Внешнее армирование: Композитное армирование для усиления строительных конструкций 

Композитное армирование для усиления строительных конструкций 

Композитное армирование — системы усиления железобетонных конструкций углеволоконными композитами появились с развитием технологии производства углеродных полотен.

Свойства этого материала таковы, что, обладая небольшой толщиной и весом, он способен принимать существенные нагрузки и при правильном монтаже образовывать внешний каркас вокруг ответственного узла конструкции.

Особенности углеволоконных композитов для внешнего армирования

Усиление конструкций зданий и сооружений с помощью композитов достигается за счет формирования внешнего относительно массива бетона или кладки каркаса, прочно соединенного с поверхностью.

Характерной чертой углеволокна и содержащих его композитов является способность к восприятию значительных растягивающих нагрузок, многократно превышающая аналогичные показатели железобетона.

Наложенное на элемент строения полотно выполняет несколько функций:

• принимает нагрузки на растяжение и сжатие в местах наибольшего усилия и распределяет их по собственной структуре;
• переносит область разрушения и повышенного износа монолитной конструкции на контактный слой у поверхности, сохраняя массив;
• защищает арматуру и внутренние слои бетона и кладки от намокания, коррозии и других воздействий;
• в зависимости от направления и площади укладки переформирует область напряжения в местах соединения деталей в узлы.

Таким образом можно заменить сложную систему защиты и восстановления строительных деталей с использованием классических материалов на простое решение с минимальными изменениями в конструкции.

Эффективность и преимущества метода композитного армирования

Технология усиления строительных конструкций может применяться в случаях, когда необходимо получить эффект:

• восстановления прочности и целостности деталей и мест сопряжения в ответственных нагруженных узлах;
• предотвращения или замедления повышенного износа и структурных деформаций при сложных нагрузках в мостовых и гидротехнических сооружениях;
• повышения и поддержания прочности конструкций без значительного изменения веса, что очень важно для соблюдения проектных параметров;
• значительного сокращения времени и затрат на материалы, привлечение техники и специалистов для защиты и восстановления конструкций из железобетона.

Усиление углеволокном выполняется для перекрытий, балок и колонн в зависимости от того, какая часть детали и узла должна быть дополнительно защищена от износа.

Распределение нагрузок зависит от расположения полотен углеволокна и соотношения ширины и длины с учетом линии и коэффициента растяжения материала.

Выполнение работ с полноценным результатом и гарантиями возможно только при наличии предварительно разработанного проекта и расчетов.

Для решения задачи усиления строительных конструкций углеродными композитами применяются специально изготовленные полотна, адгезивные составы, средства очистки поверхности.

Непременным условием остается соблюдение технологии и правильный раскрой полотна с его ориентацией по линиям распределения нагрузок.

При укладке полотен следует проследить за отсутствием под ними пустот, областей со значительно нарушенной структурой и повышенной влажностью.

монолитных из бетона и кирпичных, чертежи. Через сколько рядов армировать стены из газоблоков?

Бетон – стройматериал, востребованность которого очень высока. Он используется в создании фундамента, строительстве разного рода несущих и ограждающих конструкций, а также стен. Из него же делают плитку, что впоследствии станет отделкой. Именно прочность раствора при застывании обеспечивает такой большой спрос на бетон. Армирование бетонных стен – процесс обязательный и требующий учета всех деталей технологии. Но армировать приходится и стеновые панели жилых (и не только) зданий, и стены из газоблоков, кирпича и т. д. Следует разобраться, нужны ли для армирования чертежи и проекты, и как это может происходить в принципе.

Особенности

Бетон сам по себе является прочным материалом, но усиливать его все равно нужно. Говоря просто, крепким бетонный блок является только на сжатие, а любое растяжение может обусловить его деформацию.

Что может случиться с бетонной стеной:

• естественная усадка;
• изменение вследствие пучения грунта;
• работы по надстройке.

Технологически грамотное армирование с последующей бетонной заливкой решает ряд стратегических задач. К примеру, увеличивается прочность даже самой сложной конструкции (например, эркера либо полукруглых ступеней с их непростыми лекальными формами). Бетонные элементы постройки не так восприимчивы к термоскачкам после армирования стен.

Срок использования строения вырастает, а усиление прочности повышает возможные механические нагрузки на несущие конструкции.

А теперь к вопросу о сути самого армирования. Так называют внутреннее усиление блока, берутся для этого разные материалы: волокна либо прутки, фибра, композиты. Чтобы грамотно произвести армирование, помимо материалов потребуются раствор для заливки, инструменты для соединения каркасных элементов, опалубка, инструменты для трамбования состава.

Можно перечислить случаи, когда армировать стены точно необходимо.

1. Трещины внешней стены. Объемы крупных трещин после армирования уменьшаются, а если трещины некрупные, то от них вовсе может не остаться и следа. Как профилактика появления трещин армирование также оптимальная мера.
2. Неровности на стене. Большие перепады высоты плоскости нуждаются в маскировке, чтобы это сделать, нужно наложить толстый штукатурный слой. А ведь застывшая штукатурка тяжела сама по себе, и пласт без армирования может осыпаться или даже вздуться.
3. Слишком гладкая стена. И такое случается – армирование поможет увеличить плотность прилегания раствора к стене.

Строительные работы осуществляются по четким стандартам (СНиП и не только). Так, существует целый ряд требований по конструктивному армированию стен, которые определяют их металлоемкость и другие показатели.

Арматура может быть расчетной и конструктивной, и все эти термины должны хотя бы базово пониматься людьми, которые ведут ремонт без привлечения профессионалов. Но с последними, конечно, все пройдет более успешно.

Основные способы

Вне зависимости от того, какой усиливающий материал будет применен, технологии процесса усиления могут быть вариативны.

• Монолитное армирование. Бывает стальным либо композитным. В частном строительстве эта технология максимально востребована. Прутья сваривают или связывают в несколько уровней, опускают в опалубку и заливают бетонным составом. Прутковый каркас будет абсолютно неподвижен, прочен.

• Сеточное. Строительная сетка ускоряет работы по армированию. Ее делают из проволоки, которая может быть стальной либо композитной. Для усиления бетонных стяжек этот вариант довольно продуктивен. Продают сетку в двухметровых картах, ширина полотна бывает разной (как и размер ячейки).

• Волоконное. Другое название этого способа – дисперсное армирование. В данном случае используется именно фиброволокно. В раствор фибра включается на этапе затворения. Обычно таким вариантом пользуются, если нужно упрочить тонкий слой заливки, а также если укреплять приходится конструкцию со значительной механической нагрузкой.

Как замешивать фибру в раствор, в каком количестве ее добавлять – прописано на упаковке с составом.

Используемые материалы

И в этом тоже есть выбор. Рассмотрим основные варианты.

Фиброволокно

Это материал мелкой дисперсии, который всегда добавляется на этапе замешивания. Волокно встречается разного диаметра и длины, то есть имеется возможность подобрать материал с нужными показателями. Фибру делают на основе стали, стекла, базальта, а также полипропиленовых соединений.

Композитные полимерные сетки

У такой арматуры спектр исходников очень широк. И каждый год на рынке появляется какая-то новинка с привлекательными характеристиками. Сегодня в разряд самых ходовых можно включить базальтопластиковые и стеклопластиковые прутки, имеющие спиральную накрутку. Еще варианты – полиэтилентерефталат, а также углеводородная арматура.

Пока большой востребованностью эти материалы похвастаться не могут, но за счет низкого веса это обстоятельство может измениться.

Другие

По-прежнему популярны стандартные стальные прутки с нормированной длиной 11,75 м. Стальные стержни в массе бетона «чувствуют» себя уверенно, да и оба материала отлично сливаются друг с другом благодаря рифленой поверхности прутка. Стальная арматура внутри монолита помогает перераспределить нагрузку и не дает бетону растрескаться (как известно, металл имеет отличные показатели сопротивления на разрыв). Ну а бетон, что логично, защищает металл от коррозийной атаки.

Технология

Армирование призвано усилить конструкцию стены, оставив ее прочной. И начать нужно не с пошаговых действий, а с правил, не зная которых армировать нельзя в принципе.

• Арматуру предполагается связывать вне стен опалубки. Устанавливать каркас можно крупными частями.
• Там, где стержни будут пересекаться, прутья предстоит связывать. Но без особой жесткости. Все же малая подвижность узла должна сохраниться, иначе при бетонном растяжении проволока внутри может порваться, в результате чего целостность каркаса будет под ударом.
• Прутьям в каркасе следует изначально задать строгое направление: либо горизонталь, либо вертикаль. Если угол наклона прутка сместится, случится сдвиг распределения нагрузки, то есть часть стены может разрушиться.
• Чтобы снизить риски коррозийных процессов, в бетон добавляют особые присадки.
• Когда каркас связан и стоит в опалубке, заливается раствор. Это делается единовременно по всему объему. Залитый монолит обязательно укрывают пленкой, и он остается нетронутым до полного застывания. Чтобы бетон не растрескался, первые дней 8-10 его увлажняют.

Теперь приведем пошаговую схему армирования подвальных стен.

1. Приобретается проволока, диаметр которой 3 мм. Проще купить сетку в виде рулона.
2. Готовится инструмент – кусачек вполне может быть достаточно, смотря, какие объемы работ. Но если найдется пистолет для вязки арматуры, это значительно ускорит рабочий процесс.
3. Производятся расчеты (с чертежами, проектами), чтобы понять, какой будет толщина стен, учитывается, например, уровень залегания грунтовых вод. Так, если грунтовые воды от основания далеки, толщена стен подвала будет в пределах 20-40 см.
4. Далее следует очистить опалубку, затем можно приступать к изготовлению сетки для армирования. Ячейки меньше 5 см недопустимы, ведь при заливке смеси в таком варианте могут образоваться пустоты.
5. Арматурная сетка укладывается в опалубку. Если делать армирование в два слоя, в прочности стены можно будет не сомневаться. А соединить оба слоя сетки можно в шахматном порядке, через две ячейки. Соединение происходит проволокой того же диаметра. Арматура и ее элементы – это очень важно – не должны соприкасаться с опалубкой.
6. Осталось проверить, правильно ли смонтирована арматура. Например, выверить ее строгую вертикальность с учетом допустимого отклонения не больше 2 мм.
7. Наконец, заливается бетон, засыпается почва рядом со стенами.

Другая задача стоит перед строителем, если армировать приходится кирпичную кладку. Конструктивное решение армирования стенки из кирпича предполагает два варианта.

• Первый – продольное армирование. Так сетку монтируют нечасто, делают это, когда кладут ограждающие конструкции и всяческие перегородки. Элементы армирующего слоя могут находиться с наружной либо внутренней стороны стены.
• Второй – поперечное армирование. Наружные стены, колонны, перегородки в подвале, погребе и не только – вот когда используется данный вариант. Строители обычно отдают предпочтение просечным и вытяжным сеткам, как наиболее комфортным в работе. Можно использовать зизгагообразную сетку, которая укладывается в соседних рядах перпендикулярно.

И еще несколько советов по армированию уже железобетонных стен. Каркас арматуры в этой ситуации требует двухслойности, что не дает развиться стеновому изгибу под действием нагрузки. Нагрузки на сжатие являются основными, а значит, минимальная толщина арматуры должна быть 8 мм. И если строительство ведется малоэтажное, такой сетки достаточно.

Продольная арматура предполагает интервал в 20 см, а поперечная – в 35 см.

Для отделки готовых стен используются штукатурные сетки. Такие нужны, чтобы риск появления трещин свелся к нулю. Но и хорошее сцепление штукатурки со стеной – это тоже неплохой бонус армирования. Делать это необходимо, если толщина штукатурного слоя больше 2 см. Но даже если толщина меньше, армировать придется, если стены штукатурят до полной усадки дома.

И это только часть большой темы армирования, которое может быть Т-образным, затрагивать стыки двух видов материала, касаться стен возле проемов, наконец, со стен переходить в необходимость усиления стяжки пола. Перед работой, даже если она будет осуществляться руками рабочих, имеет смысл хотя бы немного узнать об особенностях процесса, чтобы увереннее его контролировать.

Об особенностях монтажа арматурного каркаса смотрите далее.

схема, чертеж и пошаговая инструкция по укладке арматуры своими руками, как правильно уложить каркас, какое должно быть расстояние

Чтобы выстроить малый дом в 1-2 этажа, хоз. постройку, придорожный магазинчик или гараж устраивается ленточный фундамент.

Это недорогой и надежный вариант при возведении строений малой этажности.

На его заливку расходуется минимум материалов и времени.

Бетон сам по себе довольно хрупкий и подвержен разрушению. Для его упрочнения используется арматурный каркас.

Строительные работы до начала процесса

Перед началом армирования необходимо сделать чертеж фундамента. Он должен подпирать внешние стены и несущие внутренние перегородки. После производится расчет арматурного каркаса.

Перед непосредственным началом строительных работ по вязке скелета необходимо:

1. Выкопать траншею – согласно расположению и размерам чертежа.
2. Собрать опалубку внутри траншеи из подходящих материалов.
3. Организовать песчаную подушку в качестве подложки для равномерности распределения бетона.

Главные элементы для обустройства арматурного каркаса

От правильно собранной конструкции зависит ее надежность и долговечность.

Любой каркас ленточного фундамента включает такие арматурные элементы:

• Продольная.
• Поперечная.
• Вертикальная.
• Хомуты.
• Вязальная проволока.

Правильный остов повышает несущую способность строения. Он также препятствует воздействию деформационных сил извне.

Какие схемы существуют?

Существует две установленные схемы продольной установке арматуры:

• В четыре прута;
• В шесть прутьев.

Если принять ширину основания для фундамента более чем 500 мм, то используется вторая схема. Это зависит от норм, которые предписывают рядом расположенные стержни укладывать с интервалом 400 мм друг от друга.



Боковая продольная арматура должна отходить от бетонных стенок на 50-70 мм. Это способствует сохранению защитного слоя бетона на каркасе.

При возведении фундамента любой высоты применяется два пояса армирования:

• Верхний.
• Нижний.

Типовые схемы по устройству углов и Т-образных примыканий применяются хомуты:

• В виде «Г» элементов.
• В виде «П» элементов.

На рисунке изображен чертеж схемы армирования ленточного фундамента с применением Г и П элементов:

Гнутые элементы должны быть продолжением основных продольных прутьев и «наслаиваться» на них на 600-700 мм, но не короче 50 диаметров арматуры. Шаг арматуры в местах расположения углов вычисляется по соотношению: 0,75 х высоты фундамента.

Детальная информация по армированию содержится в СНиП 2.03.01-84 и СНиП 2.02.01-83.

Выбор и расчет

При армировании необходимо использовать арматуру класса АIII. Она отличается рифленой поверхностью. Ее применяют для продольных и поперечных хлыстов, а также в упрочнении углов.

Такой тип, по сравнению с гладкой, имеет лучшую сцепляющую способность с бетоном. Гладкие класса АI применяют для вертикальных элементов.

Допустимо применять только горячекатаную сталь марок:

• Ст3кп;
• 35ГС;
• 35Г2С;
• 32Г2Рпс;
• 22Х2Г2АЮ;
• 22Х2Г2Р;
• 80С;
• 20ХГ2Ц.

В настоящее время помимо стандартных металлических прутков применяют арматуру из стеклопластика. Ее прочность выше, чем у стальной. Но такой тип чаще используется в крупногабаритном строительстве для уменьшения нагрузки.

Упрощенный план расчета:

1. Чтобы рассчитать сечение рабочих прутьев необходимо взять 0,1% площади сечения фундамента, а именно, для фундамента длиной:
   • менее 3м применимо сечение в 10мм;
   • более 3м — сечение необходимо применять не менее 12 мм, но не более 40 мм.
2. Горизонтальная арматура составляет более 25% толщины рабочего прутка (минимальное значение 6 мм).
3. Вертикальные стержни рассчитываются согласно высоты фундамента:
   • менее 0,8м принимается сечение в 6мм;
   • более 0,8м принимается сечение в 8мм и более.

Данные формулы применимы только при возведении небольших построек. Габаритные строения в соответствие со СНиП требуют учитывать запас арматуры для обеспечения достаточной прочности.

При планировании постройки в три этажа и выше, либо при наличии подвижных грунтов, предпочтительнее заказать расчет и схему в специализированной строительной фирме.

Еще больше информации о расчете арматуры в видео:

Необходимые инструменты и материалы

Прежде чем приступить к строительно-монтажным работам нужно заранее собрать необходимые инструменты и приспособления:

• Рулетка или другой измерительный инструмент, чтобы выполнить замеры по месту;
• Угловая шлифовальная машина (по-простому «болгарка»), чтобы раскраивать арматуру;
• Специализированный крючок (можно изготовить самостоятельно), клещи или профессиональный пистолет, чтобы вязать проволоку;
• Специальный инструмент, чтобы сгибать прутья.

Обустройство опалубки и подушки

Для устройства опалубки используются ОСБ-плиты, деревянные конструкции, фанера или ДВП. Материал должен удерживать бетон и не сгибаться под его давлением. Чем выше фундамент, тем прочнее требуется материал.

Сборка опалубки поэтапно:

• 1 этап. Установка распорок по периметру траншеи (длина распорок в два раза больше, чем принятая высота фундамента). Располагать их следует отступая от низа фундамента на 70% его высоты. В дальнейшем они будут удерживать деревянную основу.
• 2 этап. Установка опалубки из выбранного материала. Крепить отдельные деревянные элементы стоит изнутри опалубки, чтобы потом без проблем ее разобрать. В готовой основе не должно быть зазоров более 0,3см, чтобы не допустить вытекания бетона и деформации готовой конструкции.
• 3 этап. Смазывание внутренней части опалубки техническим маслом перед началом бетонных работ. Это обеспечивает легкое снятие опалубки после застывания бетонной смеси.

Следом устраивается песчаная подушка. Ее толщина варьируется в пределах 200 мм. При этом песок следует предварительно утрамбовать. Для быстрой трамбовки достаточно намочить песок водой.

Как правильно армировать — пошаговая инструкция

Связывание арматуры для остова делается либо сразу в опалубке, либо за ее пределами с последующей установкой в местах использования.

Этапы вязки «скелета» фундамента:

• 1 этап. Выкладывание поперечных стержней с длиной на 100 мм меньше, чем ширина фундамента.
• 2 этап. Выкладывание двух нижних хлыстов продольной арматуры. В два этапа создается нижний пояс.
• 3 этап. Установка вертикальных опор в местах соединения с высотой на 100 мм меньше, чем высота готового фундамента.
• 4 этап. К вертикальному каркасу крепится верхний пояс, который делается с использованием пунктов первых двух этапов.

Независимо от того, где происходит вязка: непосредственно в опалубке или же отдельно с последующей установкой в опалубку – последовательность шагов неизменна. Если части каркаса собираются отдельно, то их необходимо хорошо связать между собой непосредственно в опалубке.

Все пересечения арматуры должны вязаться проволокой. Иногда допустимо применять хомуты из пластика. Использование сварочного аппарата для соединения элементов запрещается строительными нормами.

Как правильно гнуть арматуру?

Правильность работы с инструментами, которые способны согнуть металлические основы для дальнейшего использования в процессе армирования, позволяет создавать правильные и надежные гнутые элементы костяка.

Чтобы согнуть металлический прут существует два способа:

• Горячая гибка – место сгиба нужно раскалить до 700-900 градусов при помощи паяльной лампы, после ударами кувалды или молотка согнуть до нужного угла.
• Холодная гибка – предполагает использование специального станка. Некоторые хлысты можно гнуть руками (до 8мм), либо при помощи рычага, но при этом нужно контролировать угол изгиба.

Горячий метод делает место сгиба хрупким. Для дальнейшей работы необходимо остудить готовое изделие на открытом воздухе.

Раскрой

Если диаметр прутьев не превышает 12 мм, для резки применимы ножовка по металлу, либо ленточная пила. Если диаметр штырей больше 12 мм, лучше применять «болгарку» со специальной насадкой, предназначенной для «мягкой» стали.

Автоматический инструмент способствует ускорению строительно-монтажных работ, но требует аккуратной работы, чтобы избежать травматизма.


Расположение

Арматура должна отступать от края фундамента вовнутрь на 50-60 мм. Это предотвратит коррозию металла внутри фундамента и создаст защитный слой из бетона. Глубже делать не рекомендуется, так как остов перестанет выполнять свои функции и противостоять внешним воздействиям среды на бетон.

Для создания цельносвязанного каркаса необходимо соединять вертикальные и поперечные стержни одним хомутом.

Для создания защитного бетонного слоя внизу фундамента под каркас на расстоянии около 0,5 метров необходимо подкладывать кирпичи. При этом не следует допускать прогибов скелета.

Как правильно уложить продольную арматуру?

Продольная арматура должна обеспечивать равномерность распределение деформационных сил по всему фундаменту.

То есть она делает бетон работоспособным. В п. 7.3.6 СНиП 52-01-2003 указывается, что шаг между продольными армирующими прутами нужно рассчитывать исходя из их типа (стены, плиты перекрытия, балки, колонны), а также высоты и ширины поперечного сечения.

Но при этом расстояние между продольными прутками не должно быть более 400-500 мм. При укладке следует использовать целые хлысты без соединений, удлиненные на 1,5-2 метра для того, чтобы сделать загибы по углам. Это повысит их прочность.

Укладка поперечной

Правила поперечного армирования рассмотрены в п. 7.3.7 СНиП 52-01-2003. Вертикальная и поперечная арматура размещается с отступом до 300 мм друг от друга.

Но при этом это расстояние не должно быть меньше половины высоты основания. Она забирает на себя часть поперечной нагрузки, которая воздействует на бетон и предупреждает формирование наклонных трещин.

Процесс вязки

Для вязки существует специализированная «вязальная» проволока. Чтобы правильно выбрать необходимый материал, нужно обратить внимание на его состав.

В состав вязальной проволоки входит низкоуглеродистая сталь. Отличается она белым цветом.

В процессе связывания достаточно приобрести проволоку диаметром от 1,0 до 1,4 мм. Если использовать минимальную толщину, то материал легко рвется. При использовании более толстой продукции в процессе монтажа будет сложно ее скручивать.

Для вязки двух элементов остова необходимо подготовить отрезы длиной 250-500мм, для соединения трех штырей нужны отрезы не менее 500мм. Отрезаемая длина зависит от диаметра связываемых материалов. При связывании нескольких элементов, вязальную проволоку следует складывать пополам.

Длину скрутки не следует делать слишком большой. Достаточно 3-5 витков для создания прочного соединения.

Углы основания

Чтобы обеспечить гармоничный переход двух векторов разной нагрузки, нужно правильно произвести армирование углов. В этом случае применимы гнутые элементы.

При достаточной длине продольных стержней лучше будет завести хлысты за угол на 600-700мм. Цельные элементы значительно повысят прочность отдельных хомутов.

При этом шаг пояса из вертикальной и поперечной арматуры должен составлять ½ шага прямых участков ленточного фундамента.

Возможные ошибки и как исправить

Малый напуск арматуры или его отсутствие в каркасе недопустим, так как в процессе бетонирования костяк может двигаться.

Это может привести к нарушению готового изделия. Лучше оставлять припуски по 200 мм.

Сварка элементов или связывание неподходящим материалом, например, веревкой недопустимы.

Сварка делает узел крепления хрупким, а веревка не обеспечивает достаточной прочности соединения.

Армирование углов без напусков. Армирование углов внахлест хлыстом может привести к быстрому разрушению и неравномерному переходу нагрузок между двумя частями фундаментной конструкции. Для решения проблемы включаются добавочные гнутые элементы.

Заключение

В технологическом плане армирование ленточного фундамента – процесс запутанный и трудоемкий. Но его вполне реально осуществить самостоятельно с использованием инструкций. Достаточно использовать силу двух-трех рабочих и подготовить несколько простых расчетов. Такой фундамент станет хорошим началом для будущего негабаритного строения.

Вконтакте

Facebook

Twitter

Одноклассники

Мой мир

Армирование Бетонных Стен: Технология Выполнения Работ

Любая монолитная бетонная стена должна быть усилена внутренним армирующим каркасом

Бетон является наиболее востребованным строительным материалом. Его используют при устройстве фундаментов, строительстве стен и перекрытий. Из бетона изготавливают плитку, которая в дальнейшем применяется при отделке. Такая популярность материала обусловлена значительной прочностью застывшего раствора.

При этом, бетонные конструкции являются довольно хрупкими на изгиб. Для того, чтобы устранить данный недостаток применяются различные способы усиления.

В статье мы расскажем для чего необходимо производить армирование бетонных стен, и как данную процедуру можно произвести самостоятельно. Опишем технологии и материалы для армирования бетона.


Содержание статьи

Для чего нужно усиливать бетон

Зачем армируют бетон, ведь это довольно прочный материал. По факту обычный бетонный блок не усиленный каким-либо образом, является крепким лишь на сжатие. Любое растяжение, происходящее под действием различных факторов, приводит к его деформации.

Изменить геометрию монолитная конструкция может в следствии:

• пучения грунта;
• сейсмической активности;
• естественной временной осадки здания;
• проведения работ по надстройке;
• изменения планировки строения.

При несоблюдении техники армирования или его полном отсутствии, бетон обязательно начнет разрушаться

Достоинства усиленного бетона

Технологически правильное армирование и заливка бетона решают несколько очень существенных задач:

• Усиление прочности конструкций даже сложной лекальной формы, например, эркеров или забежных полукруглых ступеней.
• Делают бетонные элементы здания более устойчивыми к воздействию температурных перепадов.
• Значительно увеличивают срок эксплуатации строения.
• Повышая прочность, дают возможность увеличения механических нагрузок на несущие конструкции.
• Предотвращают растрескивание скрытых бетонных элементов, в том числе подвальных стен.

Материалы

Армирование – это усиление бетонного блока изнутри при помощи различных материалов. Могут использоваться прутки или волокна, которые при растяжении блока не позволяют ему растрескиваться.

На практике материалы армирования можно разделить на 3 группы:

1. металлические прутья,
2. композитная арматура,
3. фибра.

Стальные прутки

Норма длины стального прутка для усиления бетонных конструкций — 11,75 м. Арматура может иметь различный диаметр и марку. В зависимости от маркировки прутки в усиливающий каркас соединяются свариванием или вяжутся проволокой.

В массе бетона соединение стальных стержней с раствором достаточно прочное благодаря рифлению на прутке. Стальной остов внутри монолита перераспределяет нагрузки и сдерживает бетон от растрескивания, поскольку металл имеет большее сопротивление на разрыв. При этом бетон в свою очередь защищает металл от коррозии.

Стальной усиливающий каркас

Композитный материал

Такая арматура имеет довольно широкий спектр исходных материалов, увеличивающийся почти ежегодно. К настоящему моменту более или менее используются стеклопластиковые и базальтопластиковые прутки со спиральной накруткой, имитирующей периодичность профиля стальной армации.

Кроме того, на строительном рынке представлена полиэтиленрефталатовая и углеводородная арматура, не получившая пока широкой популярности. Неоспоримым достоинством композита является низкий вес. Но при устройстве фундаментов или подпорных стен данное преимущество имеет мало значения, а вот прочностные характеристики выступают очень важны.

Композитная арматура, как правило, используется в горизонтальных элементах строения, имеющих опору на грунт

Фиброволокно

Мелкодисперсный материал (фибра) добавляется в раствор на этапе замешивания. При этом само волокно может иметь различный диаметр и длину.

Изготавливают фибру из волокна на основе:

• стали,
• стекла,
• полипропиленовых соединений,
• базальта.

На заметку! Чаще других применяется усиление стекловолокном, по причинам наличия достаточно высоких прочностных характеристик и наиболее доступной стоимости материала.

Фиброволокно для усиления прочности бетона на разрыв

Способы армации

Независимо от усиливающего материала, технология армирования бетона может так же различаться. В строительстве укрепление цементного раствора может быть произведено несколькими способами. На практике применяют монолитное, сеточное или дисперсное усиление.

Монолитное

Стальное или композитное армирование арматурой бетона — наиболее распространенный способ усиления конструкций в частном строительстве. Особенно часто монолит с внутренним усиливающим остовом заливают при строительстве фундаментов, стен или перекрытий.

Прутья связываются или свариваются в несколько уровней, опускаются в опалубку и заливаются бетоном. При этом каркас из прутьев неподвижен и прочен.

Важно! При связывании в одной линии двух прутков, длина нахлеста должна составлять 40 диаметров стержня. Нахлест связывается, как минимум, в трех местах.

Для сохранения большей упругости прутья в каркас связываются, а не свариваются

Сеточное

Армировка бетона с использованием строительной сетки — быстрый и удобный способ. Сетка выполняется из стальной или композитной проволоки. Данный метод весьма эффективен для усиления бетонных стяжек, ремонта небольших участков монолита.

• Сетка продается в картах длиной 2 м с различной шириной полотна. При этом размер ячейки может быть разным.
• При выборе сетки лучше отдавать предпочтение композитному или полимерному материалу.
• Цена их несколько ниже, чем у стальных карт, но при эксплуатации строения значительно снижается риск возникновения коррозии бетона.

Металлическая армирующая сетка в картах

Волоконное

Усиление бетонной заливки фиброволокном называется дисперсной армацией. Фибра вводится в раствор при затворении. Как правило, данный способ используется при необходимости усилить тонкий слой заливки или в качестве дополнительного укрепления конструкций с повышенной механической нагрузкой.

Например, при устройстве железобетонных лестниц, которые зачастую являются несущим элементом здания, кроме укладки в опалубку стальных прутьев, в раствор замешивается фиброволокно. Это делает конструкцию значительно прочнее и продлевает срок её безремонтной эксплуатации.

На заметку! Инструкция по замешиванию, а также пропорции добавления фибры в раствор прописываются заводом — производителем на упаковке.

Фиброволокно чаще используется в качестве дополнительного усиления к основному армированию

Технология армирования опорных стен

Если с использованием стекловолоконной фибры или сетки любого вида всё просто, то монолитное армирование — процесс, требующий строго соблюдения определенных правил. Мы остановимся на армирование стен из бетона, как на наиболее актуальной теме.

• Заливая фундамент под дом с подвалом, вы практически устраиваете несущие стены, которые будут служить опорой всему зданию.
• Данные конструктивные элементы требуют качественного усиления, так как они будут испытывать значительные вертикальные и горизонтальные нагрузки: сверху от веса здания, по бокам от грунта.
• Именно по этой причине, прочность подвальных или фундаментных стен строения очень важна.

Схема деформации опорной стены подвала в результате давления пучинистого грунта

• Сразу отметим, что в данном случае, специалисты не рекомендуют использовать композитные прутья, а отдают предпочтение стальным стержням.
• Это придаст дополнительную подвижность конструкции и ещё больше снизит риск возникновения разломов и трещин.

Совет: При армировании опорных стен может использоваться любая марка металлической арматуры, но соединять каркас лучше связыванием, а не сваркой.

Основные правила

Итоговая задача усиления – получить максимально прочную, но упругую конструкцию.

Каких правил следует придерживаться, устраивая армирование в бетон:

• Металлическая армация связывается вне стен опалубки. Установка каркаса может происходить крупными частями.

Каркас собирают значительными частями, а затем закладывают в опалубку стены

• В местах пересечения стержней, прутья должны быть связаны, но не жестко. Необходимо сохранить малую подвижность узла, чтобы при растяжении бетона проволока не порвалась и каркас не утратил целостности.

Металлические прутья лучше фиксировать способом связывания

• Прутья в каркасе должны сохранять строгое направление вертикальное или горизонтальное. Смещение угла наклона прутка приведет к сдвигу распределения нагрузки, а как следствие — к разрушению части бетонной стены.
• Укладка усиливающего каркаса производится внутрь опалубки без давления почвы. То есть, внешние стены опалубки не должны соприкасаться с грунтом.

Стальной остов внутри опалубки, готовой к закладке раствора

• Металлический остов закладывается в подготовленную опалубку на специальные грибки. Расстояние от металла до края бетона не должно быть менее 5 см.

Металлические стержни укладываются на специальные «грибки»

• Оптимальный размер ячейки армирования для подвальной стены от 25 до 35 см, в зависимости от толщины заливки.
• Для снижения риска возникновения коррозии, в бетон следует добавлять специальные присадки.

Универсальная присадка в бетонный раствор

• После того, как каркас связан и установлен в опалубку, происходит заливка раствора — его следует залить единовременно по всему объему опалубки.
• Залитый монолит накрывают пленкой и оставляют до полного схватывания. Для того, чтобы избежать растрескивания, в первые десять дней бетон следует увлажнять.

Для того чтобы более подробно ознакомиться с процессом армирования бетонных стен стальными прутьями, рекомендуем посмотреть видео в этой статье.

На заметку! Данные правила действительны при устройстве металлического усиливающего каркаса в любой конструкции, не исключение и подпорная стенка из армированного бетона.

Устройство подпорной стены обязательно включает металлическое усиление

Советы специалистов

В любом процессе существуют нюансы и тонкости, которые хорошо понятны специалистам, а непрофессионал не уделит этому должного внимания.

При устройстве металлической армации для подпорной или подвальной стены своими руками, обратите внимание на следующие моменты:

• Категорически нельзя наращивать армирование в уже залитый бетон. Если обнаружилось, что высоты стены фундамента недостаточно, придется разрушить все и собрать заново с требуемыми размерами. В противном случае, в местах стыковки старого и нового фундамент будет ослаблен.
• Не стоит использовать стержни уже бывшие в употреблении. Металл стареет и теряет свойства, поэтому для такого важного места как фундамент старые прутья не подойдут.
• Если арматура покрылась ржавчиной, не красьте и не смазывайте её перед укладкой. Подобные действия только ухудшат сцепление металла с бетоном и никак не остановят процесс окисления.
• Сгибать стержни в углах при помощи высокой температуры также не рекомендуется. Термическая обработка снижает упругость металла. Если нет возможности согнуть прут, обрежьте его до нужного размера и зафиксируйте угол при помощи вязки проволокой.

На фото пример углового соединения стального армирования

Важно! Многие ошибочно полагают, что чем меньше ячейка, тем прочнее получится монолит. В мелкие ячейки с трудом проникает раствор оставляя пустоты, поэтому если мельчить с каркасной сеткой, то эффект получится обратный.

Заключение

Армирование стен из бетона производится с целью упрочнения монолита на изгиб и продления срока эксплуатации здания в целом. Строители советуют в части подвальных, и подпорных стен использовать для армации металлические стержни периодического профиля.

Технология армирования бетона здесь, как нигде, обязательна к точному и скрупулёзному исполнению. И как всегда, если вы не уверены в своих силах и умении, доверьте работу на столь важном участке профессионалам.

Армирование

Пояснения> Кондиционирование > Армирование

Описание | Пример | Обсуждение | И что?

Описание

Армирование — это все, что увеличивает интенсивность или частота акта. Он основан на том принципе, что мы стремимся делать больше того, что заставляет нас чувствовать себя хорошо.

Подкрепление — это что-то, что ощущается одновременно с действием, например что подкрепление становится мысленно связанным с действием. Подкрепление следовательно, может стать стимуляцией, вызывающей действие, когда действие теперь реакция на подкрепление, а не на стимуляцию первоначально.

Сила ответа может быть измерена, например, интенсивностью эмоциональный опыт, степень физической реакции или живость с которой получен ответ.

Частота отклика может быть измерена вероятностью ответ, учитывая стимул и количество раз, когда ответ достигнуто.

При армировании важно время. Когда применяется армирование сразу после поведения, тогда причинная связь легче для другого человека, чтобы идентифицировать и усвоить. Когда есть задержка, это соединение становится все труднее сделать, и, следовательно, армирование становится меньше эффективен или требует больше времени для достижения желаемого изменения.

Внутреннее усиление

Внутреннее армирование — это внутреннее армирование. В другом слова это то, что мы делаем с собой, хотя это может быть сделано с внешние стимулы, такие как благодарности или улыбки.

Внешнее армирование

Внешнее армирование — это арматура снаружи, явно за пределами нашей внутреннее мышление. Классическими примерами внешнего подкрепления являются деньги и физическое наказание.

Первичное армирование

Первичное подкрепление имеет четкую причинную связь между поведением и подкрепление, например, когда выполнение простого запроса приводит к подкрепление благодарности.

Вторичное армирование

Вторичное подкрепление менее понятно и усваивается только через опыт или размышления. Так, например, человек, который готовит другу определенную еду после нескольких попыток обнаруживает, что это заставляет другого человека несколько дружелюбнее.

Положительное усиление

Положительное подкрепление — это когда после поведения происходит что-то приятное. В результате поведение увеличивается.

Вы передаете мне соль, и я говорю вам спасибо. В следующий раз вы можете предложить мне соль, не спрашивая. Я все равно буду улыбаться и благодарить вас, поэтому вы продолжаете предлагать мне соль.

Отрицательное усиление

Отрицательное усиление возникает, когда что-то, что не нравится , не нравится не происходит, когда происходит поведение.В результате поведение увеличивается.

Вы не передаете мне соль. Я смотрю на тебя.
Когда вы передаете мне соль, я не смотрю на вас. В следующий раз ты отдашь мне соль, чтобы избежать неприятного взгляда.

Фиксированное и переменное передаточное число

Отношение поведения к армированию можно варьировать. Фиксированное соотношение может включать каждый раз (1: 1) или усиление может применяться каждый энный раз поведение появляется (1: n). Это делает его предсказуемым и, следовательно, относительно комфортно.

Переменное соотношение означает, что армирование не используется каждый раз, хотя это может быть использовано . Неопределенность приводит к тревоге и поведению, как «прыжок с пистолета» и азартные игры.

Фиксированный и переменный интервал

Подкрепление может зависеть не от того, как часто происходит поведение, а от время, например, выплаты заработной платы. Награды с фиксированным сроком обычно привлекают внимание все больше вовремя по мере приближения награды.Когда сроки получения награды (или другое подкрепление) невозможно предсказать, то время можно не принимать во внимание, хотя общая тревога и поведение, связанное с управлением рисками, могут быть вызваны неспособностью предсказать, когда это произойдет.

Пример

Ребенок пилит занятую мать, пока не привлечет к себе внимание. Мать часто ответ сердито. Для ребенка это не идеальный ответ, но он лучше, чем ничего, поэтому он продолжает ныть. Таким образом, мать усилила ворчливое поведение.

Когда еда показана, но не дана собаке, она выполняет ряд трюков. был обучен пищей. Когда он просит, ему дают пищу. Когда это Если в будущем ему показывают еду, то он, скорее всего, сначала попробует попрошайничать.

Учительница не позволяет своим ученикам играть, пока они не затихнут (отрицательное подкрепление).

Обсуждение

Подкрепление часто происходит без определенного намерения. Он также может действовать наоборот, например, увеличение поведения, которое предполагается уменьшить.

Случайные эффекты

Когда армирование применяется случайным образом, это может вызвать напряжение и замешательство. Если Я получаю вознаграждение за то, что однажды доставил товар вовремя, а потом позже наказывается за своевременную доставку, не отвечающую другим целям, Я могу запутаться в приоритетах — в следующий раз я поставлю немного поздно и лучше, но я все еще беспокоюсь о том, что будет сказано.

Мотивация

Хотя внешняя мотивация эффективна для получения краткосрочных поведенческих изменение, оно редко приводит к внутренним изменениям, например, в убеждениях или ценностях. Внутренняя мотивация гораздо эффективнее вызывает более глубокое самоподдерживающееся изменение.

Репетиция и репетиция

Повторение, особенно когда оно предсказуемо, ведет к обучению. Этот относится также и к себе. Когда вы что-то практикуете, вы становитесь лучше. Вы также привыкайте к поведению, когда вы обуславливаете себя.

Репетиция может проводиться в основном внутри компании. Когда вы визуализируете действия в определенных способами, вы узнаете — часто так же хорошо, как если бы вы действовали физически.

Наказание

Хотя награда и наказание являются формами подкрепления, они различный эффект, особенно у людей, которые по-разному реагируют, особенно на наказание. Наказание не отрицательного подкрепления и меньше эффективный. Наказание происходит за поведение, которое нежелательно . В отрицательное подкрепление, дискомфорт доставляется, когда желает поведение не бывает.

Вымирание

Если не применяется армирование , то поведение, вероятно, будет исчезнуть («вымирание»). Это потому, что без следствие, никакая цель поведения не выполняется. Таким образом, девушка, которая делает не хочу, чтобы внимание влюбчивого мальчика игнорировало все разговоры, уговоры и критика.

В любой ситуации поймите, как другие (и вы) запрограммированы на реагировать. Управляйте сигналами и подкреплениями, чтобы добиться желаемого поведения.

Чтобы улучшить поведение, постоянно поощряйте его. Остерегайтесь попыток уменьшить поведение путем наказания, так как это может привести к увеличению нежелательных других поведение.

См. Также

Оперантное кондиционирование, Мотивация, Теории мотивации, Типы оперантного кондиционирования

ᐉ Приложения обучения с подкреплением

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

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

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

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

Обучение с учителем, обучение без учителя и обучение с подкреплением

Итак, в обычном обучении с учителем , согласно нашей недавней публикации, у нас есть пары ввода / вывода (x / y) (например,g), которые мы используем для обучения машин. Зная результаты для каждого ввода, мы позволяем алгоритму определять функцию, которая отображает Xs-> Ys, и мы продолжаем исправлять модель каждый раз, когда она делает ошибку прогноза / классификации (путем обратного распространения и подергивания функции). Мы продолжаем этот вид обучения, пока результаты алгоритма не станут удовлетворительными.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Функции ценности также играют решающую роль в формировании поведения агента, но, в отличие от сигналов вознаграждения, которые оценивают действия в непосредственном смысле, они определяют, является ли событие хорошим в долгосрочной перспективе, принимая во внимание следующие состояния.

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

Хорошо, как на самом деле работает RL?

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

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

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

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

Однако в обучении с подкреплением таких ограничений нет.

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

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

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

Проблемы обучения с подкреплением

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

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

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

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

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

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

Примеры использования обучения с подкреплением

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

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

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

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

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

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

Обучение с подкреплением — Часть 1: Введение в Q-Learning

Если у вас есть собака, вы, вероятно, знаете, как работает обучение с подкреплением — вы просто еще не назвали это так. Предположим, у нас есть посредственно умная собака, которая может выполнять разные действия. Он может сесть, лечь или просто ничего не делать. Теперь мы говорим нашей собаке лечь. Подчинение нам ведет к награде в виде угощений. Дерзкая собака ничего не получает или на нее кричат ​​как на своего рода «отрицательную награду» (чего мы, очевидно, не делаем, потому что мы хорошие люди). Через некоторое время наша воображаемая собака начинает замечать, что получит больше любимой еды, как только будет всегда действовать в соответствии с нашей командой. В более широком смысле рисунок ниже показывает этот цикл.

Источник: к науке

Мы, как владелец, олицетворяем среду и даем нашей собаке состояние S _t , например, в форме команды.Наша собака — это агент , который получает состояние и после этого выполняет действие A _t , как ложится. Правила, которые агент использует для выбора действия, образуют так называемую политику . Мы реагируем на это действие A _t угощениями или ничем как reward R _{t 1} и возвращаем новое состояние S _{t 1} , которое может быть ничем или снова командой.

Цель RL — найти политику, которая максимизирует вознаграждение.Итак, давайте переключимся в цифровой мир и попытаемся достичь цели в среде, которая требует меньших затрат, чем постоянная покупка новых угощений для собак.

Работа с OpenAI Gym

Для этого вводного поста мы воспользуемся инструментарием Gym, чтобы создать агента, который может играть в простую игру в такси. Я рекомендую вам сначала прочитать их введение, чтобы освоиться в тренажерном зале. Благодаря простому API мы можем сразу приступить к написанию нашего первого алгоритма RL.

Но давайте сначала взглянем на игру.Он состоит из матрицы 5 × 5, содержащей наше такси (зеленое, если есть экипаж), и четырех разных стоянок, помеченных буквами. Кроме того, в окружающей среде есть стены, которые наше такси не может проехать. Задача игры — забрать пассажиров на одной из стоянок такси и доставить их к месту назначения.

Для этого у нашего агента есть шесть возможных действий на выбор. Он может ехать на север, юг, восток или запад, и он может попытаться поднять или высадить пассажира. Это поле действия нашего такси называется .Помимо пространства действий мы также должны определить пространство состояний . Поскольку у нас есть 5 * 5 мест такси, 5 разных мест для пассажиров (потому что мы должны включить пассажира, находящегося в нашем такси) и 4 разных пункта назначения, общее количество состояний составляет 5 * 5 * 5 * 4 = 500.

Выполнение действий вознаграждает агента очками. Он получает 20 очков за успешное высадку и теряет 1 очко за каждый временной шаг, который он делает. Последнее приводит к тому, что наш агент пытается решить задачу достаточно быстро и не позволяет ему бродить.Также существует штраф -10 баллов за незаконные действия по подъему и высадке и -1 штраф за наезд на стену.

Агент Q-Learning

Хороший способ подойти к решению — использовать простой алгоритм Q-обучения, который дает нашему агенту память в виде Q-таблицы. В этой таблице размеров состояний x действий мы храним значение для каждой комбинации состояния и действия. Эти значения оценивают вознаграждение, которое мы получаем за выполнение этого действия, и называются Q-значениями. Таким образом, Q-значения представляют «качество» действия, предпринятого из этого состояния.Более высокие значения Q означают больше шансов на получение большего вознаграждения. Для их расчета используем следующую функцию:

Выглядит довольно сложно, но легко понять. Новое значение Q пары состояние-действие основано на сумме двух частей. Если на мгновение игнорировать α, первая часть представляет собой старое значение Q, а вторая часть представляет собой сумму вознаграждения r, которое мы получили, выполнив действие a _t в состоянии s _t и дисконтированную оценку оптимального будущего вознаграждения. . Самый последний член возвращает максимальное значение Q в следующем состоянии s _{t 1} для всех действий a.Это будущее вознаграждение, которое дисконтируется коэффициентом γ. Мы делаем это, потому что хотим, чтобы наш агент больше сосредоточился на немедленных вознаграждениях, не игнорируя полностью будущие вознаграждения. Теперь к параметру α, который является скоростью обучения. Он определяет, в какой пропорции мы весим две части в новом Q-значении.

Поскольку мы инициализируем Q-таблицу нулями, в начале нет лучшего действия. Таким образом, мы должны выбирать случайным образом. Это становится проблематичным при обнаружении одного положительного значения Q.Это приводит к тому, что Q-функция всегда возвращает это конкретное действие. Мы бы не выбрали оптимальную стратегию, так как не узнали бы, есть ли еще более высокое значение Q. Вот здесь и вступает в игру параметр эпсилон. Он решает, используем ли мы Q-функцию для определения нашего следующего действия или возьмем случайный образец пространства действий. Это дает то преимущество, что мы не прекращаем исследования после того, как мы обнаружили, что значение Q больше нуля. Вместо этого мы начинаем исследовать пространство действия и после каждой сыгранной игры уменьшаем эпсилон до минимума. Проведя достаточно исследований, мы можем начать использовать изученное. Мы называем это компромиссом разведки и эксплуатации , который необходим для сдерживания жадности агента.

Реализация теории на Python

Прежде всего мы инициализируем тренажерный зал.


импортировать gym.spaces env = gym.make («Такси-v3»)

import gym.spaces env = gym.make («Taxi-v3»

Настройка рекуррентных нейронных сетей с обучением с подкреплением

Мы рады объявить о нашем новом алгоритме RL Tuner, методе повышения производительности LSTM, обученного на данных с использованием обучения с подкреплением (RL). Мы создаем функцию вознаграждения RL, которая учит модель следовать определенным правилам, в то же время позволяя ей сохранять информацию, полученную из данных. Мы используем RL Tuner для обучения концепциям теории музыки LSTM, обученному генерировать мелодии. В двух видео ниже показаны образцы исходной модели LSTM и той же модели, улучшенной с помощью RL Tuner .

Введение

Когда этим летом я присоединился к Magenta в качестве стажера, команда усердно работала над разработкой лучших способов обучения рекуррентных нейронных сетей (RNN) для создания последовательностей заметок. Как вы, возможно, помните из предыдущих постов, эти модели обычно состоят из сети Long Short-Term Memory (LSTM), обученной монофоническим мелодиям.Это означает, что мелодии передаются в сеть по одной ноте за раз, и она обучается предсказывать следующую ноту в последовательности. На рисунке слева показана упрощенная версия этого типа сети, развернутая во времени, в которой она обучается на первых 6 нотах «Twinkle Twinkle Little Star». С этого момента я буду называть этот тип модели Note RNN .

A Примечание RNN концептуально аналогичен RNN символов , популярной модели для создания текста, по одному символу за раз.Хотя оба типа моделей могут давать впечатляющие результаты, у них есть некоторые досадные ограничения. Они оба страдают от общих режимов отказа, таких как постоянное повторение одного и того же токена. Более того, последовательности, создаваемые моделями, как правило, не имеют последовательной глобальной структуры. Чтобы увидеть это более ясно, взгляните на приведенный ниже текст, который был сгенерирован персонажем RNN, обученным на данных разметки Википедии (взяты из Graves, 2013):

«Восстание» («Hyerodent») [[буквально]] связано немного старше, чем сводная сестра, музыка и завтрашний день были гораздо более вдохновляющими.Все те из [[ХАМАС (массовый) | незаконный оборот колбасы]] были также известны как [[Подводная лодка класса Trip | «Санте» в Серасиме]]; «Верра» 1865-682-831 относится к баллистическим ракетам. Пока она смотрела на него друга Халлы, экваториальное оружие Тосканы, во [[Франция]], от вакцинных домов до «индивидуума», среди [[рабства | рабов]] (например, художественная продажа фабрик была переименована в английскую привычку двенадцати лет. )

Хотя модель научилась правильно писать английские слова, использовать некоторый синтаксис уценки и даже в основном правильную грамматическую структуру, предложения, похоже, не соответствуют последовательной мысли.Текст быстро переходит от темы к теме, обсуждая все, от сестер до подводных лодок до Тосканы, рабства и фабрик, — все в одном коротком абзаце. Подобная глобальная бессвязность характерна и для мелодий, производимых ванильной нотой RNN . Они не поддерживают последовательную музыкальную структуру и могут звучать беспорядочно и беспорядочно.

Music — интересный полигон для генерации секвенций, поскольку музыкальные композиции придерживаются относительно четко определенного набора структурных правил. Любой начинающий музыкальный студент узнает, что группы нот принадлежат клавишам, аккорды следуют последовательности, а песни имеют последовательную структуру, составленную из музыкальных фраз. Так что, если бы мы могли обучить Note RNN таким музыкальным правилам, в то же время позволяя ему изучать закономерности из музыки, которую он слышит в мире?

Это идея модели RL Tuner , которую я опишу в этом посте. Мы берем обученный Note RNN и обучаем его концепциям теории музыки с помощью обучения с подкреплением (RL).RL может позволить сети изучить некоторую недифференцируемую функцию вознаграждение . В этом случае мы определяем набор правил теории музыки и выдаем вознаграждение в зависимости от того, соответствуют ли композиции модели этим правилам. Однако, чтобы модель могла запомнить вероятности банкнот, которые она изначально узнала из данных, мы сохраняем вторую фиксированную копию Note RNN , которую мы называем Reward RNN . RNN Reward Reward используется для вычисления вероятности воспроизведения следующей ноты, как это было изучено исходной RNN Note RNN .Мы увеличиваем награды нашей теории музыки с этим значением вероятности, так что общая награда отражает как ограничения нашей теории музыки, так и информацию, полученную из данных.

Мы показываем, что этот подход позволяет модели поддерживать информацию о вероятностях нот, извлеченных из данных, в то же время значительно улучшая поведение Note RNN , на который возложены награды по теории музыки. Например, перед тренировкой с RL,

Reinforce — DFO World Wiki

Серия говорит: «Нет ничего более загадочного, чем я!» Некоторая информация отсутствует, пожалуйста, помогите предоставить ее, если можете.

Описание

• Reinforcing улучшает ваши аксессуары, броню и оружие, придавая им дополнительные свойства.
  • Подкрепление стоит Золото и Очистить фрагменты куба через подкрепляющие машины или Очищенные терраниумы через Краснохвостого Джонатана.
  • Стоимость увеличивается в зависимости от уровня предмета и уровня подкрепления.
  • Вероятность успеха обычно снижается с повышением уровня.
  • Стоимость и вероятность успеха (вероятность успеха при обновлении +10) показаны до принятия обновления.
• Подкрепление осуществляется с помощью Кири в Под ногами, машины подкрепления гильдии в Убежище гильдии или Красного Хвоста Джонатана в Центральном парке.
• На более высоких уровнях неспособность успешно усилить предмет навсегда уничтожит предмет .
  • Если у вас есть талон защиты подкрепления, вместо этого предмет будет сброшен до +0 подкрепления.
  • Очистить фрагменты куба и остатки надежды выдаются, если предмет уничтожен.
• Reinforcing добавляет различные бонусы к разным типам снаряжения.
  • Оружие получит бонус к физической атаке и магической атаке.
  • Доспехи получат дополнительное снижение физического урона и общее снижение урона.
  • Аксессуары получат дополнительное снижение магического урона и общее снижение урона.
  • Дополнительное оборудование и магические камни получат дополнительные силы, интеллект, живучесть и дух.
  • Серьги получат бонусную физическую атаку, магическую атаку и независимую атаку.
• Бонусы подкрепления до +10 растут аддитивно, а после +10 они начинают расти экспоненциально.
• Оружие начинает светиться определенными цветами в зависимости от уровня его усиления. Эти эффекты также становятся более заметными и начинают мигать быстрее на более высоких уровнях.
• Цель должна быть , а не проклята с помощью энергии Других, иначе она должна быть либо очищена, либо улучшена с помощью Клонтера посредством усиления.
• Определенные предметы, такие как билеты подкрепления, бесплатно улучшат ваши предметы до описанного уровня.
• Portable Reinforce Machines бесплатно укрепит ваши предметы. По-прежнему существуют штрафы за невыполнение подкрепления.
• Звания и расходные материалы, такие как «Мастер-ремесленник», «Фаворит Кири» или «Формула мастерства подкреплений», могут повысить вероятность успеха подкреплений.
• Использование титула «Высокая мощность» дает 5% скидку на армирование.

График работает так, как если бы неудачное улучшение оружия с бонусом улучшения +12, попытка достичь +13, приведет к поломке предмета.Неудача с улучшением оружия +10 или +11 приведет к тому, что предмет опустится на три уровня.

Столбец Обновление — это уровень улучшения предмета, который вы помещаете в арматурную машину.

Примечание. Считается, что это текущие проценты для сезона 3. Акт 01. ПАНДЕМОНИУМ.

Обновить	Шанс на успех	Штраф за оружие	Штраф за неиспользование других предметов
+0 -> +1	100%	Нет	Нет
+1 -> +2
+2 -> +3
+3 -> +4
+4 -> +5	80%
+5 -> +6	70%
+6 -> +7	60%
+7 -> +8	50%
+8 -> +9	40%
+9 -> +10	30%
+10 -> +11	НЕТ	Теряет три уровня обновления	Товар ломается
+11 -> +12
+12 -> +13 или обновление выше		Товар ломается

Обновление цвета свечения

После улучшения оружие будет мигать / светиться, как видно по краю предмета. Он отличается от основного цвета предмета. Чем выше ранг, тем быстрее мигает свечение.

• Примечание: 1-6 и 7-8 кажутся одного цвета, за исключением того, что 7-8 кажется более ярким.

наград против подкрепления — специальный учебный блог

Имя эксперта: Эрин Ломбард

Звание эксперта: Эрин Ломбард

Название компании: Step by Step Academy

URL компании: www.stepbystepacademy.org

Краткая биография: Эрин Ломбард — сертифицированный аналитик по поведенческим вопросам и сертифицированный преподаватель специального образования, в настоящее время преподающий курсы поддержки позитивного поведения для выпускников в Университете Северной Аризоны. Она имеет степень бакалавра в области исследований детей и подростков и степень магистра в области специального образования, полученную в Университете штата Калифорния и Университете Северного Техаса соответственно. В настоящее время она работает над докторской степенью. Кандидат психологии в Университете Капеллы.

Во время неторопливого чтения на днях мой глаз начал подергиваться, когда я прочитал слова «бихевиористы используют награды для изменения поведения». Теперь я понимаю, что вознаграждение — обычное дело в области анализа поведения как инструмент подкрепления, но оно служит очень конкретной цели. Контекст письма подразумевал, что эти «награды» оказывают только медвежью услугу, поскольку внутренняя мотивация всегда заменяет внешнюю. В общем, кажется, что вознаграждения и подкрепления понимаются неправильно.

Подкрепление — это событие, которое происходит после поведения, и благодаря подкреплению поведение, вероятно, повторится снова в будущем. По сути, если что-то ожидается или что-то доставит удовольствие после того, как вы проявили себя, человек, скорее всего, сделает то же самое снова. Это не обязательно награда. Рассмотрим следующие примеры:

Когда вы стучите в дверь соседского дома, никто не подходит. Однако, когда вы звоните в дверной звонок, ваш друг открывает дверь. Скорее всего, в будущем вы будете только звонить в дверь.Друг не наградил вас, а просто укрепил ваше поведение.

Ребенок переворачивает страницы книги, и в результате появляются новые картинки. Ребенок, скорее всего, будет перелистывать страницы книги в будущем не из-за награды, а потому, что просмотр картинок усиливает поведение при перелистывании страниц.

Следовательно, да, внутренняя мотивация предпочтительнее, поскольку поведение, вероятно, будет сохраняться в долгосрочной перспективе, когда подкрепление происходит естественным образом. Однако что делать, если нежелательное поведение подкрепляется естественным путем? Это когда награды становятся отличными подкреплениями, поскольку эти подкрепления могут конкурировать с внутренними или автоматическими последствиями.Рассмотрим этот пример:

Ребенок крутит колеса машины, потому что это так весело! Его родители подсказывают (помогают) ему толкать машину и хвалят и изюм за то, что он толкает машину, а не крутит колеса.

No related posts.