Какой диаметр арматуры нужен для ленточного фундамента: Диаметр арматуры для ленточного фундамента

Содержание

какая нужна толщина прутков для одноэтажного и двухэтажного дома, как рассчитать?

foto11614-2Ленточный фундамент – это самый распространенный вариант основания здания. В большинстве случаев он применяется с усилением арматурой.

Армирование необходимо для защиты бетона от изгибающих и растягивающих нагрузок, которые его разрушают. Характеристики фундамента и всего здания во многом зависят от точности расчета диаметра арматуры.

Арматура какого диаметра применяется для возведения ленточного фундамента, как ее выбрать, как правильно рассчитать, расскажем в статье.

Правила выбора

foto11614-3В строительстве фундаментов применяется два вида арматуры – композитная и металлическая. Традиционно используются металлические прутки. Они выпускаются с диаметром от 5 до 32 мм.

Композитный материал для усиления фундаментов применяется относительно недавно, но он уверенно вытесняет металлический аналог. Преимущества композитного материала – отсутствие электропроводности и  устойчивость к коррозийным процессам.

При выборе необходимо учитывать основные характеристики строящегося здания – площадь, этажность, вид стеновых материалов, вариант кровли, тип грунта и степень его пучинистости.

Каркас состоит из продольных прутков, вертикальных и поперечных. Поперечные и вертикальные элементы необходимы для придания конструкции жесткости. Основную нагрузку берут на себя продольные прутки. Они изготавливаются обычно из рифленой арматуры 12-14 см.

Благодаря рифленой поверхности прутки лучше сцепляются с бетоном, что обеспечивает фундаменту сопротивляемость растягивающим нагрузкам. Поперечины могут быть выполнены из гладких прутьев толщиной от 4 до 10 мм.

Требования по СНиП

Установленные правила СНиП определяют толщину и количество продольных арматурин. Согласно принятым требованиям, суммарное сечение всех основных элементов каркаса должно составлять не менее 0,1% от сечения всей фундаментной ленты (СНиП 52-01-2003).

Применять можно прутки любой толщины от 10 мм. Количество продольных прутков должно быть не меньше 4, так как иначе не получится сконструировать надежный устойчивый каркас.

Это означает, что самые легкие постройки требуют обустройства каркаса их 4 прутков 10 мм. Для более массивных зданий делаются индивидуальные расчеты.

Минимальный диаметр стержней в зависимости от назначения армирования

foto11614-4Поскольку нагрузку от постройки несут только продольные прутки, в СНИП указаны требования именно к ним.

Они должны быть толщиной не меньше 10 мм. Поперечные прутки нагрузку не несут, но выполняют функцию фиксации и придания конструкции жесткости.

Если длина основания меньше 3 м, то минимальный диаметр продольных прутьев должен быть 10 мм; если больше 3 м — 12 мм.

Расчет толщины сечения

Расчет поперечных и вертикальных прутков и продольных отличается из-за общей нагрузки и требований СНИП.

Поперечная и вертикальная

Для дополнительных поперечных и вертикальных элементов диаметр выбирается в соответствии с проектом. При этом учитываются его размеры, количество длинных арматурин, шаг установки поперечин. Обычно используют гладкие прутья 6-8 мм

.

Диаметр поперечной и вертикальной арматуры необходимо подбирать согласно таблице:

Условия использования арматурыМинимальный диаметр арматуры в мм
Вертикальная при высоте поперечного сечения ленты менее 80 см6
Вертикальная при высоте ленты более 80 см8
Поперечная арматура6

Какой диаметр арматуры нужен для одноэтажного дома? В строительстве 1- 2-этажных частных домов обычно для вертикального и поперечного армирования используются 8-миллиметровые прутья.

Продольная

Для расчета нужно узнать площадь сечения фундамента. Для этого его высоту нужно умножить на ширину. Площадь сечения арматуры должна быть 0,1% от площади сечения основания, значит нужно полученный результат умножить на 0,1%.

Кроме этого необходимо понимать, по какой схеме будет собираться каркас. Обычно он состоит из 4 или 6 продольных прутков.

Рассмотрим примеры расчетов:

Пример

foto11614-5

Рассчитаем толщину прутков для ленты с высотой 80 и шириной 30 см. Площадь сечения такой ленты составляет 2400 квадратных см, а 0,1% от него – 2,4 см.

80 * 30 * 0.1% = 2,4 см²

Допустим, планируется использовать арматуру 12 мм. Берем ее площадь поперечного сечения — 1,13 квадратных сантиметров.

Эту площадь можно посмотреть ниже в таблице или высчитать по формуле площади окружности: S=πR², где:

  • R – радиус,
  • π – 3,14.

Считаем сколько прутьев (ниток) должно быть в каркасе. Делим 2,4 на 1,13, получаем 2 с остатком, значит, чтобы выполнить требования, нужно применить каркас с тремя нитями. 1,13 * 3 = 3,39 см², а это больше чем 2,4 см², которые рекомендует СНиП.

3 нитки на два пояса поделить не получится, а нагрузка будет значительной и с той и с другой стороны. Для обеспечения ему устойчивости нужно минимум 4 прута. При использовании 4 прутьев в 12 мм получается слишком большой запас прочности.

Оптимальный вариант здесь – взять 4 прута меньшего диаметра. Вполне будет достаточно 10-миллиметровой арматуры. Его площадь — 0,79 см². Если умножить на 4, получится 3,16 см², этого параметра будет достаточно.

Чтобы не высчитывать диаметр каждого прута по площади сечения, можно воспользоваться специальной таблицей:

Номинальный диаметр, ммПлощадь поперечного сечения, см2Масса 1 метра, теоретическая, кг
60,2830,222
70,3850,302
80,5030,395
100,7850,617
121,1310,888
141,541,21
162,011,58
182,642
203,142,47
223,802,98
254,913,85
286,164,83
328,046,31
3610,187,99
4012,589,87
4515,9012,48

Подобные расчёты очень удобно производить в Microsoft Excel.

Прутья разной толщины почти никогда не используются. Если по какой-то причине приходится это делать, более толстые арматурины применяют для нижней обвязки.

Почему важно правильно рассчитывать?

foto11614-6Диаметр прутьев должен быть правильно рассчитан. Если использовать материал меньшей толщины, фундамент получится недостаточно прочным.

Со временем бетон будет испытывать повышенные нагрузки, а арматурный каркас не сможет их сдерживать.

В результате бетонная лента будет растрескиваться и разрушаться. Исправить такую ошибку в процессе эксплуатации здания невозможно.

Более толстые прутья конструкции не повредят. Но излишний запас прочности – это неоправданные затраты, увеличивающие бюджет строительства.

Все самое важное об армировании ленточного фундамента найдете в этом разделе сайта.

Заключение

В армировании ленточного фундамента основное значении имеют параметры продольных прутьев, которые несут всю нагрузку конструкции. Их диаметр рассчитывается по значению площади сечения фундаментной ленты.

При правильном расчете основание дома получится достаточно надежным, но при этом не будет слишком затратным в обустройстве.

Вконтакте

Facebook

Twitter

Одноклассники

Мой мир

Диаметр арматуры для ленточного фундамента: какую использовать

Арматура

Фундамент — наиболее ответственная конструкция здания. После обратной засыпки котлована доступ к нему ограничен, и исправление каких-либо недостатков становится сложной задачей. Важно обеспечить достаточную прочность конструкции еще на стадии проектирования.

Содержание статьи

Зачем армируется ленточный фундамент

Бетон отлично работает на сжатие, но плохо справляется с изгибом. Грунт считается упругим основанием, которое не предотвращает небольшие прогибы ленты фундамента. Для увеличения прочности конструкции при воздействии поперечной нагрузки закладывают продольные стальные стержни.

Вся арматура в конструкции делится на два типа: рабочая и конструктивная. В ленточном фундаменте рабочим армированием становятся продольные пруты. Они подбираются расчетом. Конструктивное армирование назначается из минимальных требований нормативных документов, расчет не проводится. Они устанавливаются для совместной работы отдельных продольных стержней.

Классы арматуры и марки стали

Арматура отличается не только диаметром. Очень важно правильно выбрать класс изделий. Стержневая сталь обозначается маркировкой А, а проволочная Вр. Для фундамента используют металл класса по пределу текучести А400 (Аlll — устаревшая маркировка). Пруты легко отличают визуально:

  • А240 (Al) — гладкая поверхность;
  • А300 (All) — периодический профиль с кольцевым рисунком;
  • Необходимая для фундамента А400 (Alll) — периодический серповидный профиль, или как еще называют «елочкой».

Профиль арматуры

Разрешается применять армирование более высоких классов, но в большинстве случаев это экономически не выгодно. Понижение класса арматуры не допускается.

При изготовлении стержней руководствуются ГОСТ «Сталь горячекатаная для армирования железобетонных конструкций. Технические условия». По этому документу арматура класса А400 изготавливается из стали с марками 5ГС, 25Г2С, 32Г2Рпс. Потребитель сам выбирает, какое сырье применять. При отсутствии в заказе марки стали, ГОСТ разрешает производителю назначать ее самостоятельно.

Помимо всего в нормативном документе указаны правила приемки арматуры, методы испытаний, условия транспортировки и хранения.

Минимальные диаметры арматуры

При расчете вычисляется суммарная площадь всей рабочей арматуры, а количество и сечение отдельных стержней уже подбирается по сортаменту.

Для удобства ограничения по диаметрам сводятся в одну таблицу.

Назначение армирования Минимальный диаметр стержней
Рабочее продольное при стороне менее 3 м суммарное сечение всего армирования — 0,1% от общего поперечного сечения ленточного фундамента, каждый стержень диаметром не менее 10 мм
при стороне более 3 м то же, каждый стержень диаметром не менее 12 мм
Конструктивное поперечное 6 мм
Конструктивное вертикальное при высоте ленты менее 80 см 6 мм
Конструктивное вертикальное при высоте ленты более 80 см 8 мм

Требование по подбору рабочей арматуры приведены в СП «Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения». Этот документ 2012 года является актуализированной редакцией одноименного СНиП, выпущенного в 2003 году. Основная информация в документах идентична, внесены лишь небольшие изменения. Более подробные указания представлены в Пособии по проектированию бетонных и железобетонных конструкций без предварительного напряжения арматуры.

Диаметр более 40 мм нельзя использовать для бетонных конструкций.

Расчет рабочего армирования

При возведении серьезных сооружений требуются подробные расчеты ленточного фундамента, которые с точностью определят какую арматуру использовать для данной конструкции. Все расчеты в строительстве проводятся по предельным состояниям, то есть определяются минимальные условия, в которых элемент будет выполнять свою функцию.

  1. Первая группа предельных состояний — расчет по прочности. Обеспечивается надежность и безопасная эксплуатация конструкции.
  2. Вторая группа предельных состояний — расчет по жесткости. Предотвращает чрезмерное раскрытие трещин, перекосы, большие прогибы.

Стальная арматура

Вычисления по данным формулам трудоемки и требуют наличия технического образования. Для упрощения проектирования небольших частных зданий, армирование ленточного фундамента принимают исходя из минимальных значений.

Пример расчета стержней для ленточного фундамента

Исходные данные:

  • высота ленты — 100 см;
  • ширина ленты — 40 см.

Требуется сконструировать каркас для индивидуального жилого дома. Используется продольная, поперечная и вертикальная арматура. Вертикальная принимается сечением 8 мм и устанавливается с шагом 25 см. Поперечная горизонтальная монтируется с таким же шагом, но диаметром 6мм.

Для того, чтобы определить какая нужна рабочая арматура выполняют простое вычисление

  1. Площадь поперечного сечения фундамента = ширина*высота = 100 см * 40 см = 4000 см².
  2. Требуемая площадь сечения стержней арматуры = 0,1% * 4000 см² = 4 см².

Далее чтобы определить, какую арматуру использовать, необходимо обратиться к сортаменту. Число прутов принимается четное, чтобы равномерно распределить их в нижнем и в верхнем горизонтальном слое.

Диаметр арматуры, мм Суммарная расчетная площадь поперечного сечения арматурных стержней, см2 Масса 1 метра арматуры, кг
2 стержня 4 стержня 6 стержней 8 стержней 10 стержней
8 применяется только при высоте фундамента 15 см и менее, что не подходит для ленточных конструкций 2,01 3,02 4,02 5,03 0,395
10 3,14 4,71 6,28 7,85 0,617
12 4,52 6,79 9,05 11,31 0,888
14 6,16 9,23 12,37 15,39 1,21
16 8,04 12,06 16,08 20,11 1,58
18 10,18 15,27 20,36 25,45 2,0
20 12,56 18,85 25,13 31,42 2,47

Для данного ленточного фундамента минимальный диаметр равняется 12 мм согласно документу «Армирование элементов монолитных железобетонных зданий. Пособие по проектированию» , его и принимаем. По сортаменту потребуется 4 стержня: 2 располагаются снизу и 2 сверху.

Если применяются стержни разных диаметров (те, которые имеются в наличии), пруты больших размеров располагают снизу.

Расчет количества арматуры на фундамент

Исходные данные:

  1. материалы указаны в предыдущем пункте;
  2. длина стен ленточного фундамента — 40 м.

Требуется рассчитать массу арматуры всех диаметров для ленточного фундамента.
Рабочее горизонтальное армирование

  1. Длина: периметр здания*количество стержней в сечении + запас на нахлест при сварке прутов = 40*6+5 = 245 м.
  2. Анкеровка углов: количество стержней в сечении*количество углов*минимальная длина анкеровки (50 диаметров арматуры) = 6*4*(50*12) = 14,4 м.
  3. Масса: длина*массу одного метра = (245+14,4)*0,617 = 230,3 кг прутов диаметром 12 мм.

Конструктивное горизонтальное армирование
Длина стержней принимается в зависимости о ширины стенки ленты за вычетом защитного слоя бетона — по 2-3 см с каждой стороны. Принимаем продольные пруты 34 см.

  1. Количество стержней: периметр здания/шаг хомутов(в предыдущем пункте принято 25 см) = 40/0,25 = 160 шт.
  2. Общая длина: количество*длина одного прута = 160*0,34 = 54,4 м.
  3. Масса: 54,4*0,222 (в таблице выше не указано, но имеется в полном сортаменте) = 12,1 кг стержней диаметром 6 мм.

Конструктивное вертикальное армирование
Все как в предыдущем пункте, стержни устанавливаются длинной равной:
Высота ленточного фундамента минус 3 см*2 = 100 — 3*2 = 94 см.

  1. Количество стержней: периметр здания/шаг хомутов(в предыдущем пункте принято 25 см) = 40/0,25 = 160 шт.
  2. Общая длина: количество*длина одного прута = 160*0,94 = 150,4 м.
  3. Масса: 150,4*0,395 = 59,41 кг стержней диаметром 8 мм.

Для удобства полученные цифры можно свести в таблицу.

Назначение Диаметр Общая масса
Рабочая 12 мм 230,3 кг
Поперечная 6 мм 12,1 кг
Вертикальная 8 мм 59,41 кг

Рекомендуем прочитать:

Можно ли использовать стеклопластиковую арматуру для ленточного фундамента.

Как правильно армировать ленточный фундамент.

Расчет диаметра арматуры занимает не больше 10 минут, но позволит избежать перерасхода материала или затрат на ремонт ленточных фундаментов. Полученную в последнем пункте таблицу удобно использовать при покупке материала.

Совет! Если вам нужны строители для возведения фундамента, есть очень удобный сервис по подбору спецов от PROFI.RU. Просто заполните детали заказа, мастера сами откликнутся и вы сможете выбрать с кем сотрудничать. У каждого специалиста в системе есть рейтинг, отзывы и примеры работ, что поможет с выбором. Похоже на мини тендер. Размещение заявки БЕСПЛАТНО и ни к чему не обязывает. Работает почти во всех городах России.

Если вы являетесь мастером, то перейдите по этой ссылке, зарегистрируйтесь в системе и сможете принимать заказы.

Хорошая реклама

Читайте также

Диаметр арматуры для ленточного фундамента

Основой любого прочного здания строения является правильно устроенный фундамент. На протяжении всего срока службы постройки на него будут оказывать влияние разные внешние факторы: масса от кровли и стен здания, пучение грунта, в зимний период вес выпавшего снега. В результате фундамент может деформироваться, проседать и со временем может начать трескаться, что станет причиной разрушения всего здания.

Диаметр арматуры

Почему нарушается целостность фундамента и как это предотвратить?

Бетон, по своим свойствам, хрупкий и неэластичный материал, и при нагрузке он начинает трескаться и деформируется. На различных участках фундамента давление на него неравно, по этой причине и внутренние напряжения в нем отличаются.

В результате появляется участки с зонами сжатия и растяжения, вот на отрезках максимального растяжения на фундаменте и образуются трещины, если его армирование выполнено неправильно.

Важно! Использование арматуры необходимого сечения, усилит ленточный фундамент, и он будет способен выдержать нагрузку строения, и не произойдет его дополнительной усадки.

Внутри бетона создают стальной каркас, на который передается давление. А так как металл способен хорошо переносить давление на растяжение, бетонный фундамент легче переноси внешние воздействия.

Виды арматуры

Как основную арматуру для фундаментов применяют изделия класса А2: А 300, А3 – А400, А5 – А800, А6 – А1000. Прутья этого материала производят из прочной стали горячей прокатки, с поверхностью, покрытой специальным рифлением, благодаря которому материал прочно сцепляется с бетоном. Как дополнительную поддержку по вертикали используют стержневую гладкую арматуру горячей прокатки с маркировкой А240 класса А1.

Чаще всего основную арматуру устраивают из прутка диаметром 10-14 мм, но лучше для этой цели подойдет материал толщины, заранее просчитанной во время проектирования здания. Для очень тяжелых построек, применяют изделия до 22 мм диаметром. Сечение вспомогательной арматуры принимается в пределах 4-10 мм.

Материал разных марок бывает как рифленый, так и без каких-либо насечек, для основной арматуры подходят исключительно рифленые прутья, для вспомогательной можно использовать как рифленые, так и гладкие изделия.

Традиционно производят арматуру из прочного металла, но недавно на рынке появилась и из новейшего материала – стеклопластика. По словам профессионалов, они по прочности не хуже металла, а масса меньше кроме того этой арматуре не страшна коррозия.

Диаметр арматуры

Расчет арматуры необходимой для устройства фундамента

Учитывая рекомендации специалистов, при 40 см ширине ленты фундамента, между продольно расположенными прутьями арматурного каркаса необходимо по горизонтали расстояние 30 см и пустое пространство 5 см по обеим сторонам.

С учетом состава грунта на участке, нагрузки на фундамент и глубины траншеи, между прутьями по вертикали необходимо пространство в пределах 10-30 см.

Расчет необходимого количества арматуры

Подсчитывают общую длину стен. К примеру, у дома основание 6 м шириной, 12 м длиной и есть 6 м перегородка, общая длина (12+6)х2+6=42 м.

  1. В основном применяют 4-х стержневую систему для арматурного каркаса, значит, общую длину необходимо умножить на 4 = 168 м;
  2. Необходимо принять в расчет напуск прутов на стыках, по этой причине к общей длине материала добавляют 10-15%, в результате выходит 168+ 17=185 м длина основной арматуры, расположенной по горизонтали арматурного каркаса;
  3. После этого подсчитывают необходимое количество прутов, расположенных по вертикали и поперек фундамента. Ширина фундамента равна 35 см, и 90 см его высота. Подсчитываем сечение, которое равно 35х2+90х2=250 см, это значит, нам необходимо использовать 2,5 м прута на каждые 50 см длины фундамента;
  4. Делим общую длину наружных стен на 50 см и сколько на них необходимо таких отрезков: 12 м: 50 см, результат 24 штуки, учитываем по углам 2 дополнительных = 26 шт;
  5. Таким же образом рассчитываем, сколько потребуется по длине перегородки 6 м, результат около 10 шт;
  6. Подсчитываем общую сумму 26х2 + 10х3 = 82 шт;
  7. По расчетам на 1 отрезок в 50 см необходимо 2.5 м арматуры, рассчитываем общее количество необходимого материала: 82 шт. х 2,5 м результат = 205 м.

Во время подсчетов не забывайте, что в отдельных случаях вертикальные прутья арматуры для устойчивости слегка заглубляют в грунт, по этой причине их высоту необходимо увеличить на необходимую величину. Чтобы не путаться во множестве данных сделайте схему, указав участки, где будут все места соединений арматуры, где разместятся ее вертикальные и горизонтальные прутья.

Расчет диаметра прутьев арматуры

По требованиям СП 52-101-2003, наибольшее расстояние между проходящими параллельно нитками арматуры, не должно превышать 40 см. Между боковой частью фундамента и крайним прутом арматуры 5 см. При ширине основания здания свыше 50 см, рационально для армирования применять схему с 6 стержнями.

Расчет сечения прутьев в арматурном каркасе

Диаметр этой арматуры нужно выбирать с учетом данных таблицы:

Расположение арматурыНаименьшее сечение прутьев
Вертикальное при высоте фундамента до 80 см6 мм
Вертикальное при высоте фундамента свыше 80 см8 мм
Поперечные прутья6 мм

При возведении 1-2 этажных зданий, обычно, для поперечного и вертикального армирования применяют прутья 8 мм сечением, и этого для ленточных фундаментов небольших зданий достаточно.

Диаметр арматуры

Сечение продольных прутьев

По требованиям СНиП 52-01-2003, наименьший диаметр продольных прутьев для ленточного фундамента должен быть 0,1% от сечения ленты основания. Площадь среза фундамента подсчитать просто — высоту ленты умножают на ее ширину, к примеру, для ленты 1 м высотой и 40 см шириной, сечения составляет 4000 см2, для нее подбирают арматуру со срезом равным 0,1% от сечения ленты 4000 см2 / 1000 = 4см2.

Чтобы не высчитывать диаметр каждого прута, можно взять информацию из таблицы. Она облегчит подбор арматуры для фундамента по сечению. В таблице есть мизерные неточности в результате округления чисел, их можно не учитывать:

Сечение прута, ммТребуемый диаметр прута арматуры см2, с учетом их количества в ленте фундамента
123456789
60,280,570,851,131,411,71,982,262,54
80,51,011,512,012,513,023,524,024,53
100,791,572,363,143,934,715,506,287,07
121,132,263,394,525,656,797,929,0510,18
141,543,084,626,167,699,2310,7712,3113,85
162,014,026,038,0410,0512,0614,0716,0818,10
182,555,097,6310,1812,7215,2717,8120,3622,90
203,146,289,4212,5615,7118,8521,9925,1328,28
223,807,6011,4015,2019,0022,8126,6130,4134,21
254,919,8214,7319,6324,5429,4534,3639,2744,18

Внимание: При протяженности фундамента до 3м, наименьшее сечение продольных прутьев должно быть 10мм. Если протяженность фундамента превышает 3м, то наименьшее сечение прута 12мм. В результате мы получили минимальную площадь диаметра арматуры на срезе ленточного фундамента.

Если фундамент здания 40 см шириной, то достаточно армировать его 4 стержнями. Находим в таблице столбик с 4 стержневой арматурой, и выбираем самое удобное для ваших условий значение. В результате определяем, что для основания высотой 1 м и 40 см шириной, с армированием 4 прутками, то лучше всего подходит арматура 12мм сечением, ведь 4 стержня этого диаметра сечением 4,52 см2.

Подсчет требуемого диаметра для каркаса из 6 прутков выполняют аналогичным образом, единственное отличие в том, что данные берут из столбика для 6 стержней.

Продольную арматуру при устройстве ленточного диаметра берут только одинаковую, если у вас материал с разным сечением, то более толстые стержни располагают в нижнем ряду.

Диаметр арматуры

Цены на арматуру

Арматуру реализуют в бухтах и прутках, точные цены на материал зависят от расстояния от склада и размера партии. При подсчете необходимого для строительства количества материала, ее учитывают в метрах. Во время приобретения арматуры, ее стоимость рассчитывают в тоннах.

Для более ясного представления о стоимости материала, необходимо принимать в расчет такие показатели:

  1. Разновидность арматуры, необходимой для возведения здания (стальная, базальтовая или стеклопластиковая).
  2. Диаметр, класс и марка материала.
  3. Масса 1 погонного метра арматуры, которая измеряется в килограммах.
  4. Количество погонных метров материала в 1 тонне.
  5. Стоимость ее за 1 метр.

Чтобы точно подсчитать, во сколько вам обойдется 1 м арматуры, потребуется знать стоимость ее 1 тонны, которую делят на количество метров в 1 тонне. В среднем арматура стоит от 7 р/кг до 25 р/кг.

Диаметр арматуры

Статья была полезна?

0,00 (оценок: 0)

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


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

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



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 смАрмирование ленточного фундамента своими руками: схемы, расчет диаметра арматуры, расположение по углам и в подошве

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 такАрмирование ленточного фундамента своими руками: схемы, расчет диаметра арматуры, расположение по углам и в подошве

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 хомутыАрмирование ленточного фундамента своими руками: схемы, расчет диаметра арматуры, расположение по углам и в подошве

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 диаметрыАрмирование ленточного фундамента своими руками: схемы, расчет диаметра арматуры, расположение по углам и в подошве

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)Армирование ленточного фундамента своими руками: схемы, расчет диаметра арматуры, расположение по углам и в подошве

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 профиляАрмирование ленточного фундамента своими руками: схемы, расчет диаметра арматуры, расположение по углам и в подошве

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

Шаг установки

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

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


Шаг армирования ленточного фундамента — это расстояние между двумя продольными пруткамиАрмирование ленточного фундамента своими руками: схемы, расчет диаметра арматуры, расположение по углам и в подошве

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

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

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

Армирование углов

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


Правильная схема армирования углов: используются или сгоны — Г-образные хомуты, или продольные нитки делают длиннее на 60-70 см и загибают за уголАрмирование ленточного фундамента своими руками: схемы, расчет диаметра арматуры, расположение по углам и в подошве

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)Армирование ленточного фундамента своими руками: схемы, расчет диаметра арматуры, расположение по углам и в подошве

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 грунтовАрмирование ленточного фундамента своими руками: схемы, расчет диаметра арматуры, расположение по углам и в подошве

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 пруткаАрмирование ленточного фундамента своими руками: схемы, расчет диаметра арматуры, расположение по углам и в подошве

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 опалубкеАрмирование ленточного фундамента своими руками: схемы, расчет диаметра арматуры, расположение по углам и в подошве
  • 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 поперечнымиАрмирование ленточного фундамента своими руками: схемы, расчет диаметра арматуры, расположение по углам и в подошве
  • 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 местеАрмирование ленточного фундамента своими руками: схемы, расчет диаметра арматуры, расположение по углам и в подошве

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.

Диаметр арматуры для ленточного фундамента

Диаметр арматуры для ленточного фундамента требует обязательный расчетов под будущее строение, результат которых покажет точное достаточное сечение армированных прутьев. В данном расчете учитываются две группы предельных значений по жесткости и прочности.

Строительство зданий и сооружений начинается с проведения расчета и закладки основания. Причем продолжительность службы строения, а также его надежность и прочность в полной мере зависят от точности выполнения расчета.

Фундамент – это основа всех капитальных строений. Он служит для перераспределения на почву принимаемой нагрузки. Верхняя поверхность фундамента называется обрезом, она играет роль основания для стен, нижняя же плоскость, называемая подошвой, распределяет полученные нагрузки.

Правильный подбор прутьев арматуры

Характеристики ленточной несущей конструкции

Сегодня в сфере строительства широкое распространение получил фундамент, выполненный из железобетона. Благодаря простой технологии такой тип основания можно легко смонтировать, не используя при этом спецтехнику и грузоподъемные механизмы. Главное, правильно подобрать сечение, определить заглубление, диаметр арматуры для ленточного фундамента.

Широкое распространение основание ленточного типа получило из-за того, что его можно обустроить практически на любом типе почвы, а также благодаря большому сроку службы – около 150 лет. Эти показатели обеспечиваются качеством бетонной смеси и эффективно выполненным армированием.

Бетон, невзирая на его высокие эксплуатационные характеристики, является хрупким стройматериалом, поэтому даже при малых движениях он подвергается разрушению. Армирование предназначено для придания бетону особой пластичности и выполняется с помощью стальных прутьев. Для того чтобы улучшить сцепление с бетонной смесью основная часть поверхности прутьев выполняется ребристой.

Выбор металлических прутьев

Расчет общей нагрузки, распределяемой на основание, а также выбор диаметра арматуры осуществляется в процессе проектирования здания. Какое же сечение считается оптимальным?

В основном в строительстве применяется стальной прут диаметром 10−12 мм, но встречается и аналоги 14 сантиметров. В редких случаях при возведении легких построек на не пучинистых почвах применяют арматуру, толщина которой 8 мм.

Схема армирования

Схематическое изображение вариантов армированияСхематическое изображение вариантов армирования

Дабы придать особую прочность фундаменту необходимо укрепить обе его плоскости. С этой целью сооружают металлический каркас, состоящий из двух горизонтальных рядов металлических прутьев, и соединенных между собой вертикальными перемычками.

Горизонтальные прутья, расположенные продольно, принимают на себя основную нагрузку, а горизонтальные, расположенные поперечно, наряду с вертикальными прутьями придают основанию дополнительную прочность. На практике, достаточно использовать четыре продольных горизонтальных прута – два снизу и два сверху.

Допустимо в качестве вертикальных перемычек использовать гладкие прутья. Расстояние между соседними вертикальными перемычками должно быть одинаковым и лежит в пределах 0,3−0,8 м.

Важно знать, что расстояние между горизонтальными соседними прутьями, расположенными продольно, должно быть не менее 0,3 м, а для защиты материала от коррозии арматуру на 5 см заглубляют в бетонный раствор.

Расчет арматуры для ленточного основания

Эскиз монтажа фундамента с указанием диаметра арматурыРасчет диаметра арматуры для ленточной несущей строительной конструкции может выполнятся по следующей формуле:

Ширину ленты (см) * Высоту ленты (см) * 0.1% = необходимая площать сечения арматуры.

Пример: Ширина 100 см * Высота 50 см * 0.1% = 5 квадратных сантиметра

Если схема армирования выбрана, то приступают к расчету нужного для строительства материала. Следует определить, какое количество стального прута потребуется. Для этого к периметру новостройки прибавляют сумму длин всех стен, которые будут стоять на основании, и умножить полученный результат на указанное в схеме количество прутьев.

Когда нет возможности приобрести прутья заданной длины, и застройщик решает соединять отрезки, то выполнять это следует с метровым нахлестом. Нахлест также учитывается при выполнении расчетов.

Крайне редко можно приобрести стальной прут необходимой длины. В основном такой товар продается на вес. Для точного определения длины прута относительно веса, достаточно обратиться за помощью к справочнику, где указана таблица расчета арматуры.

Многие крупные заводы, выпускающие металлический прокат, соблюдают требования государственного стандарта, в котором указан вес одного погонного метра каждого изделия. Укажем вес арматуры в зависимости от его диаметра:

  • 8 кв. мм – 0,222 кг/м.
  • 10 кв. мм – 0,395 кг/м.
  • 12 кв. мм – 0,888 кг/м.
  • 14 кв. мм – 1,210 кг/м.

Особую значимость имеет способ соединения конструкционных составляющих. Большинство застройщиков ошибаются, считая, что конструкция станет намного крепче, а основание надежнее, если стальную арматуру соединить между собой при помощи электросварки.

Не всем застройщикам известно, что в процессе электросварки структура металла изменяется, что со временем может привести к нарушению целостности каркаса. Поэтому для фиксации стальных прутьев между собой желательно применять вязальную проволоку. Крепление арматуры осуществляется при помощи специального вязального крючка.

Необходимо помнить, что при строительстве крупного сооружения либо возведении здания на слабых, подвижных почвах горизонтальная арматура, расположенная продольно, укладывается по 3−4 прута в отдельно взятом поясе.

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

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

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

Схема армирования

Содержание статьи

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

Самая простая схема армирования ленточного фундамента. Подходит при высоте не более 60-70 см

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

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

О глубине заложения фундамента прочесть можно тут.

Для большинства ленточных фундаментов армирование выглядит именно так

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

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

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

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.

Для армирования ленточного фундамента под коттедж использовать можно любой профыиль

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

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

Шаг установки

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

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

Шаг армирования ленточного фундамента - это расстояние между двумя продольными прутками

Шаг армирования ленточного фундамента — это расстояние между двумя продольными прутками

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

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

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

Армирование углов

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

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

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

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

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

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

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

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

О выборе марки бетона для фундамента прочесть можно тут. 

Технологии сборки арматуры для ленточного фундамента

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

  • 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

    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

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

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.

Нужно ли армировать и какую арматуру используют для ленточного фундамента

11Ленточный фундамент обладает наиболее привлекательными качествами с любой точки зрения.

Он экономичен, имеет большой запас прочности, создается из относительно небольшого количества строительных материалов при ограниченных объемах работ.

Технологическая последовательность работ проста и доступна любому человеку, даже не имеющему опыта или специальной подготовки.

Единственная задача — обеспечение жесткости ленты, исключающее возможность разрушения.

Для этого применяют специальную процедуру — армирование.

Содержание статьи

Нужно ли армировать ленточный фундамент?

Основной материал, из которого делается лента — бетон. Он выдерживает высокое давление, но не обладает эластичностью и не выдерживает растяжений или изгибов.

Жесткость и неподвижность основания обеспечивает арматурный каркас, установленный внутри бетонной ленты и не позволяющий ей изменять свою конфигурацию. Он представляет собой фигуру в виде пространственной решетки, которая собирается из специальных стержней в определенном порядке.

Принцип работы каркаса прост — его конструкция повторяет несколько уменьшенную форму ленты. При появлении изгибающих нагрузок арматурные прутки, расположенные внутри, работают на растяжение и удерживают бетонную отливку от перелома.

Без них лента сломается при сезонных подвижках почвы.

2

Как работает арматура

Основные элементы каркаса — горизонтальные стержни. Они имеют увеличенную по сравнению с остальными прутками толщину, располагаются на небольшом (примерно 5 см) расстоянии от поверхностей.

Вертикальные прутки — хомуты — служат для поддержки несущих элементов и после бетона становятся практически не нужны.

При появлении растягивающих или изгибающих напряжений, стальные стержни начинают принимать их на себя, одна часть работает на сжатие, а противоположные — на растяжение. Бетон без последствий выдерживает давление, а растяжение принимают арматурные прутки, способные переносить значительные нагрузки.

Это обеспечивает целостность ленты, увеличивает ее несущую способность и долговечность.

11

Как рассчитать нагрузки на основание

Нагрузка на основание фундамента складывается из веса всей постройки.

Она включает в себя вес следующих элементов:

  • Основание.
  • Стены.
  • Перекрытия.
  • Крыша.

Кроме того, необходимо учитывать внешние воздействия — ветровые нагрузки, вес снега в зимний период и т.п. Поэтому задача определения веса должна решаться комплексно. Некоторые данные (количество снега, промерзания грунта, удельный вес материалов) можно найти в таблицах СНиП.

По площади и толщине определяется объем всех элементов постройки. Затем объем умножается на удельный вес, получая в результате вес того или иного элемента конструкции дома. Затем все полученные значения складываются, к ним прибавляется вес снега (находится в таблицах СНиП) и примерный вес мебели, домашней утвари, бытовой техники и т.п.

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ!

Процедура сложная и требует внимания и тщательности, но выполнять ее придется в любом случае.

4

Виды и размеры арматуры

Для армирования ленточного фундамента используются два вида арматуры:

  • Металлическая. Изготавливается из горячекатаного стального прутка с нанесенными ребрами, способствующими сцеплению стержня с массивом бетона.
  • Композитная. Существуют три основных вида — стеклопластиковая, углепластиковая и базальтопластиковая арматура. Этот вид появился относительно недавно, строители относятся к нему с осторожностью.

Несущие стержни имеют разные размеры — 6,8,10,12,14,16,18 мм и т.д. до 80 мм в диаметре. Композитные прутки имеют меньший диапазон размеров от 3,5 до 48 мм. Для изготовления хомутов применяют более тонкие прутки с гладкой поверхностью.

Наиболее распространена металлическая арматура, имеющая высокую прочность, обеспечивающая целостность и несущую способность фундамента. Относительный недостаток — склонность к коррозии и большой вес материала.

Композитные стержни значительно легче металлических, обходятся дешевле и не подвержены коррозии. Единственным недостатком можно считать неспособность изгибаться, что в некоторых случаях бывает необходимо.

Кроме того, соединение на сварку для них недоступно. Специалисты пока не успели составить достаточно веское мнение о композитной арматуре, она появилась не так давно, чтобы успеть собрать статистику и предметно изучить ее рабочие качества.

5

Как выбрать арматуру и какая должна использоваться

Для выбора диаметра стержней существует простая методика:

  1. Вычисляется площадь сечения бетонной ленты. Например, при ширине 0,4 и высоте 0,6 м площадь составит 0,24 м2 или 240000 мм2.
  2. Умножаем полученную площадь на 0,001. Получаем 240 мм2. Это минимальная суммарная площадь арматурных стержней.
  3. Общую площадь стержней делим на желаемое количество или площадь сечения одного прутка. Получаем сечение или количество горизонтальных стержней в каркасе. По таблицам СНиП подбираем близкий по размерам вид арматуры. В данном случае оптимальным вариантом получится 4 стержня диаметром 10 мм.

ВАЖНО!

Расчетная суммарная площадь сечения арматуры — это минимальное значение. Его можно увеличивать, но нельзя уменьшать.

На практике обычно поступают проще. При самом распространенном сечении ленты 30-40 см на 60-70 см применяют пруток диаметром 12 мм, а при больших размерах — соответственно 14 мм и более, в зависимости от условий .

6

Какой должен быть шаг

Шаг арматуры, как и другие рабочие параметры каркаса, регламентируется СНиП 52-01-2003. Обычно прутки располагают друг от друга на расстоянии, кратном диаметру. В среднем, расстояние между соседними стержнями принимается равным 23-25 диаметров.

При этом, основным критерием выбора является размер ленты, так как место размещения арматуры должно соответствовать потребностям конструкции. Оптимальный вариант — погружение прутьев каркаса на глубину около 5 см в толщу бетона.

Это позволяет надежно защитить металл от коррозии и обеспечивает ленте должную жесткость и прочность.

Шаг поперечных элементов (хомутов) не должен превышать максимального расстояния между крайними стержнями решетки. Таково требование СНиП, но на практике нередко о нем забывают, распределяя хомуты реже, чем надо.

Если при заливке никаких проблем не возникло, то при эксплуатации уменьшение числа хомутов значения не имеет. Но нагрузки от льющегося и подвижки во время затвердения способны нарушить порядок распределения арматуры, что грозит снижением прочности ленты.

7

Сколько арматуры нужно?

Для того, чтобы вычислить количество арматуры, прежде всего надо найти общую длину ленты — к периметру прибавить длину внутренних участков фундамента. Затем полученное значение надо умножить на число стержней в каркасе.

Оно находится умножением количества прутьев в одной горизонтальной решетке на число решеток по вертикали. Полученное значение покажет общее количество рабочих стержней.

Вторым этапом станет расчет числа вспомогательной арматуры, необходимой для изготовления хомутов. Общая длина ленты делится на расстояние между крайними прутками одной горизонтальной решетки.

Это покажет число хомутов. Затем надо вычислить длину периметра одного хомута и умножить ее на количество хомутов. Получится общая длина вспомогательных стержней.

Кроме того, необходимо вычислить количество угловых элементов. Общее число углов фундамента умножается на количество прутков в сечении каркаса.

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ!

Если используется особенная или специальная схема армирования, количество угловых деталей рассчитывается в соответствии с ней.

8

Общая схема армирования

Существует две основные схемы армирования ленты:

  • С четырьмя прутами. Каркас состоит из двух прутков сверху и двух снизу. Применяется при ленты менее 50 см.
  • С шестью прутами. Изготавливается две горизонтальные решетки по три прута, расположенные внутри отливки одна сверху, на 5-7 см под поверхностью бетона, другая — на такой же высоте над основанием ленты.

Выбор схемы обусловлен требованиями СНиП. Расстояние между двумя соседними прутьями не должно превышать 40 см. Если ширина основания велика и не позволяет обеспечить требование СНиП, применяют вторую схему с тремя стержнями в каждой решетке.

9

Полезное видео

В данном видео вы узнаете, какой из видов арматуры подходит для фундамента больше всего:

Заключение

— важная и ответственная процедура, без которой надежность основания оказывается под вопросом. Выбор материала и расчет конструкции лучше всего поручить специалистам, чтобы не допустить ошибок или просчетов.

Создание каркаса необходимо выполнять с максимальной тщательностью, используя только соответствующие всем нормативным требованиям материалы и технологии. От этого зависит долговечность постройки и безопасность людей, живущих в ней.

Вконтакте

Facebook

Twitter

Google+

Одноклассники

Какая нужна арматура для ленточного фундамента дома?

Простая конструкция клапана играет значительную роль в заполнении цокольного этажа здания. Прочность фундамента зависит от качественных характеристик арматурных стержней, а значит, долговечности всей конструкции. Какое армирование нужно для ленточного фундамента?

Характеристики фундамента

Строительство малоэтажных домов предполагает наличие ленточного фундамента.Такой фундамент легко построить, к тому же это наиболее экономичный вариант. Преимущество ленточной основы в том, что ее можно заливать без использования специальной строительной техники. Кроме того, такой вид фундамента способен выдерживать значительные нагрузки, что позволяет возводить несколько этажей.

Ленточные фундаменты можно разделить на:

  • монолитные;
  • сборные конструкции;
  • мелкий, пригодный для строительства конструкций из дерева и других легких материалов;
  • глубокие встраиваемые, которые используются в конструкции кирпичных домов в два или три этажа.

В зависимости от желаемого результата необходимо правильно рассчитать количество бетона, необходимого в качестве заливки фундамента, а также определить, какая арматура нужна для цоколя дома.

Выбор типа арматуры

Какая арматура используется для ленточного фундамента? На сегодняшний день наиболее популярными типами стержней являются:

  1. Стальные, диаметром не менее 5 мм для поперечных балок и 10 - для продольных.Прочность всей ленточной конструкции будет зависеть от того, какой марки арматура требуется для ленточного фундамента. Применяют стальные прутки класса А с пределом текучести 400. Визуально можно определить следующие различия марок: у A 240 гладкая поверхность, у A 300 - кольцевая, а у A 400 - «елочка». Использование стержней более низкого качества нецелесообразно.
  2. Стержни из стекловолокна устойчивы к коррозии, не обладают электропроводностью. Часто такой материал используют для построек, где важно избегать радиопомех.По прочности качественные стержни не уступают металлическим. №

Для укладки основных продольных элементов используются только стержни с ребристой поверхностью, что обеспечивает лучшее сцепление с бетоном. Гладкие стержни используются для создания боковых мостовидных протезов.

Категорически запрещается использовать в качестве арматуры следующие материалы:

  • металлические трубы;
  • Сетка-рабица;
  • металлический профиль;
  • железные кабели.

Несоблюдение требований к арматуре для ленточного фундамента может привести к проседанию основания и дальнейшему разрушению всей конструкции.

Диаметр арматуры для фундамента

Диаметр арматурной арматуры определяет последующую прочность всей конструкции. Чтобы правильно выбрать размер арматуры, следует учитывать параметры будущей конструкции. Например, максимальный диаметр при неглубоком основании и облегченной конструкции всего дома будет ненужной тратой средств. Часто используются клапаны для цоколя дома диаметром 8-12 мм, она считается оптимальной при средних нагрузках.

Какие параметры клапана следует учитывать:

  • размер поперечного сечения стального стержня должен составлять 0,1% площади основного сечения; №
  • при расчете диаметра учитывается длина фундаментной ленты и ее ширина;
  • при длине фундамента более 3 м стальные стержни диаметром 10-12 мм располагаются продольно, а в качестве поперечной арматуры достаточно 5-6 мм.

Диаметр определяется индивидуально с учетом особенностей здания - строительного материала, габаритов, этажности.

Стандартная схема армирования

Определившись с тем, какой вид армирования нужен для ленточного основания дома, нужно разобраться в его установке. Для этого существует универсальная схема армирования, которая подходит практически для любой конструкции на ленточном фундаменте.

  1. На дно ранее выкопанной траншеи кладут кирпичи высотой 5 см.
  2. Кирпичи укладываются продольно стальными прутками большого диаметра.
  3. С интервалом примерно 50 см к уложенным стержням прикрепляют горизонтальные планки меньшего диаметра.
  4. К углам образованных ячеек прикрепляют вертикальные стержни.
  5. По направлению к вертикальной арматуре прикреплены длинные стержни.

Чтобы конструкция была максимально прочной, следует соблюдать технологию, указанную в СНиП 52-01-2003.

Соединение стержней между собой может осуществляться сваркой или вязанием проволокой. Второй способ намного экономичнее, хотя по качеству не уступает классической сварке. Для его выполнения используется вязальная проволока, из которой формируются петли.В них продеваются стержни, после чего свободный край проволоки несколько раз закручивают. Значительно упрощает задачу использование специального крючка.

Усиление углов

При возведении арматурной конструкции особое внимание следует уделять усилению углов, которые составляют больший вес конструкции. Также делается усиление углов, чтобы предотвратить нежелательные трещины или растяжение конструкции.

Запрещается ставить угловые стержни перпендикулярно друг другу, их углы должны быть загнуты.Важно обеспечить перекрытие и соединить все стержни радиусными элементами. Размер нахлеста стержней, которые используются в угловой зоне, не должен превышать 25 см. В случае правильного армирования углов при заливке траншеи бетоном, армирующий контур не разрушится.

Усиление различных зон ленточного фундамента требует правильного расчета количества стальных стержней. Его нехватка может привести к необходимости закупки нужного количества материала, что грозит временной задержкой строительства.

Расчет количества задвижек

Сбор каркаса из арматуры для ленты Фундамент требует тщательного расчета количества необходимого материала. Чтобы максимально упростить задачу и не использовать сложные формулы расчета, можно просто предварительно определить периметр будущей конструкции. Затем с учетом количества рядов стальных стержней определяется количество продольных стержней.

Размер поперечной арматуры рассчитывается с учетом высоты ленты и шага между стальными стержнями.При расчете количества необходимого армирующего материала к общему количеству следует прибавить запас материала для образования стыков между стержнями.

Заливка фундамента

Определив, какой диаметр арматуры необходим для ленточного фундамента и его пучка, можно приступать к заливке самого фундамента. Раствор важно тщательно перемешать до однородной консистенции. Если у вас нет возможности сделать это самостоятельно, можно заказать готовый.

Заливку необходимо производить единовременно, периодически проталкивая раствор металлическим стержнем, чтобы избежать пустот, которые значительно ухудшат качество основания.

Сушка раствора должна производиться естественным путем в течение нескольких недель с периодическим смачиванием поверхности для предотвращения растрескивания бетона. Продолжать строительство можно только через несколько недель после заливки.

Необходимость армирования

Некоторые строители ставят под сомнение необходимость армирования ленточного основания на том основании, что качественный бетон без него имеет достаточную прочность. Однако это не так. Фундамент без дополнительного укрепления неустойчив к движениям почвы.

Усиливающий каркас используется для распределения нагрузок на фундамент, поскольку разные части дома могут иметь разный вес. Особенно такая конструкция нужна для цоколя, который будет опорой тяжелого кирпичного дома в несколько этажей.

Закупка материалов

Для закупки стройматериалов можно приступить. если окончательно определено, какая арматура нужна для ленточного фундамента. Редкие стальные стержни измеряют в погонных метрах, как при подсчете нужного количества для строительства.Продавцы рассчитывают количество в килограммах.

Для того, чтобы правильно рассчитать нужные тяжеловесные материалы, специалисты рекомендуют пользоваться таблицами ГОСТ 5781-82 или ГОСТ 2590-88, в которых указывается вес отдельного стального стержня. Цифры в обоих документах совпадают, поэтому использование того или иного ГОСТа зависит только от личного удобства.

Необходимый инструмент для работы

Если ленточное основание строится самостоятельно, могут потребоваться следующие инструменты:

  • Уровень воды, который используется при строительстве котлована, поможет выровнять стены строго по вертикали. позиция; №
  • для обвязки стальных прутьев могут потребоваться плоскогубцы и кусачки или специальный вязальный инструмент, который ускорит работу;
  • шлифовальный или шлифовальный станок, оснащенный алмазными отрезными кругами для резки стальных прутков;
  • Для сборки деревянной опалубки понадобится
га.

Каковы требования к толщине ленточного фундамента?

Существует ряд факторов, влияющих на толщину ленточного фундамента, таких как состояние потери, типы почвы и глубина фундамента. Обсуждаются требования к толщине ленточного фундамента в зависимости от условий нагрузки и глубины фундамента.

strip-foundation

Рис.1: Ленточный фундамент

Требования к толщине ленточного фундамента

Толщина ленточного фундамента, несущего легкие нагрузки

Обычно толщина ленточного фундамента равна выступу от поверхности фундамента или стены, но не должна быть меньше 150 мм.Эта минимальная толщина предназначена для того, чтобы ленточный фундамент обладал достаточной жесткостью и, следовательно, мог перекрывать слабые карманы в грунте.

Кроме того, чтобы выдерживать продольное усилие, создаваемое путем термического сжатия и расширения и движения влаги фундамента стены. Если тип почвы под фундаментом - глина, то набухание глины может быть большим и оказывать давление на фундамент. Что необходимо наложить минимальный предел на ленточный фундамент.

Толщина ленточного фундамента, выдерживающего тяжелые нагрузки

Если ленточный фундамент выдерживает большие нагрузки, то толщина фундамента определяется его прочностью, чтобы выдерживать сдвиговые и изгибающие моменты, которые могут привести к разрушению выступа фундамента.

Рисунок 2 объясняет разрушение при изгибе и сдвиге соответственно. Если арматура не заделана в ленточный фундамент, разрушение основания ленточного фундамента будет определять его толщину.

bending-shear-failure-strip-foundation

Рис.2: Разрушение ленточного фундамента при изгибе и сдвиге

Разрушения при изгибе можно избежать, если использовать бетон достаточной толщины. можно применить ступенчатый или наклонный переход заданной толщины от лицевой стороны стены к нижней ширине.

Иногда ленточный фундамент проектируется консервативно, выбирая толщину, которая предотвращает развитие напряжения на нижней стороне ленты. Такая толщина обычно равна удвоенному выступу полосы.

Тем не менее, учитывается 45-градусное распределение нагрузок у основания ленточного фундамента. И в соответствии с этим распределением нагрузки небольшое напряжение растяжения в основании фундамента допустимо, но его величина неизвестна.

Толщина глубокого и широкого ленточного фундамента

Если глубина и ширина ленточного фундамента велики, необходимо учитывать экономичное использование бетона, учитывая толщину фундамента.Это связано с тем, что можно использовать значительное количество бетона, который не способствует передаче нагрузок от стены на грунт под фундаментом.

Количество бетона, используемого при строительстве фундамента, можно уменьшить, ступенчато увеличивая выступ фундамента. Однако строительство опалубки для ступенчатого строительства будет дорогостоящим и может превысить стоимость дополнительного бетона, используемого, когда ступенчатые выступы не используются.

Что касается наклонных выступов ленточного фундамента, это улучшит экономичность фундамента, если только коэффициент уклона не превышает одну вертикальную к трем горизонтальным.

Если уклон проекции фундамента больше 1 по вертикали на 3 по горизонтали, тогда необходима опалубка, которая явно увеличивает стоимость строительства.

В случае сильно нагруженного или широкого ленточного фундамента рекомендуется проводить сравнение стоимости неармированного ленточного фундамента и армированного ленточного фундамента. Это связано с тем, что первое приведет к большей экономии в этом случае, особенно когда глубина фундамента увеличивается, чтобы достичь сдутого слоя слабой почвы.

Кроме того, стоимость бетона, используемого в случае неармированного бетона, меньше, чем стоимость бетона, используемого в случае железобетонного ленточного фундамента.Потому что последний должен соответствовать требованиям правил применения, тогда как бетон в соотношении 1: 9 может использоваться для неармированного бетонного фундамента в неагрессивном грунте.

,

Фонды

устои

Фонды

Типы фундаментов

Фундаменты мелкого заложения (иногда называемые «раздельными опорами») включают подушки («изолированные опоры»), ленточные опоры и плоты.
Фундаменты глубокие
включают сваи, свайные стены, диафрагменные стены и кессоны.


Типы фундаментов

Фундамент мелкого заложения

Фундаменты мелкого заложения - фундаменты, заложенные вблизи готовой поверхности земли; как правило, если глубина фундамента (D f ) меньше ширины основания и менее 3 м.Это не строгие правила, а просто рекомендации: в основном, если поверхностная нагрузка или другие условия поверхности влияют на несущую способность фундамента, это «неглубокий». Неглубокие фундаменты (иногда называемые «раздвижными опорами») включают подушки («изолированные опоры»), ленточные опоры и плоты.
Фундаменты мелкого заложения используются, когда поверхностные почвы достаточно прочные и жесткие, чтобы выдерживать приложенные нагрузки; они, как правило, непригодны для слабых или сильно сжимаемых почв, таких как плохо уплотненная насыпь, торф, современные озерные и аллювиальные отложения и т. д.


Фундамент мелкого заложения

Падовый фундамент

Фундаменты с подкладкой используются для поддержки отдельной точечной нагрузки, например, от несущей колонны. Они могут быть круглыми, квадратными или прямоугольными. Обычно они состоят из блока или плиты одинаковой толщины, но они могут быть ступенчатыми или изогнутыми, если требуется для распределения нагрузки от тяжелой колонны. Фундаменты с подушками обычно неглубокие, но можно использовать и глубокие фундаменты.


Фундамент мелкого заложения

Ленточный фундамент

Ленточные фундаменты используются для поддержки линии нагрузок либо из-за несущей стены, либо если линия колонн нуждается в опоре, если расположение колонн настолько близко, что отдельные опорные основания были бы неприемлемыми.


Фундамент мелкого заложения

Плотные фундаменты

Плотные фундаменты используются для распределения нагрузки от конструкции на большую площадь, обычно на всю площадь конструкции.Они используются, когда нагрузки на колонны или другие нагрузки на конструкцию близки друг к другу и отдельные фундаментные площадки могут взаимодействовать.

Плотный фундамент обычно представляет собой бетонную плиту, простирающуюся по всей загруженной площади. Он может быть усилен ребрами или балками, встроенными в фундамент.

Фундаменты на плотах имеют то преимущество, что они снижают дифференциальные осадки, поскольку бетонная плита сопротивляется дифференциальным движениям между позициями загрузки. Они часто необходимы на мягких или рыхлых грунтах с низкой несущей способностью, поскольку могут распределять нагрузки на большую площадь.


Типы фундаментов

Фундамент глубокий

Глубокие фундаменты - это фундаменты, заложенные слишком глубоко под готовой поверхностью грунта, чтобы на их несущую способность основания влияли условия поверхности, обычно это происходит на глубине> 3 м ниже уровня готовой земли. К ним относятся сваи, опоры и кессоны или компенсированные фундаменты с использованием глубоких фундаментов, а также глубокие подушечные или ленточные фундаменты. Глубокие фундаменты могут использоваться для передачи нагрузки на более глубокие и более подходящие слои на глубине, если неподходящие почвы присутствуют вблизи поверхности.

Сваи - это относительно длинные тонкие элементы, которые передают нагрузки на фундамент через слои грунта с низкой несущей способностью на более глубокие слои почвы или породы с высокой несущей способностью. Они используются, когда по экономическим соображениям, конструкционным соображениям или условиям почвы желательно передавать нагрузки на слои за пределами практической досягаемости фундаментов мелкого заложения. В дополнение к опорным конструкциям сваи также используются для анкеровки конструкций против подъемных сил и для оказания помощи конструкциям в сопротивлении боковым силам и силам опрокидывания.

Опоры - это фундаменты, способные выдерживать большие нагрузки на конструкцию, которые сооружаются на месте в глубоких выработках.

Кессоны - это форма глубокого фундамента, который сооружается над уровнем земли, а затем опускается до необходимого уровня путем выемки грунта или выемки грунта внутри кессона.

Компенсированные фундаменты - это глубокие фундаменты, в которых снятие напряжений, вызванных земляными работами, приблизительно уравновешивается приложенным напряжением, создаваемым фундаментом.Таким образом, прикладываемое чистое напряжение очень мало. Компенсированный фундамент обычно представляет собой глубокий фундамент.


Фундамент глубокий

Сваи

Свайные фундаменты можно классифицировать по
тип сваи
(разные конструкции, которые должны поддерживаться, и разные условия грунта, требуют разных типов сопротивления) и
вид конструкции
(могут использоваться разные материалы, конструкции и процессы).


Сваи

Типы свай

Сваи часто используются, потому что на достаточно малых глубинах нельзя найти адекватную несущую способность, чтобы выдержать нагрузки конструкции. Важно понимать, что сваи получают опору как от концевой опоры , так и от поверхностного трения . Пропорция несущей способности, создаваемая либо торцевым подшипником, либо поверхностным трением, зависит от условий почвы.Сваи могут использоваться для поддержки различных типов структурных нагрузок.


Типы свай

Концевые опорные сваи

Концевые несущие сваи - это сваи, которые оканчиваются твердым, относительно непроницаемым материалом, таким как скала или очень плотный песок и гравий. Они получают большую часть своей несущей способности за счет сопротивления слоя у носка сваи.


Типы свай

Сваи фрикционные

Фрикционные сваи получают большую часть своей несущей способности за счет поверхностного трения или адгезии.Это обычно происходит, когда сваи не достигают непроницаемого пласта, а забиваются на некоторое расстояние в проницаемый грунт. Их несущая способность определяется частично концевой опорой и частично поверхностным трением между заделанной поверхностью почвы и окружающей почвой.


Типы свай

Сваи редукционные

Сваи, уменьшающие осадку, обычно закладываются под центральной частью фундамента плота, чтобы уменьшить разницу в осадке до приемлемого уровня.Такие сваи укрепляют почву под плотом и помогают предотвратить перекос плота в центре.


Типы свай

Натяжные сваи

Конструкции, такие как высокие дымоходы, опоры электропередачи и причалы, могут подвергаться большим опрокидывающим моментам, поэтому часто используются сваи для противодействия возникающим подъемным силам на фундаменте. В таких случаях возникающие силы передаются на грунт по длине заделки сваи.Сила сопротивления может быть увеличена в случае буронабивных свай за счет недостаточного расширения. При проектировании натяжных свай необходимо учитывать эффект радиального сжатия сваи, так как это может привести к снижению сопротивления вала примерно на 10-20%.


Типы свай

Сваи с боковой нагрузкой

Почти все свайные фундаменты подвергаются, по крайней мере, некоторой степени горизонтальной нагрузки. Величина нагрузок по отношению к приложенной вертикальной осевой нагрузке, как правило, будет небольшой, и никаких дополнительных расчетов конструкции обычно не требуется.Однако в случае причалов и пристаней, на которые воздействуют ударные силы швартованных судов, свайных оснований для опор мостов, эстакад для мостовых кранов, высоких дымоходов и подпорных стен, горизонтальный компонент относительно велик и может оказаться критическим при проектировании. Традиционно в таких случаях сваи устанавливаются под углом к ​​вертикали, обеспечивая достаточное горизонтальное сопротивление за счет компонента осевой нагрузки сваи, действующего горизонтально. Однако способность вертикальной сваи противостоять нагрузкам, приложенным нормально к оси, хотя и значительно меньше, чем осевая способность этой сваи, может быть достаточной, чтобы избежать необходимости в таких «сгребающих» или «битых» сваях, установка которых является более дорогой. ,Поэтому при проектировании свай для восприятия боковых сил важно учитывать это.


Типы свай

Сваи в насыпи

Сваи, проходящие через слои средне- или плохо уплотненного заполнителя, будут подвержены отрицательному поверхностному трению , которое вызывает сопротивление вниз вдоль ствола сваи и, следовательно, дополнительную нагрузку на сваю. Это происходит, когда заливка затвердевает под действием собственного веса.


Сваи

Виды свайных конструкций

Вытесняемые сваи вызывают смещение почвы как в радиальном, так и в вертикальном направлении, когда вал сваи забивается или вдавливается в землю. При использовании несмещаемых свай (или сменных свай) грунт удаляется, а образовавшаяся яма, заполненная бетоном или сборной бетонной сваей, опускается в яму и заливается раствором.


Виды свайных конструкций

Сваи вытесняющие

Пески и зернистые почвы имеют тенденцию уплотняться в процессе вытеснения, тогда как глины имеют тенденцию к вспучиванию.Сами сваи смещения можно разделить на разные типы, в зависимости от того, как они построены и как они вставляются.


Сваи водоизмещающие

Полностью готовые вытесняющие сваи

Они могут быть из сборного железобетона;
армированный по всей длине (предварительно напряженный)
сочлененный (усиленный)
полый (трубчатый) профиль
или из стали различного сечения.


Сваи водоизмещающие

Забивные и забивные сваи

Этот тип сваи бывает двух форм. Первый включает в себя вбивание временной стальной трубы с закрытым концом в землю для образования пустоты в почве, которая затем заполняется бетоном, когда труба извлекается. Второй тип такой же, за исключением того, что стальная труба остается на месте, образуя прочный кожух.


Сваи водоизмещающие

Винтовые забивочные сваи

Конструкция этого типа выполняется с использованием специального шнека.Однако почва уплотняется, а не удаляется, поскольку шнек ввинчивается в землю. Шнек установлен на полой штанге, которую можно заполнить бетоном, поэтому, когда необходимая глубина будет достигнута, бетон может быть закачан вниз по штоку, и шнек будет медленно отвинчиваться, оставляя сваю на месте.


Сваи водоизмещающие

Способы установки

Сваи смещения забиваются или вдавливаются в грунт.Можно использовать несколько различных методов.


Способы установки

Падение веса

Падающий груз или ударный молот - наиболее часто используемый метод установки вытесняющих свай. Вес примерно в два раза меньше веса сваи поднимается на подходящее расстояние в направляющей и отпускается, чтобы ударить по головке сваи. При забивке полой трубы сваи вес обычно воздействует на пробку в нижней части сваи, таким образом уменьшая любые избыточные напряжения по длине трубы во время вставки.

Вариантами простого отбойного молотка являются перфораторы одностороннего и двустороннего действия . Они приводятся в движение паром, сжатым воздухом или гидравлически. В молоте одностороннего действия вес поднимается сжатым воздухом (или другими средствами), который затем выпускается, и весу позволяют упасть. Это может происходить до 60 раз в минуту. Молоток двустороннего действия такой же, за исключением того, что сжатый воздух также используется при движении молота вниз. Однако этот тип молота не всегда подходит для забивки бетонных свай.Хотя бетон может выдерживать сжимающие напряжения, создаваемые молотком, ударная волна, создаваемая каждым ударом молота, может создавать высокие растягивающие напряжения в бетоне при возврате. Это может привести к разрушению бетона. Вот почему бетонные сваи часто подвергаются предварительному напряжению.


Способы установки

Дизельный молот

Быстрые контролируемые взрывы можно производить от дизельного молота. Взрывы поднимают таран, который используется для забивания сваи в землю.Хотя вес поршня меньше, чем вес, используемый в отбойном молотке, повышенная частота ударов может компенсировать эту неэффективность. Этот тип молота наиболее подходит для забивки свай через несвязные зернистые грунты, где большая часть сопротивления приходится на торцевую опору.


Способы установки

Вибрационные методы забивки свай

Вибрационные методы могут оказаться очень эффективными при забивании свай через несвязные зернистые грунты.Вибрация сваи возбуждает зерна грунта, прилегающие к свае, делая грунт почти свободным, что значительно снижает трение вдоль вала сваи. Вибрация может создаваться электрически (или гидравлически) вращающимися в противоположном направлении эксцентриками, прикрепленными к головке сваи, обычно действующими с частотой около 20-40 Гц. Если эту частоту увеличить примерно до 100 Гц, это может создать продольный резонанс в свае, и скорость проникновения может достигать 20 м / мин в умеренно плотных зернистых грунтах.Однако большая энергия, возникающая в результате вибрации, может повредить оборудование, распространение шума и вибрации также может привести к заселению близлежащих зданий.


Способы установки

Методы установки домкратом

Домкратные сваи чаще всего используются для опор существующих конструкций. Выкапывая грунт под конструкцией, можно вставить короткие куски сваи и вдавить их в землю, используя в качестве реакции нижнюю часть существующей конструкции.


Виды свайных конструкций

Несвижные сваи

В случае сваи без смещения почва удаляется, а образовавшаяся яма заполняется бетоном или, иногда, сборная бетонная свая опускается в яму и заливается раствором. Глины особенно подходят для этого типа образования свай, поскольку в глинах требуется только стенка скважины. опора близко к поверхности земли. При бурении более неустойчивого грунта, такого как гравий, может потребоваться какая-либо форма обсадной трубы или опоры, например, бентонитовая суспензия.В качестве альтернативы, раствор или бетон можно вводить из шнека, вращающего гранулированный грунт. Таким образом, существует четыре типа несмещаемых свай.

Этот метод строительства создает неравномерную поверхность раздела между стволом сваи и окружающей почвой, что обеспечивает хорошее сопротивление поверхностному трению при последующей нагрузке.


Сваи невымещаемые

Буронабивные сваи малого диаметра

Они обычно имеют диаметр 600 мм или меньше и обычно изготавливаются с использованием штатива.Оборудование состоит из треноги, лебедки и троса для управления различными инструментами. Основные инструменты показаны на этой диаграмме.

В зернистых почвах основной инструмент состоит из тяжелой цилиндрической оболочки с режущей кромкой и откидной заслонкой внизу. Для проведения раскопок этого типа необходима вода. При перемещении корпуса вверх и вниз на дне скважины происходит разжижение грунта (поскольку под корпусом создается низкое давление, поскольку разжиженный грунт быстро перемещается вверх), и он течет в корпус и может быть поднят на лебедку. поверхность и опрокинулась.При просверливании зернистого грунта существует опасность чрезмерного разрыхления материала по бокам отверстия. Чтобы предотвратить это, необходимо продвинуть временную обсадную колонну, вбивая ее в землю.

В связных грунтах скважину продвигают путем многократного опускания инструмента крестообразного сечения с цилиндрической режущей кромкой в ​​грунт и последующего подъема его на поверхность вместе с грунтовым грузом. Оказавшись на поверхности, глина, которая прилипает к крестообразным лезвиям, разделяется на пары.


Сваи невымещаемые

Буронабивные сваи большого диаметра

Большие скважины диаметром от 750 мм до 3 м (с 7-метровыми нижними развертками) возможны при использовании роторного бурового оборудования. Шнековая установка обычно устанавливается на кран или грузовик.

Спиральный или ковшовый шнек, показанный на этой схеме, прикреплен к валу, известному как штанга Келли (телескопический элемент квадратного сечения, приводимый в движение горизонтальным вращателем).При использовании этой техники возможна глубина до 70 метров. Использование бентонитовой суспензии в сочетании с бурением ковшовым шнеком может устранить некоторые трудности, связанные с бурением мягких илов и глин, а также сыпучих зернистых грунтов без постоянной поддержки обсадными трубами. Одно из преимуществ этого метода - потенциал до

.

Демистификация обучения с подкреплением: исследование против эксплуатации в сеттинге многоруких бандитов. | Мохаммад Ашраф

Эпизод 5, демистификация дилеммы разведки и эксплуатации, жадность, ε-жадность и алгоритмы UCB в сеттинге многоруких бандитов.

Mohammad Ashraf

Разведка и эксплуатация

Принятие решений в режиме онлайн включает фундаментальный выбор; исследование, когда мы собираем больше информации, которая может привести нас к более правильным решениям в будущем или эксплуатации, где мы принимаем лучшее решение с учетом текущей информации.

Это происходит потому, что мы учимся в режиме онлайн. В условиях обучения с подкреплением никто не дает нам некоторого пакета данных, как при обучении с учителем. Мы собираем данные по мере продвижения, и действия, которые мы предпринимаем, влияют на данные, которые мы видим, поэтому иногда стоит предпринять различные действия для получения новых данных.

Задача k-arm Bandit

Рассмотрим следующую задачу обучения. Вы неоднократно сталкиваетесь с выбором из k различных вариантов или действий.После каждого выбора вы получаете числовую награду, выбранную из стационарного распределения вероятностей, которое зависит от выбранного вами действия. Ваша цель - максимизировать ожидаемую общую награду за некоторый период времени, например, выбор 1000 действий или временных шагов.

Это первоначальная форма задачи о бандите k , названная так по аналогии с игровым автоматом, за исключением того, что она имеет рычаги k вместо одного. Выбор каждого действия похож на нажатие одного из рычагов игрового автомата, а награды - это выплаты за выигрыш джекпота.Посредством повторяющегося выбора действий вы должны максимизировать свой выигрыш, сосредоточив свои действия на лучших рычагах.

Каждое из действий k имеет ожидаемую или среднюю награду при условии, что это действие выбрано; назовем это ценностью этого действия. Мы обозначаем действие, выбранное на временном шаге t , как At , а соответствующее вознаграждение - как Rt. Тогда значение произвольного действия a , обозначенное q * (a) , является ожидаемой наградой, учитывая, что выбрано a :

Если бы мы знали значение каждого действия, то было бы тривиально Решите проблему с бандитом k : вы всегда выбираете действие с наибольшей ценностью.Мы предполагаем, что мы не знаем наверняка значения действий, хотя у нас могут быть оценки. Мы обозначаем оценочное значение действия a на временном шаге t как Qt (a). Нам бы хотелось, чтобы значение Qt (a) и было близко к q * (a).

Если вы ведете оценки значений действий, то на любом временном шаге существует по крайней мере одно действие, оценочное значение которого является наибольшим. Мы называем это жадными действиями . Когда вы выбираете одно из этих действий, мы говорим, что вы используете свои текущие знания о значениях действий.Если вместо этого вы выбираете одно из нежадных действий, мы говорим, что вы изучаете, потому что это позволяет вам улучшить вашу оценку ценности нежадных действий. Эксплуатация - это то, что нужно сделать, чтобы максимизировать ожидаемую награду на одном этапе, но исследование может принести большую общую награду в долгосрочной перспективе, так что мы должны делать, чтобы решить эту дилемму?

Сначала мы начнем с рассмотрения методов оценки значений действий и использования оценок для принятия решений о выборе действий, которые мы все вместе называем методами значения действия.Напомним, что истинное значение действия - - это средняя награда при выборе этого действия. Один естественный способ оценить это - усреднить фактически полученные вознаграждения:

Если знаменатель равен нулю, то вместо этого мы определяем Qt (a) как некоторое значение по умолчанию, например 0. Поскольку знаменатель стремится к бесконечности, закон больших чисел, Qt (a) сходится к q * (a) . Мы называем это методом выборочного среднего для оценки ценности действий, потому что каждая оценка представляет собой среднее значение выборки соответствующих наград.Конечно, это всего лишь один способ оценить ценность действий, и не обязательно лучший.

Сожаление

Вместо того, чтобы учитывать размер полученного вознаграждения, мы можем задать вопрос, насколько мы сделали хуже, чем лучшее, что мы могли сделать? Оптимальное значение В * - лучшее, что мы могли бы сделать, если бы знали, какая машина принесла больше всего:

Жалко, насколько мы далеки от В * , это потеря возможности для одного шага в ожидание,

Общее сожаление - это общие потери возможностей за все временные шаги,

Мы хотим максимизировать совокупное вознаграждение, что означает, что мы хотим минимизировать общее сожаление.Полезно думать о сожалении, потому что оно помогает нам понять, насколько хорошо может работать алгоритм. Мы хотим найти алгоритмы, сводящие к нулю каждый шаг сожаления.

Мы можем сформулировать сожаление по-другому. Считайте, что Nt (a) - количество - это ожидаемое количество раз, которое мы выбрали действие a . Габарит Δa - это разница в значении между действием a и оптимальным действием a * ,

Теперь мы можем выразить сожаление в зависимости от пробелов и подсчетов,

Если мы подсчитываем, сколько мы потеряли каждый раз, когда мы выбираем действие a , это то же самое, что подсчитывать, сколько раз мы выбирали это действие, и умножать его на то, сколько мы теряли каждый раз, когда выбирали это действие.

Каждый раз, когда болтание огромно, то есть какая-то машина действительно ужасна, нам нужно убедиться, что мы потянули эту руку очень несколько раз, тогда как если есть другая машина, у которой есть маленькая болтовня, теперь мы хотим тянуть эту руку больше и больше. Хороший алгоритм гарантирует малые подсчеты для больших болтовни. Проблема в том, что габариты неизвестны, поскольку мы не знаем V * .

Жадный алгоритм

Рис. 1 любезно предоставлен Дэвидом Сильвером

На этом рисунке показано общее сожаление как функция временных шагов и различных алгоритмов выбора действий.Первый и на самом деле самый простой - выбрать одно из действий с наибольшей оценочной стоимостью, то есть одно из жадных действий. Жадное действие - это действие, оценочная ценность которого является наибольшей. Если имеется более одного жадного действия, то выбор из них производится произвольным образом, возможно, случайным образом. Мы запишем этот жадный метод выбора действия как,

, где argmax обозначает действие a , для которого следующее выражение максимизировано.Жадный выбор действий всегда использует текущие знания для получения максимальной немедленной награды; он вообще не тратит времени на выборку явно неполноценных действий, чтобы увидеть, действительно ли они могут быть лучше. Такой жадный может навсегда заблокировать неоптимальное действие, в результате чего общее сожаление будет линейным по временным шагам.

Значения начального действия также можно использовать как простой способ стимулировать исследование. Это называется «жадный с оптимистичной инициализацией» . Предположим, что вместо того, чтобы устанавливать начальное значение действия равным нулю, мы устанавливаем их вместо этого на +5, учитывая, что среднее значение всех действий, например, равно 0, таким образом, первоначальная оценка +5 является широко оптимистичной.Мы будем предполагать, что все действительно хорошо, пока не будет доказано обратное.

Этот оптимизм поощряет жадный метод исследования. Какие бы действия ни были выбраны изначально, вознаграждение меньше начальных оценок; агент переключается на другие действия, «разочаровавшись» полученным вознаграждением. В результате все действия выполняются несколько раз, прежде чем оценки значений сходятся. Система выполняет изрядное количество исследований, даже если постоянно выбираются жадные действия.Это простой прием, который может быть весьма эффективным для стационарных задач, то есть для задач, в которых вероятности вознаграждения не меняются со временем. Но этот метод далеко не всегда полезен для поощрения исследований.

Этот метод не поможет, если задача изменится, и возникнет потребность в исследовании. Любой метод, который каким-либо образом фокусируется на начальных условиях, вряд ли поможет в общем нестационарном случае. Начало времени происходит только один раз, поэтому нам не следует слишком зацикливаться на нем.

Другая проблема этого метода заключается в том, что несколько неудачных образцов могут навсегда заблокировать оптимальные действия. Предположим, я начал думать, что действие a1 является лучшим. Пробовала, не повезло. Пробую еще раз, не повезло. Теперь я могу заблокировать это действие навсегда, потому что я мог бы попробовать другое действие a2 , и оно оказалось лучше, и я никогда больше не исследую a1 . Так что каждый раз мы несем сожаление.

ε-greey Алгоритм

Простая альтернатива жадному выбору действий - большую часть времени вести себя жадно, но время от времени, скажем, с небольшой вероятностью ε, вместо этого выбирать случайным образом из всех действия с равной вероятностью, независимо от оценок ценности действия.Преимущество этого метода состоит в том, что в пределе, когда количество шагов увеличивается, каждое действие будет дискретизировано бесконечное количество раз, что гарантирует, что все Qt (a) сходятся к q * (a) .

ε-жадный алгоритм продолжает исследовать бесконечно, с вероятностью 1- ε выбрать лучшее действие, с вероятностью ε выбрать случайное действие. Каждый раз, когда мы исследуем случайным образом, мы, скорее всего, сделаем несколько ошибок и не потянем лучшую руку, поэтому каждый раз испытываем сожаление.ε-жадный имеет линейное полное сожаление.

Чтобы оценить относительную эффективность жадных и ε-жадных алгоритмов, мы численно сравниваем их на наборе тестовых задач. Это набор из 2000 случайно сгенерированных задач с k бандитами с k = 10. Для каждой задачи с бандитами, такой как показанная на рисунке,

Значения действий, q * (a) , a = 1,…., 10 были выбраны в соответствии с нормальным распределением со средним 0 и дисперсией 1.Затем, когда метод обучения, примененный к этой проблеме, выбрал действие В на временном шаге t , фактическое вознаграждение, Rt , было выбрано из нормального распределения со средним значением q * (At) и дисперсией 1. Эти распределения показаны на рисунке серым цветом. Мы называем этот набор тестовых заданий 10-вооруженным стендом.

Для любого метода обучения мы можем измерить его производительность и поведение по мере того, как он улучшается с опытом более 1000 временных шагов при применении к одной из проблем бандитов.Это составляет один заход. Повторяя это для 2000 независимых прогонов, каждое с другой проблемой бандита, мы получаем меры среднего поведения алгоритма обучения.

На этом графике сравнивается жадный метод с двумя ε-жадными методами (ε = 0,01 и ε = 0,1) на 10-стороннем испытательном стенде. Все методы сформировали свои оценки ценности действий с использованием упомянутой выше методики выборочного среднего. Жадный метод улучшился немного быстрее, чем другие методы в самом начале, но затем выровнялся на более низком уровне.Жадный метод в конечном итоге работал значительно хуже, потому что он часто зависал, выполняя неоптимальные действия.

ε-жадные методы в конечном итоге показали лучшие результаты, потому что они продолжали исследовать и увеличивать свои шансы на распознавание наилучшего действия. Метод ε = 0,1 исследовал больше и обычно находил оптимальное действие раньше, но он никогда не выбирал это действие более чем в 91% случаев. Метод с ε = 0,01 улучшался медленнее, но в конечном итоге будет работать лучше, чем метод ε = 0.1 способ.

Также можно уменьшить ε с течением времени и выбрать график уменьшения значения ε, чтобы попытаться получить лучшее из обоих миров. Распадающаяся ε-жадность имеет логарифмическую асимптотику полного сожаления.

Преимущество ε-жадных методов перед жадными зависит от задачи. Предположим, что дисперсия вознаграждения была больше, скажем, 10 вместо 1. При более шумном вознаграждении требуется больше исследований, чтобы найти оптимальное действие, и ε-жадные методы должны работать даже лучше, чем жадные методы.С другой стороны, если бы дисперсия вознаграждения была равна нулю, то жадный метод знал бы истинную ценность каждого действия после его однократной попытки.

Предположим, что бандитская задача была нестационарной, то есть истинные значения действий менялись с течением времени. В этом случае необходимо исследование даже в детерминированном случае, чтобы убедиться, что одно из нежадных действий не изменилось и не стало лучше, чем жадное. Нестационарность чаще всего встречается в обучении с подкреплением.

Даже если основная задача является стационарной и детерминированной, агент сталкивается с набором бандитских задач по принятию решений, каждая из которых меняется со временем по мере обучения и изменения политики принятия решений агентом.

Нижняя граница

Существует нижняя граница сожаления, т.е. ни один алгоритм не может работать лучше, чем определенная нижняя граница. Это означает, что существует нижняя граница того, насколько хорошо мы можем сожалеть. мы хотим приближать наши алгоритмы к этой нижней границе.Эта нижняя граница является логарифмической по количеству шагов по времени, как и убывающий ε-жадный алгоритм.

В задаче бандита производительность любого алгоритма определяется сходством между оптимальной рукой и другими руками. Легкая проблема бандита - это когда одна рука явно хороша, а другая явно плохая. Вы просто попробуете эту руку один раз и дадите вам хороший номер, вы попробуете другую руку один раз, и она даст вам плохой номер, тогда все будет готово.

Проблема жесткого бандита - это то, в чем, например, первая рука является лучшей, мы этого еще не знаем.Пробуем каждую доступную руку. Первая рука иногда лучше, чем другие, а иногда и плохо. На них много шума, и разобраться в них действительно сложно. Мы делаем много ошибок, и нужно очень много времени, чтобы понять, что первая рука намного лучше остальных. Это случай нестационарности, как мы упоминали ранее.

Таким образом, у сложных проблем есть похожие на вид руки с разными средствами. Мы можем описать это формально с точки зрения болтовни между ними и того, насколько похожи их распределения, используя метод расхождения KL, который является мерой того, насколько одно распределение вероятностей отличается от другого эталонного распределения вероятностей.

Формально, это теорема, которая утверждает,

Теорема (Лай и Роббинс): Асимптотическое полное сожаление как минимум логарифмическое по количеству шагов.

Это означает, что мы никогда не сможем добиться большего, чем эта нижняя граница с точки зрения временных шагов. Это говорит нам о том, что чем больше будут разные руки, тем больше будет сожаления.

Оптимизм перед лицом неопределенности

Представьте, что есть 3 разных руки. Существует распределение вероятностей по значению действия для каждой руки.Может быть, мы много раз пробовали зеленый, поэтому у нас есть довольно хорошее представление о том, что означает это действие. Возможно, мы пробовали синий пару раз, но не совсем уверены в среднем значении, а красный находится посередине. Вопрос в том, какую руку выбрать следующей?

Оптимизм перед лицом принципа неопределенности говорит: не выбирайте тот, который вы в настоящее время считаете лучшим. Сделайте то, что имеет наибольший потенциал, чтобы стать лучшим. Синее действие имеет наибольший потенциал иметь более высокое среднее значение.Так что мы должны попробовать и сузить распределение. По мере того, как мы сужаем распределения, мы начинаем становиться все более и более уверенными в том, что на самом деле является лучшим действием, пока не выберем то, которое имеет максимальное среднее значение.

Так что это способ уменьшить нашу неуверенность и в то же время попробовать то, что имеет наибольший потенциал для успеха.

Верхняя граница уверенности (UCB)

Исследование необходимо, потому что всегда существует неопределенность в отношении точности оценок ценности действия.Жадные действия - это те, которые смотрят в настоящее время, но некоторые другие действия могут быть лучше. ε-жадный выбор действия вынуждает пробовать нежадные действия, но без разбора, не отдавая предпочтения тем, которые почти жадны или особенно неуверенны.

Было бы лучше выбирать среди нежадных действий в соответствии с их потенциалом для фактической оптимальности, принимая во внимание как их оценки максимальными, так и неопределенности в этих оценках.

Мы не просто пытаемся оценить среднее значение действия, мы собираемся оценить некоторую верхнюю достоверность Ut (a) того, что, по нашему мнению, может быть среднее значение. Думайте об этом как о хвосте приведенного выше распределения. Мы собираемся оценить некоторое дополнение, некоторый бонус, который характеризует, насколько велик хвост распределения.

Вы можете думать о Ut (a) как о высокой степени уверенности в том, какой может быть ценность действия. Затем мы выберем действие с наивысшим верхним значением достоверности.

Это зависит от Nt (a) , то есть количества раз, когда было выбрано действие. Маленький Nt (a) означает, что большее значение будет Ut (a) (расчетное значение не определено). Чем больше Nt (a) , тем меньше будет Ut (a) (расчетное значение является точным). Мы будем добавлять все меньше и меньше бонусов к действиям, которые мы пробовали больше, потому что мы становимся все более и более уверенными в том, что означает это действие. В конце концов, мы просто используем среднее значение.

Выбираем действие максимизирующее UCB.Здесь максимизация превышает ценность действия, добавленную к верхней достоверности этого действия. Это помогает нам систематически осматривать пространство действия и выяснять, какое из этих действий дает нам наилучшие результаты.

Итак, как рассчитать верхнюю доверительную границу действия? Здесь мы не будем делать никаких предположений о распределении действий.

Теорема (неравенство Хёффдинга):

По сути, она говорит нам, что если у нас есть какие-то случайные величины, мы отбираем их между [0, 1], мы продолжаем отбирать эти значения X снова и снова, мы берем эмпирический среднее значение всех наших выборок, какова вероятность того, что мы действительно ошибаемся в нашей оценке этого эмпирического среднего значения как минимум на или .

Это верно для любого распределения, когда награды ограничены между [0,1]. Мы применим неравенство Хёффдинга к вознаграждениям бандита при условии выбора действия a,

Это говорит о том, какова вероятность того, что мы ошибаемся в нашей оценке Q более чем на Ut (a) . Мы собираемся использовать это, чтобы найти значения Ut (a) и установить для них соответствующие значения, чтобы гарантировать, что эта вероятность находится, скажем, в пределах 95%.

Мы собираемся найти Ut (a),

, и это дает нам это верхнее значение достоверности. Что в этом хорошего, так это то, что нам не нужно ничего знать о болтовнях, нам не нужно ничего знать о наградах, кроме того, что они ограничены. У этого термина есть все необходимые нам свойства. Счетчик находится в знаменателе, то есть по мере того, как мы выбираем все больше и больше, этот бонусный член будет приближаться к нулю, а для действий, которые мы не пробовали очень часто, у нас будет очень большой бонусный член.

Теперь мы хотим выбрать расписание. Мы хотим гарантировать, что мы выберем оптимальное действие по мере продолжения, мы хотим, чтобы это асимптотическое сожаление было логарифмическим по временным шагам. Поэтому мы добавляем расписание к нашим значениям P по мере того, как получаем больше наград, например мы могли бы установить P равным t в степени -4. Используя правило логарифмической мощности, «Логарифм показателя степени x, возведенный в степень y, равен y, умноженному на логарифм x» ,

, мы получаем следующее уравнение:

Таким образом, мы гарантируем, что выбираем оптимальный действие при т → .

UCB1

Это приводит к алгоритму UCB1 , который является довольно эффективным алгоритмом в настройке k -вооруженный бандит.

На каждом шаге мы оцениваем значения Q , используя метод выборочного среднего, а затем добавляем бонусный член, который зависит только от количества временных шагов t и количества раз, которое мы выбирали это действие, Nt (a) ,

Это очень похоже на нижнюю границу, за исключением того, что у нас нет термина KL, потому что нет никаких предположений о распределении вероятностей.

Сводка

  • Жадный с оптимистической инициализацией : мы инициализируем значения действий до очень оптимистичного значения и предполагаем, что все хорошо, пока не будет доказано обратное. В конце концов, мы подавляем каждое значение действия до его реалистичного значения.
  • Случайное исследование : ε-жадный алгоритм работает хорошо, если мы настроим его правильно. Сложность в том, что, если мы ошибаемся, может быть трудно в конце концов перейти к оптимальному действию.
  • Оптимизм перед лицом неопределенности : Мы оцениваем, насколько мы не знаем о ценности действия, и используем это, чтобы направлять нас к действиям, которые имеют наибольший потенциал, чтобы быть хорошими. Это небезопасное исследование. В промышленности исследователи и инженеры не используют этот подход, поскольку он небезопасен.
  • UCB : Часто этот алгоритм работает лучше, чем ε-жадный, но его труднее распространить за пределы бандитов на более общую настройку обучения с подкреплением.При использовании аппроксимации функции выбор действия UCB обычно нецелесообразен. UCB, не зная о проблеме, на самом деле систематически работает очень хорошо.

Убедитесь, что вы оставили ответ , , выражающий свои мысли, и поставьте моему блогу подписчиков , если вам понравился этот пост и вы хотите увидеть больше!

Предыдущие серии

Ссылки

Введение Ричарда Саттона в обучение с подкреплением

.