она будет составлять 30 см. Армирование выполняется двумя поясами с шагом сетки 20 см. Нетрудно подсчитать, что на каждый пояс понадобится:
1000/200 = 50 поперечных прутьев длиной 6 м,
6000/200 = 30 продольных прутьев длиной 8 м.
Суммарная длина на 2 пояса составит:
(50х6+30х8)х2 = 1200 м.
Соединение поясов производится арматурой гладкого профиля. Всего насчитываем:
50 х 30 = 1500 узлов.
С учетом отступов от краев плиты по 5 см длина связующего прута равняется 0,2 м. Таким образом, гладкого профиля надо:
1500х0,2 = 300 м.
Помимо этого, необходимо будет позаботиться о приобретении проволоки для связки. Необходимое количество определяется из расчета 30 см на один узел. В нашем случае:
3000х0,3 = 900 м.
Обвязка производится кусочками проволоки, сложенными вдвое.
Загрузка…Если вы планируете строить дом, гараж или баню, но не знаете, с чего начать – проектирование фундамента и расчета бетона на него станет первым шагом к воплощению вашего замысла.
Во избежание досадных потерь финансов и времени вы можете самостоятельно рассчитать кубатуру бетона и количество материалов, нужных для закладки фундамента с помощью удобного и понятного в использовании онлайн-калькулятора.
Назначение калькулятора
Прост в использовании, позволяет высчитать количество стержней арматуры, выбранного материала для опалубки, а также посчитать объем м3 бетона, который потребуется при строительстве.
Цель онлайн калькуляции:
- Сэкономить время при составлении сметы расходов.
- Спрогнозировать объем работ и сроки формирования фундамента.
- Рассчитать параметры, что позволит сконструировать высокопрочный и надёжный каркас.
Грамотно спланированный проект фундамента сводит к минимуму риск его разрушения в будущем, обеспечив и сохранность всей постройки.
Загрузка … Загрузка …Тип почвы, глубина ее промерзания, несущая способность и вспучивание – факторы для тщательного изучения местности при поиске площадки для строительства .
Другой не менее важный фактор — уровень, где залегают грунтовые воды. Так же важно уточнить глубину промерзания почвы. Укладка основания с учетом данного уровня – гарант сохранности постройки при влиянии естественных природных процессов на почву.
При высоком уровне залегания грунтовых вод долгосрочный прогноз для строительства малоблагоприятный. В регионах с теплым климатом в таком случае возможны сырость и частые подтопления, со временем происходит разрыхление и растворение бетона. В регионах с резко континентальным и преимущественно холодным климатом нерационально заложенное основание рискует разрушиться за несколько зимних сезонов в связи с пучением почвы.
Вид фундамента, представляющий собой замкнутую систему из железобетонных конструкций, локализованных под каждой из несущих стен, называется ленточным. Такая конструкция в виде ленты под домом обеспечивает равномерность распределения нагрузки. Несущая способность фундамента такого образца дает возможность возводить разные по высоте здания на грунтах практически всех типов.
Правильно возведенная конструкция сохраняет устойчивость вне зависимости от изменения характеристик почвы, вызванных естественными природными факторами. Лидирует в частном строительстве благодаря своей долговечности, демократичного ценообразования и относительно простой технологии возведения.
Основа подходит для любых стен: из бруса, пенобетона, газобетона, кирпича.
Ленточный фундамент по различиям каркаса бывает монолитный и сборный. В первом случае это сплошная бетонная лента, во втором случае – конструкция из отдельных блоков. Служит сборное основание значительно меньший срок.
По глубине заложения может быть мелко заглубленным либо заглубленным глубоко.
Расчет бетона на фундамент
Бетон – база любого фундамента. Это приготовленная в выдержанных пропорциях смесь из цемента необходимой марки, песка, воды и щебня. Используется абсолютно во всех строительных работах, от возведения забора до строительства небоскребов.
Классификация (маркировка) бетонов осуществляется по прочности на сжатие (М), подвижности (П), водонепроницаемости (W) и морозоустойчивости (F).
Марка бетона определяется допустимыми нагрузками (прочность на сжатие). Характеризует нагрузку на один кубический сантиметр поверхности (выражается в кг/см²).
Среди многообразия выбора марок бетона (от м50 до м800) при возведении частных домов и хозяйственных построек чаще используются марки М100-М400.
Для легковесных построек используется бетон марки 100. Бетон 150 используется для заливки мелкозаглубленного фундамента нетяжелых построек по типу гаража, бани.
При формировании подпорных конструкций более подходящая марка бетона – М200. М250 не самая часто используемая марка бетона в связи с незначительной разницей в цене с М300, при наличии больших достоинств у последнего. Поэтому М300 – выбор номер один зданий высотой до трех этажей. Бетон М400 – вариант выбора для многоэтажных домов.
Готовится раствор на основе цемента подобранной марки. Заранее требуется просчитать расход цементной смеси и сколько надо песка и цемента в тех пропорциях для заливки фундаментной площадки, которые обеспечат долгий срок ее службы без деформации. К примеру, цемент марки М400 в приготовлении бетона М100 требует пропорций 1:4:5 (цемент, песок и щебень соответственно).
Как узнать количество кубических метров раствора на 1 м2
Калькулятор без труда вычисляет куб для заливки основы под строительство и сколько нужно на 1 квадратный метр бетонной смеси.
Все, что потребуется – ввести в отведенные поля известные параметры основания по проекту (длина, высота и ширина). Более детальный подсчет необходимого кубометра материала осуществляется калькулятором автоматически по формуле расхода кубов, нужно также обязательно указать марку бетона и внести данные в соответствующее поле.
Важно также правильно считать процент воды при приготовлении раствора на ленточный фундамент. Это 40% от количества цемента. Такое соотношение позволяет добиться правильного протекания реакций.
Расчет арматуры для фундамента
Арматура — скелет фундамента. Основание армируется для компенсации влияния нагрузки от строения на изгиб и растяжение. Такой армпояс для дома обеспечит прочность фундамента и сохранност
Калькулятор расчета арматуры для фундамента
Главная Калькулятор арматуры для фундаментаЧтобы рассчитать сколько вам потребуется арматуры, для строительства фундамента разных конфигураций и размеров, воспользуйтесь нашим калькулятором.
Вы купили участок и начинаете строительство. Взяли пробы грунта
и сделали план будущей постройки. Теперь вам нужно определиться
с фундаментом дома, незаменимой составляющей которого является
строительная арматура для фундамента.
Как понять, подойдет ли ленточный сборный фундамент, или придется делать заливной. Никому не охота переплачивать и тратить свои силы, если это нерационально. Обратитесь в нашу компанию и мы посоветуем, как лучше сделать основу под дом и какие материалы выбрать. Наши специалисты подскажут, какой фундамент необходим именно для вашего строительства. У нас громадный выбор различных марок бетона, железобетонных изделий всевозможного назначения, в том числе и арматура — расчет арматуры для фундамента вы можете выполнить у нас на сайте и, конечно, здесь же доступен прайс с ценами.
Остановили свой выбор на сборном фундаменте — добро пожаловать к нам: железобетонные блоки будут доставлены вам со склада в необходимом количестве. Но надежнее и долговечнее будет ленточный фундамент, купить подходящую арматуру для которого вы можете в компании «Омега Бетон»
Цены на арматуру для фундамента:
АРМАТУРА А3 А500С | |||
Диаметр мм | Цена за 1 тонну | Диаметр мм | Цена за 1 тонну |
6мм-6м | 28500 | 20мм11,7м | 26600 |
8мм-6м | 28300 | 22мм-11,7м | 26600 |
10мм-6м | 28600 | 25мм-11,7м | 26600 |
12мм-11,7м | 27600 | 28мм-11,7м | 26600 |
14мм-11,7м | 26600 | 32мм-11,7м | 26600 |
16мм-11,7м | 26600 | 36мм-11,7м | 26600 |
18мм-11,7м | 26600 | 40мм-11,7м | 26600 |
Доставка по городу и области (выполняется шаландами и манипуляторами): от 5500 руб | |||
Смотреть полный прайс-лист на черный металлопрокат
Сделать заказ
Заливка бетонного фундамента
Для заливки фундамента необходимо использовать специальную арматуру. Но ее не так просто выбрать. Как купить качественную арматуру для фундамента так, что бы она подходила именно для вашего дома и не слишком дорого стоила? Ведь тут важно знать, нужно ли приобретать пруты с периодичным профилем, или взять гладкие и сэкономить деньги.
Специалисты нашей фирмы с удовольствием расcчитают необходимое количество материала и посоветуют, какой диаметр прута нужен в вашем случае. Также проследят, чтобы класс прочности и эксплуатационные особенности полностью удовлетворяли вашим потребностям.
Способы скрепления арматуры для фундамента
Теперь когда арматура для фундамента у вас на участке, нужно
строить каркас. Для соединения кусков стали используют два
способа:
- Сварка;
- Связка проволокой.
Если использовать сварку, то это должен делать хороший специалист. Большая нагрузка вместе с усадкой, при неправильно сваренных швах, могут привести к разрушению основы. Такой метод соединения в основном используют при строительстве больших объектов: там и диаметр арматуры для фундамента больше, и работают профессионалы.
Связывать стальную арматуру практичней, быстрее и проще. Каркас станет пластичнее и сможет легко перенести усадку грунта или другие дополнительные нагрузки.
Проволоку для связки приобретайте тоже у нас.
Удачного строительства!!!
Сделать заказ
7.3.2 Минимальная площадь армирования
(1) P Если требуется контроль трещин, для контроля трещин в областях, где ожидается натяжение, требуется минимальное количество связанного армирования. Величина может быть оценена из равновесия между растягивающей силой в бетоне непосредственно перед растрескиванием и растягивающей силой в арматуре при растяжении или при более низком напряжении, если необходимо ограничить ширину трещины.
(2) Если более строгие вычисления не показывают, что меньшие площади являются адекватными, требуемые минимальные площади усиления могут быть рассчитаны следующим образом.В профилированных сечениях, таких как T-образные балки и коробчатые балки, минимальное усиление должно быть определено для отдельных частей сечения (перемычки, фланцы).
A с, мин · σ с = k c · k · f кар, эфф · A кар
(7.1)
где:
9.2 Балки
9.2.1 Продольное армирование
9.2.1.1 Минимальные и максимальные зоны усиления
(1) Площадь усиления продольного растяжения не должна быть принята менее чем 9009 с, мин .
Примечание 1: См. Также 7.3 для области усиления продольного растяжения для контроля растрескивания.
Примечание 2. Значение A с, мин. для балок для использования в стране можно найти в ее национальном приложении. Рекомендуемое значение указано в следующем:
A с, мин = 0,26 · f куб. М / f ик · b т · d, но не менее 0,0013 · b т · d
(9,1N)
где:
- b t обозначает среднюю ширину зоны растяжения; для Т-образной балки с фланцем на сжатие при расчете значения b т учитывается только ширина стенки
- f ctm следует определять относительно соответствующего класса прочности в соответствии с таблицей 3.1:
f ctm = 0,30 × f ck (2/3) , f ck ≤ 50
f ctm = 2,12 · Ln (1+ (f см /10)), f ск > 50/60
с f см = f ск +8 (МПа)
(2) Секции, содержащие меньшее армирование, чем A с, мин. , следует рассматривать как неармированные.
(3) Площадь поперечного сечения растяжения или усиления сжатия не должна превышать A с, макс. мест за пределами круга.
Примечание: значение A с, макс. для балок для использования в стране можно найти в ее национальном приложении. Рекомендуемое значение составляет 0,04 · A c .
9.3 Твердые плиты
(1) Этот раздел относится к односторонним и двусторонним твердым слябам, для которых b и l и составляют не менее 5 ч (элемент, для которого минимальный размер панели не менее чем в 5 раз превышает общую толщину сляба).
9.3.1 Армирование изгиба
9.3.1.1 Общая информация
(1) Для минимального и максимального процентного содержания стали в главном направлении применяются 9,2,1,1 (1) и (3).
(2) Вторичная поперечная арматура, составляющая не менее 20% от основной арматуры, должна быть предусмотрена в виде односторонних плит. В областях рядом с опорами поперечное армирование к основным верхним стержням не требуется, если нет поперечного изгибающего момента.
(3) Расстояние между стержнями не должно превышать s макс., Плиты .
Примечание; Значение s max, плиты для использования в стране можно найти в ее национальном приложении.Рекомендуемое значение:
— для основного армирования 3 · h ≤ 400 мм, где h — общая глубина плиты;
— для вторичной арматуры 3,5 · ч ≤ 450 мм
В областях с сосредоточенными нагрузками или областях максимального момента эти положения становятся соответственно:
— для основного усиления, 2 · ч ≤ 250 мм
— для вторичной арматуры 3 · h ≤ 400 мм.
9,5 Колонки
(1) В этом разделе рассматриваются столбцы, для которых больший размер h не более чем в 4 раза меньше меньшего размера b.
9.5.1 Общие сведения
9.5.2 Продольное армирование
(1) Продольные стержни должны иметь диаметр не менее Φ мин. .
Примечание. Значение ¢ min для использования в стране можно найти в ее национальном приложении. Рекомендуемое значение 8 мм.
(2) Общее количество продольной арматуры должно быть не менее A с, мин.
Примечание. Значение A с, мин. для использования в стране можно найти в ее национальном приложении.Рекомендуемое значение дано выражением (9.12N)
A с, мин = макс (0,1 · N , ред. / f , ярд ; 0,002 · A c )
(9,12N)
где:
- f yd — расчетный предел текучести арматуры
- N Ed — расчетная осевая сила сжатия
(3) Площадь продольной арматуры не должна превышать A с, не более
Примечание: значение A с, макс. для использования в стране можно найти в ее национальном приложении.Рекомендуемое значение составляет 0,04 · A c вне коленей, если не показано, что целостность бетона не нарушается и что полная прочность достигается в ULS. Этот предел должен быть увеличен до 0,08 · A с на кругах.
(4) Для столбцов, имеющих многоугольное поперечное сечение, по крайней мере, одна полоса должна быть размещена в каждом углу. Количество продольных стержней в круглом столбце должно быть не менее четырех.
9,6 Стены
9.6.1 Общее
(1) Этот пункт относится к железобетонным стенам с отношением длины к толщине 4 или более, в которых усиление учитывается при анализе прочности
9.6.2 Вертикальное усиление
(1) Площадь вертикального усиления должна находиться между A с, vmin и A с, vmax .
Примечание 1. Значение A с, vmin для использования в стране можно найти в ее национальном приложении.Рекомендуемое значение составляет 0,002 · A с .
Примечание 2. Значение A с, vmax для использования в стране можно найти в ее национальном приложении. Рекомендованное значение составляет 0,04 · Ac вне местоположения кругов, если не может быть показано, что целостность бетона не нарушена и что полная прочность достигается в ULS. Этот предел может быть удвоен на кругах.
(2) Там, где минимальная площадь усиления, A с, vmin , контролирует конструкцию, половина этой области должна быть расположена на каждой грани.
(3) Расстояние между двумя смежными вертикальными стойками не должно превышать в 3 раза толщину стенки или 400 мм, в зависимости от того, что меньше.
9.6.3 Горизонтальное армирование
(1) На каждой поверхности должно быть предусмотрено горизонтальное армирование, проходящее параллельно поверхностям стены (и свободным краям). Оно должно быть не менее A с, hmin .
Примечание. Значение A с, hmin для использования в стране можно найти в ее национальном приложении.Рекомендуемое значение составляет либо 25% от вертикального усиления, либо 0,001 · A c , в зависимости от того, что больше.
(2) Расстояние между двумя соседними горизонтальными планками не должно превышать 400 мм.
9,8 Основы
9.8.1 Опоры колонн и стен
(1) Минимальный диаметр стержня Φ мин. должно быть предоставлено
Примечание: значение Φ мин для использования в стране можно найти в ее национальном приложении.Рекомендуемое значение 8 мм.
Калькулятор армирования бетона для стен
Рассчитайте количество арматуры, необходимой для укрепления стены.
Этот калькулятор предполагает, что вы используете арматуру длиной 20 футов.
Если длина вашей стены превышает 20 футов, это добавит требуемое перекрытие.
Если длина вашей стены превышает 40 футов, это увеличит вдвое требуемое перекрытие.
Для каждого дополнительного 20-футового увеличения длины стены будет добавлено дополнительное перекрытие.
Это сделает то же самое для высоты стены.
Конечно, вы можете немного обмануть, но это основано на том, что ваши линейные длины встречаются друг с другом в углах, и если вы используете угловые полосы, они соединяются в этой точке.
Кроме того, он рассчитывает для двух столбцов для длины верхнего ряда.
Расчет
- Введите длину стены. (футы + дюймы)
- Введите высоту стены. (футы + дюймы)
- Введите толщину стены.(дюймов)
- Введите горизонтальный интервал ваших баров. (дюймов)
- Введите вертикальный интервал ваших баров. (дюймов)
- Введите требуемое соединение (перекрытие) ваших стержней. (дюймов)
- Введите количество баров для ваших опор.
- Введите коэффициент отходов, если требуется (в процентах)
Результаты
- Количество арматуры, необходимой в линейных футах.
- Количество фактора отходов, добавляемое в линейных футах.
- Линейных футов арматуры плюс количество отходов.
- Сумма результата 3, деленная на 20.
- Количество L баров.
- Количество угловых стержней.
Если у вас есть какие-либо вопросы или комментарии, пожалуйста, Свяжитесь с нами
© 1998, VmNet. ,II. Приложения
Эта часть написана для общих читателей. В то же время, это будет иметь большую ценность для читателей с некоторыми знаниями о RL.
Управление ресурсами в компьютерных кластерах
Разработка алгоритмов для выделения ограниченных ресурсов для различных задач является сложной и требует человеческой эвристики. В документе «Управление ресурсами с глубоким обучением подкреплению» [2] показано, как использовать RL для автоматического обучения распределению и планированию ресурсов компьютера для ожидающих заданий с целью минимизации среднего замедления работы.
Пространство состояний было сформулировано как текущее распределение ресурсов и профиль ресурсов заданий. Для пространства действий они использовали прием, позволяющий агенту выбирать более одного действия на каждом временном шаге. Вознаграждение было суммой (-1 / продолжительность задания) за все задания в системе. Затем они объединили алгоритм REINFORCE и базовое значение, чтобы рассчитать градиенты политики и найти лучшие параметры политики, которые дают распределение вероятности действий для минимизации цели.Нажмите здесь, чтобы посмотреть код на Github.
Управление светофором
В статье «Многоагентная система управления сигналом сетевого трафика на основе обучения с усилением» [3] исследователи попытались разработать контроллер светофора для решения проблемы перегрузки. Протестированные только в моделируемой среде, их методы показали превосходные результаты по сравнению с традиционными методами и пролили свет на потенциальное использование мультиагентных RL при проектировании системы трафика.
Транспортная сеть с пятью перекрестками.Источник.Пять агентов были помещены в сеть трафика с пятью перекрестками, а агент RL на центральном перекрестке контролировал сигнализацию трафика. Состояние было определено как восьмимерный вектор с каждым элементом, представляющим относительный поток движения каждой полосы. Агенту было доступно восемь вариантов, каждый из которых представлял собой комбинацию фаз, и функция вознаграждения была определена как уменьшение задержки по сравнению с предыдущим шагом по времени. Авторы использовали DQN для изучения значения Q пар {состояние, действие}.
Robotics
Огромная работа по применению RL в робототехнике. Читатели отсылаются к [10] для исследования RL в робототехнике. В частности, [11] обучил робота изучать политики для сопоставления необработанных видеоизображений с действиями робота. Изображения RGB подавались на CNN, а на выходе отображались моменты вращения двигателя. Компонент RL был управляемым политическим поиском, чтобы генерировать данные обучения, полученные из его собственного распределения состояния.
Демонстрация статьи.Конфигурация веб-системы
В веб-системе имеется более 100 настраиваемых параметров, и процесс настройки параметров требует опытного оператора и многочисленных тестов на наличие ошибок и ошибок.В статье «Подход к обучению с подкреплением к автоматической настройке веб-системы в Интернете» [5] была показана первая попытка в области автономной реконфигурации параметров в многоуровневых веб-системах в динамических средах на основе виртуальных машин.
Процесс реконфигурации может быть сформулирован как конечное MDP. Пространство состояний представляло собой конфигурацию системы, пространство действия было {увеличение, уменьшение, сохранение} для каждого параметра, а вознаграждение определялось как разница между заданным целевым временем отклика и измеренным временем отклика.Для выполнения этой задачи авторы использовали безмодельный алгоритм Q-обучения.
Хотя авторы использовали некоторые другие методы, такие как инициализация политики, для исправления большого пространства состояний и вычислительной сложности проблемы вместо потенциальных комбинаций RL и нейронной сети, считается, что новаторская работа проложила путь для будущих исследований в эта зона.
Химия
RL также может применяться для оптимизации химических реакций. [4] показали, что их модель превзошла современный алгоритм и обобщена на различные механизмы, лежащие в основе в статье «Оптимизация химических реакций с глубоким изучением подкрепления».
В сочетании с LSTM для моделирования функции политики агент RL оптимизировал химическую реакцию с помощью процесса принятия решений Маркова (MDP), характеризуемого {S, A, P, R}, где S — набор экспериментальных условий (таких как температура, pH и т. д.), A — это набор всех возможных действий, которые могут изменить условия эксперимента, P — вероятность перехода от текущего условия эксперимента к следующему условию, а R — награда, которая является функцией состояния.
Это отличное приложение, демонстрирующее, как RL может снизить трудоемкость и работу методом проб и ошибок в относительно стабильной среде.
Персонализированные рекомендации
Предыдущая работа с рекомендациями по новостям столкнулась с несколькими проблемами, включая быстро меняющуюся динамику новостей, пользователям легко наскучить, а рейтинг кликов не может отражать уровень удержания пользователей. Guanjie et al. применили RL в системе рекомендаций по новостям в статье под названием «DRN: основа для углубленного изучения рекомендаций по новостям» для борьбы с проблемами [1].
На практике они сконструировали четыре категории функций, а именно: A) пользовательские функции и B) контекстные функции как функции состояния среды, и C) пользовательские новости и D) новостные функции как функции действий.Четыре функции были введены в Deep Q-Network (DQN) для вычисления Q-значения. Список новостей был выбран, чтобы рекомендовать, основанный на Q-значении, и щелчок пользователя на новостях был частью вознаграждения, полученного агентом RL.
Авторы также использовали другие методы для решения других сложных проблем, в том числе воспроизведение памяти, модели выживания, градиентный спуск дуэли бандитов и так далее. Пожалуйста, обратитесь к статье для деталей.
Торги и реклама
Исследователи из Alibaba Group опубликовали статью «Торги в режиме реального времени с многоагентным обучением по усиленному обучению в медийной рекламе» [6] и заявили, что их распределенное решение на основе многоагентных заявок на основе кластера (DCMAB) достигло многообещающие результаты, и поэтому они планируют провести живой тест на платформе Taobao.
Детали реализации предоставлены пользователям для расследования. Вообще говоря, рекламная платформа Taobao — это место, где продавцы могут делать ставки, чтобы показывать рекламу покупателям. Это может быть проблемой с несколькими агентами, потому что торговцы делают ставки друг против друга, и их действия взаимосвязаны. В статье продавцы и покупатели были сгруппированы в разные группы, чтобы уменьшить вычислительную сложность. Пространство состояний агентов показывало статус «доход-доход» агентов, пространство действий было ставкой (непрерывной), а вознаграждением был доход, вызванный клиентским кластером.
Алгоритм DCMAB. Источник: https://arxiv.org/pdf/1802.09756.pdfВ статье также были рассмотрены другие вопросы, в том числе влияние различных параметров вознаграждения (корыстные интересы и координаты) на доходы агентов.
Игры
RL настолько хорошо известны в наши дни, потому что это основной алгоритм, используемый для решения различных игр и иногда достижения сверхчеловеческой производительности.
RL против линейной модели против человека. Нажмите здесь для источника.Самыми известными должны быть AlphaGo [12] и AlphaGo Zero [13].AlphaGo, обученная бесчисленным человеческим играм, уже достигла сверхчеловеческой производительности, используя сеть ценностей и поиск по дереву Монте-Карло (MCTS) в своей сети политик. Тем не менее, позже исследователи вспомнили и попробовали более чистый подход RL — тренировать его с нуля. Исследователи позволили новому агенту, AlphaGo Zero, поиграть с собой и, наконец, победить AlphaGo 100–0.
Deep Learning
В последнее время появляется все больше попыток объединить RL и другую архитектуру глубокого обучения, и они показали впечатляющие результаты.
Одной из самых влиятельных работ в RL является новаторская работа Deepmind по объединению CNN с RL [7]. Таким образом, агент обладает способностью «видеть» окружающую среду с помощью сенсорного измерения высокого уровня, а затем учиться взаимодействовать с ней.
RL и RNN — еще одна комбинация, которую люди использовали для отработки новой идеи. RNN — это тип нейронной сети, которая имеет «воспоминания». В сочетании с RL RNN дает агентам возможность запоминать вещи. Например, [8] объединил LSTM с RL для создания Deep Recurrent Q-Network (DRQN) для игр Atari 2600.[4] также использовали RNN и RL для решения задачи оптимизации химической реакции.
Deepmind показал [9], как использовать генеративные модели и RL для генерации программ. В этой модели обученный соперником агент использовал сигнал в качестве награды для улучшения действий вместо распространения градиентов во входное пространство, как в обучении GAN.
Ввод против сгенерированного результата. Смотрите источник. ,Reinforcement Learning (RL) — одна из самых актуальных тем исследований в области современного искусственного интеллекта, и его популярность только растет. Давайте рассмотрим 5 полезных вещей, которые нужно знать, чтобы начать работать с RL.
Reinforcement Learning (RL) — это тип техники машинного обучения, которая позволяет агенту учиться в интерактивной среде методом проб и ошибок, используя обратную связь от своих собственных действий и опыта.
Хотя и контролируемое, и подкрепляющее обучение используют отображение между входом и выходом, в отличие от контролируемого обучения, когда обратная связь, предоставляемая агенту, представляет собой правильный набор действий для выполнения задачи, подкрепляющее обучение использует наград и наказаний в качестве сигналов для положительного и негативное поведение.
По сравнению с обучением без присмотра, 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 действия, которая максимизировала бы общее совокупное вознаграждение агента .На рисунке ниже показан цикл обратной связи за вознаграждение за действие общей модели RL.
Некоторые ключевые термины, которые описывают основные элементы проблемы RL:
- Окружающая среда — Физический мир, в котором работает агент
- Состояние — Текущая ситуация агента
- Вознаграждение — Обратная связь от environment
- Policy — Метод для сопоставления состояния агента с действиями
- Value — Будущее вознаграждение, которое агент получит, совершив действие в определенном состоянии
Проблему RL лучше всего объяснить с помощью игр.Давайте возьмем игру PacMan , в которой цель агента (PacMan) состоит в том, чтобы есть еду в сетке, избегая призраков на своем пути. В этом случае мир сетки — это интерактивная среда для агента, в котором он действует. Агент получает награду за еду и наказание, если его убивает призрак (проигрывает игру). Состояния — это расположение агента в мире сетки, а общая совокупная награда — это агент, выигравший игру.
Чтобы построить оптимальную политику, агент сталкивается с дилеммой исследования новых состояний, одновременно получая максимальное вознаграждение.Это называется компромиссом между Exploration и Exploitation . Чтобы сбалансировать оба, лучшая общая стратегия может включать краткосрочные жертвы. Поэтому агент должен собрать достаточно информации, чтобы принять лучшее общее решение в будущем.
Марковские процессы принятия решений (MDP) — это математические основы для описания среды в RL, и почти все проблемы 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 среды. Методы без модели RL пригодятся в таких случаях.
Q-learning — это часто используемый подход без модели, который можно использовать для построения саморазвивающегося агента PacMan. Он вращается вокруг понятия обновления значений Q, которое обозначает значение выполнения действия и в состоянии с . Следующее правило обновления значений является ядром алгоритма Q-learning.
Вот видео-демонстрация агента PacMan, который использует глубокое усиленное обучение.
Q-learning и SARSA (State-Action-Reward-State-Action) — это два часто используемых безмодельных алгоритма RL. Они различаются с точки зрения своих стратегий разведки, в то время как их стратегии эксплуатации похожи. В то время как Q-learning является методом вне политики, в котором агент изучает значение на основе действия a *, полученного из другой политики, SARSA является методом на основе политики, где он изучает значение на основе своего текущего действия и , полученного из его текущая политика.Эти два метода просты в реализации, но им не хватает общности, поскольку они не способны оценивать значения для невидимых состояний.
Это может быть преодолено с помощью более сложных алгоритмов, таких как Deep Q-Networks (DQN) , которые используют нейронные сети для оценки Q-значений. Но DQN могут работать только с дискретными, низкоразмерными пространствами действия.
Глубокий детерминистический градиент политики (DDPG) — это не содержащий моделей алгоритм, не действующий по принципу «актер-критик», который решает эту проблему, изучая политики в многомерных пространствах непрерывного действия.На рисунке ниже представлена архитектура актера-критика .
Поскольку RL требует много данных, поэтому он наиболее применим в областях, где смоделированные данные легко доступны, такие как игровой процесс, робототехника.
- RL довольно широко используется в искусственном интеллекте для компьютерных игр. AlphaGo Zero — первая компьютерная программа, победившая чемпиона мира в древнекитайской игре Го. Другие включают игры ATARI, нарды и т. Д.
- В робототехнике и промышленной автоматизации RL используется для того, чтобы робот мог создать для себя эффективную адаптивную систему управления, которая учится на собственном опыте и поведении.Работа DeepMind над Deep Reinforcement Learning для роботизированной манипуляции с асинхронной политикой Обновления являются хорошим примером того же. Посмотрите это интересное демонстрационное видео.
Другие приложения RL включают в себя механизмы абстрагирования текстового резюме, диалоговые агенты (текст, речь), которые могут учиться на взаимодействиях пользователей и улучшать их со временем, изучая оптимальные политики лечения в здравоохранении и агенты на основе RL для онлайн-торговли акциями.
Для понимания основных понятий RL можно обратиться к следующим ресурсам.
- Обучение усилению — Введение , книга отца обучения по усилению — Ричарда Саттона и его докторского советника Эндрю Барто . Онлайн-версия книги доступна здесь.
- Учебный материал от David Silver , включая видеолекции, является отличным вводным курсом по RL.
- Вот еще одно техническое руководство по по RL от Питера Аббила и Джона Шульман (Open AI / Berkeley AI Research Lab).
Для начала работы со сборкой и тестированием агентов RL могут быть полезны следующие ресурсы.
- Этот блог о том, как обучить агента нейронной сети ATARI Pong с помощью градиентов политики из необработанных пикселей с помощью Андрей Карпати поможет вам запустить ваш первый агент глубокого обучения и запустить его всего за 130 строк кода Python.
- DeepMind Lab — это трехмерная игровая платформа с открытым исходным кодом, созданная для исследования искусственного интеллекта на основе агентов в богатой моделируемой среде.
- Project Malmo — еще одна платформа для экспериментов с искусственным интеллектом для поддержки фундаментальных исследований в области искусственного интеллекта.
- OpenAI gym — это набор инструментов для построения и сравнения алгоритмов обучения с подкреплением.