Перехлест арматуры сколько диаметров: таблицы размеров стыковки всех диаметров по СНиП, правила соединения перехлеста

Содержание

таблицы размеров стыковки всех диаметров по СНиП, правила соединения перехлеста

Армирование – ответственная часть устройства всех монолитных конструкций, от которого зависит долговечного и надежного будущего строения. Процесс заключается в создании каркаса из металлических стержней. Он размещается в опалубку и заливается бетоном. Чтобы создать этот каркас, прибегают к вязке или сварочным работам. При этом большую роль при вязке играет правильно рассчитанный нахлест для арматуры. Если он недостаточный, то соединение окажется недостаточно прочным, а это сказывается на эксплуатационных характеристиках. Поэтому важно разобраться, какой именно делать нахлест при вязке.

Нахлест арматуры при вязке

Виды соединений

Существует два основных метода крепления арматуры, согласно строительным нормам и правилам (СНиП), а именно пункту 8.3.26 СП 52-101-2003. В нем прописано, что соединение стержней может выполняться следующими типами стыковки:

  1. Стыковка прутьев арматуры без сварки, внахлест.
    • внахлест с использованием деталей с загибами на концах (петли, лапки, крюки), для гладких прутьев используются исключительно петли и крючки;
    • внахлест с прямыми концами арматурных прутьев периодического профиля;
    • внахлест с прямыми концами арматурных прутьев с фиксацией поперечного типа.
  2. Механическое и сварное соединение.
    • при использовании сварочного аппарата;
    • с помощью профессионального механического агрегата.

Виды соединений арматуры
Требования СНиП указывают на то, что бетонное основание нуждается в установке минимум двух неразрывных каркасов из арматуры. Их делают посредством фиксации стержней внахлест. Для частного домостроения подобный способ используется чаще всего. Это связано с тем, что он доступный и дешевый. Созданием каркаса может заняться даже новичок, так как нужны сами прутья и мягкая вязальная проволока. Не нужно быть сварщиком и иметь дорогостоящее оборудование. А в промышленном производстве чаще всего встречается метод сварки.

Обратите внимание! Пункт 8.3.27 гласит, что соединения арматуры внахлест без применения сварки, используется для стержней, рабочее сечение которых не превышает 40 мм. Места с максимальной нагрузкой, не должны фиксироваться внахлест вязкой или сваркой.

Соединение прутьев методом сварки

Нахлест стержней методом сварки используется исключительно с арматурой марки А400С и А500С. Только эти марки считаются свариваемыми. Это сказывается и на стоимости изделий, которая выше обычных. Одним из распространенных классов является класс А400. Но сращивание изделий ими недопустимо. Нагреваясь, материал становится менее прочным и теряет свою устойчивость к коррозии.

Соединение прутьев методом сварки

В местах, где есть перехлест арматуры, сваривание запрещается, несмотря на класс стержней. Почему? Если верить зарубежным источникам, то есть большая вероятность разрыва места соединения, если на него будут воздействовать большие нагрузки. Что касается российских правил, то мнение следующее: использовать дуговую электросварку для стыковки разрешается, если размер диаметров не будет превышать 25 мм.

Важно! Длина сварочного шва напрямую зависит от класса арматурного прута и его диаметра. Для работы используют электроды, сечение которых от 4 до 5 мм. Требования, регламентированные в ГОСТах 14098 и 10922, сообщают, что делать нахлест методом сварки можно длиной меньше 10 диаметров арматурных прутьев, используемых для работ.

Стыковка арматуры методом вязки

Это самый простой способ обеспечить надежную конструкцию из арматурных прутьев. Для этой работы используется самый популярный класс стержней, а именно, А400 AIII. Соединение арматуры внахлест без сварки выполняется посредством вязальной проволоки. Для этого два прутка приставляются друг к другу и обвязываются в нескольких местах проволокой. Как говорилось выше, согласно СНиП, есть 3 варианта фиксации арматурных прутьев вязкой. Фиксация прямыми концами периодического профиля, фиксация с прямыми концами поперечного типа, а также пользуясь деталями с загибами на концах.
Стыковка арматуры внахлест проволокой

Выполнять соединение прутьев арматуры внахлест абы как нельзя. Существует ряд требований к этим соединениям, чтобы они не стали слабым местом всей конструкции. И дело не только в длине нахлеста, но и других моментах.

Важные нюансы и требования для соединения вязкой

Хоть процесс соединения прутьев с использованием проволоки проще, чем их соединение сварочным аппаратом, назвать его простым нельзя. Как любая работа, процесс требует четкого соблюдения правил и рекомендаций. Только тогда можно сказать, что армирование монолитной конструкции выполнено правильно. Занимаясь соединением арматуры с нахлестом методом вязки, следует обращать внимание на такие параметры:

  • длина накладки прута;
  • местонахождение места соединения в конструкции и его особенности;
  • как перехлесты расположены один к другому.

расположение нахлестов в теле бетона

Мы упоминали, что размешать арматурный стык, сделанный внахлест, на участке с самой высокой степенью нагрузки и напряжения нельзя. К этим участкам относятся и углы здания. Получается, что нужно правильно рассчитать места соединений. Их расположение должно приходиться на участки железобетонной конструкции, где нагрузка не оказывается, или же она минимальная. А что делать, если технически соблюсти это требование невозможно? В таком случае размер нахлеста прутьев зависит от того, сколько диаметров имеет арматура. Формула следующая: размер соединения равен 90 диаметров используемых прутьев. Например, если используется арматура Ø20 мм, то размер нахлеста на участке с высокой нагрузкой составляет 1800 мм.

Однако техническими нормами четко регламентированы размеры подобных соединений. Нахлест зависит не только от диаметра прутьев, но и от других критериев:

  • класс используемой для работы арматуры;
  • какой марки бетон, используемый для заливки бетона;
  • для чего используется железобетонное основание;
  • степень оказываемой нагрузки.

Нахлест при разных условиях

Так какой же нахлест арматуры при вязке? Какие есть точные данные? Начнем с рассмотрения примеров. Первый фактор, от которого зависит нахлест – это диаметр прутьев. Наблюдается следующая закономерность: чем больше диаметр используемой арматуры, тем больше становится нахлест. Например, если используется арматура, диаметром 6 мм, то рекомендуемый нахлест составляет 250 мм. Это не означает, что для прутьев сечением в 10 мм он будет такой же. Обычно, используется 30-40 кратноя величина сечения арматуры.

Соединение арматуры в балке вязкой

Пример стыковки арматуры 25 диаметра в балке, при помощи вязки. Величина перехлеста 40d=1000 мм.

Итак, чтобы упростить задачу, используем специальную таблицу, где указан, какой нахлест используется для прутьев разного диаметра.

Диаметр используемой арматуры А400 (мм)Количество диаметровПредполагаемый нахлест (мм)
1030300
1231,6380
1630480
1832,2580
2230,9680
2530,4760
2830,7860
3230960
3630,31090
40381580

С этими данными каждый сможет выполнить работу правильно. Но есть еще одна таблица, указывающая на нахлест при использовании сжатого бетона. Он зависит от класса используемого бетона. При этом чем выше класс, тем разбежка стыков арматуры меньше.

Сечение арматуры А400, которая используется для работы (мм)Длина нахлеста, в зависимости от марки бетона (мм)
В20 (М250)В25 (М350)В30 (М400)В35 (М450)
10355305280250
12430365355295
16570490455395
18640550500445
22785670560545
25890765695615
28995855780690
321140975890790
36142012201155985

Что касается растянутой зоны бетона, то в отличие от сжатой зоны, нахлест будет еще больше. Как и в предыдущем случае, с увеличением марки раствора длина уменьшается.

Сечение арматуры А400, которая используется для работы (мм)Длина нахлеста, в зависимости от марки бетона (мм)
В20 (М250)В25 (М350)В30 (М400)В35 (М450)
10475410370330
12570490445395
16760650595525
18855730745590
221045895895775
2511851015930820
28132511401140920
321515130011851050
361895162514851315

Если правильно расположить нахлест друг относительно друга и сделать его нужной длины, то скелет основания получит значительные увеличения прочности. Соединения равномерно распределяются по всей конструкции.

Согласно нормам и правилам (СНиП), минимальное расстояние между соединением должно составлять 61 см. Больше – лучше. Если не соблюдать эту дистанцию, то риск, что конструкция при сильных нагрузках и в ходе эксплуатации будет деформироваться, возрастает. Остается следовать рекомендациям, для создания качественного армирования.

Сколько диаметров СНиП при перехлесте арматуры?

Дата: 4 октября 2018

Просмотров: 15922

Коментариев: 0

Во время армирования фундамента или изготовления любого из видов армопояса практически у каждого человека возникает вопрос о том, какой должна быть длина нахлеста, и каким образом правильно его выполнить. Действительно, это имеет большое значение. Верно выполненная стыковка стальных прутьев делает более прочным соединение арматуры. Конструкция здания становится защищенной от различных видов деформаций и разрушений. Воздействие на фундамент сводится к минимуму. Как следствие — увеличивается безаварийный срок эксплуатации.

Нахлест арматуры при вязке – это самый простой и при этом по-настоящему надежный вариант соединения арматуры

Типы соединения

В действующих строительных нормах и правилах (СНиП) подробно описывается крепление арматуры всеми существующими в настоящее время способами. На сегодняшний день известны такие методы состыковки арматурных прутьев, как:

  • Стыки внахлест, выполненные без сварки:
  • нахлест при стыковке с помощью изогнутых деталей (петлей, лапок, крюков).
  • нахлест в соединениях прямых прутьев арматуры с поперечной фиксацией;
  • нахлест прямых концов прутьев.
  • Механические и сварные типы соединений встык:
  • с использованием сварочных аппаратов;
  • при помощи профессиональных механических агрегатов.

Нахлестом рекомендовано соединять арматуру сечением не более 40 миллиметров

В требованиях СНиП сказано о том, что в бетонном основании необходимо устанавливать как минимум 2 неразрывных арматурных каркаса. Они выполняются фиксированием армирующих прутьев внахлест.
Вариант сплетения прутьев внахлест популярен в частном строительстве. И этому есть объяснение — такой способ доступен, а необходимые материалы имеют невысокую стоимость. Состыковать нахлест стержней арматуры без применения сварки можно с использованием вязальной проволоки.
Промышленное строительство чаще использует второй вариант соединения арматурных прутьев.
Строительными нормами допускается во время соединения арматуры внахлест применение прутьев разных сечений (диаметров). Но они не должны превышать 40 мм из-за отсутствия технических данных, подтвержденных исследованиями. В тех местах, где нагрузки максимальны, запрещается фиксация внахлест как при вязке, так и в случае использования сварки.

[testimonial_view id=”9″]

Соединение стержней сваркой

Нахлест арматуры с использованием сварки допускается только со стержнями марок А400С и А500С. Арматура этого класса считается свариваемой. Но стоимость таких стержней достаточно высока. Самый же распространенный класс — А400. Но его использование недопустимо, так как при его нагревании заметно сокращается прочность и устойчивость к коррозии.
Запрещается сваривать места, где есть перехлест арматуры, независимо от класса последней. Существует вероятность разрывов стержней при воздействии на них больших нагрузок. Так говорят зарубежные источники. В российских правилах разрешается использование дуговой электросварки этих мест, но размер диаметров не должен превышать 2,5 см.

Арматуру запрещено соединять в местах максимального напряжения стержней и зонах приложения (концентрированного) нагрузки на них

Длина сварочных швов и классов арматуры находятся в прямой зависимости. В работе используются электроды с сечением 4—5 мм. Длина нахлеста при проведении сварочных работ — менее 10 диаметров используемых прутьев, что соответствует требованиям регламентирующих ГОСТов 14098 и 10922.

Монтаж армопояса без применения сварочных работ

При проведении монтажа соединений внахлест при вязке используются прутья самой популярной марки — А400 AIII. Места, где выполнен перехлест, связываются вязальной проволокой. СНиП предъявляют особые требования при выборе такого способа связки.
Сколько есть вариантов фиксации прутьев без сварки?

Соединение арматуры:

  • перехлест конечных прутьев;
  • нахлест прутьев с прямыми концами с подваркой поперечных стержней;
  • с изогнутыми концами.

Если стержни имеют гладкий профиль, возможно применение только 2-го или 3-го вариантов.

Соединение арматуры не должно размещаться в местах концентрированного приложения нагрузки и местах наибольшего напряжения

Существенные требования к соединениям

Во время вязания соединений методом нахлеста без применения сварки правилами определяются некоторые параметры:

  • Длина накладки.
  • Особенности местонахождения узлов в конструкции.
  • Расположение перехлестов по отношению друг к другу.

Как уже было сказано, запрещается размещать арматуру, связанную внахлест, в местах наивысшей нагрузки и максимального напряжения. Располагаться они должны в тех местах железобетонного изделия, где отсутствует нагрузка, либо же она минимальна. Если такой технологической возможности нет, размер соединения выбирается из расчета — 90 сечений (диаметров) стыкующихся прутьев.
Технические нормы четко регламентируют, какими должны быть размеры таких соединений. Однако их величина может зависеть не только от сечения. На неё также влияют следующие критерии:

  • степень нагрузки;
  • марка используемого бетона;
  • класс арматуры;
  • расположение узлов соединения в конструкции;
  • место применения железобетонного изделия.

В тех случаях, когда используется вязальная проволока, дистанция между стержнями нередко принимается равной нулю

Основополагающим условием при выборе протяженности перехлеста является диаметр арматуры.
Следующая таблица может быть использована для удобного расчета размеров стыковки прутьев при вязании без применения метода сварки. Как правило, их размер подводится к 30-кратной величине сечения применяемой арматуры.

Сечение арматуры, смРазмер нахлеста
В сантиметрахВ миллиметрах
130300
1,231,6380
1,630480
1,832,2580
2,230,9680
2,530,4760
2,830,7860
3,230960
3,630,31090

Существуют также минимизированные величины связки прутьев внахлест. Они назначаются исходя из прочности бетона и степени давления.

Дистанция между арматурными стержнями, которые стыкуются нахлестом, в горизонтальном и вертикальном направлении обязана быть от 25 мм и выше

В сжатой зоне бетона:

Сечение арматуры (класс А400), смКласс бетона (прочность)
В/20В/25В/30В/35
Марка бетона
М/250М/350М/400М/450
Размер нахлеста (в сантиметрах)
135,530,52825
1,24336,533,529,5
1,6574944,539,5
1,864555044,5
2,278,5675654,5
2,58976,569,561,5
2,899,585,57869
3,211497,58979
3,6142122115,598,5

 

Перечень измерений на растянутой зоне бетона:

Сечение арматуры (класс А400), смКласс бетона (прочность)
В/20В/25В/30В/35
Марка бетона
М/250М/350М/400М/450
Размер нахлеста (в сантиметрах)
147,5413733,0
1,2574944,539,5
1,6766559,552,5
1,885,57374,559,0
2,2104,589,589,527,5
2,5118,5101,59382,0
2,8132,511410492,0
3,2151,5130118,5105,0
3,6189,5162,5148,5131,5

Правильное расположение нахлеста касательно друг друга и всей конструкции имеет колоссальное значение для повышения прочности скелета фундамента.

Соединения необходимо делать таким образом, чтобы они были равномерно распределены, и в каждом разрезе конструкции было сосредоточено не больше 50% связок. А промежуток между ними должен быть меньше 130% размера стыков армированных прутьев.

Требования уже упомянутых выше строительных норм и правил (СНиП) гласят, что расстояние между стыковочными соединениями должно быть более 61 см. В случае несоблюдения такой дистанции бетонное основание может быть подвергнуто деформациям вследствие всех оказываемых на него нагрузок на этапе сооружения здания, а также во время его эксплуатации.

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

Перехлест арматуры: сколько диаметров по СНиП

При выполнении мероприятий, связанных с армированием бетонных конструкций, возникает необходимость соединить между собой арматурные стержни. При выполнении работ необходимо знать какой перехлёст арматуры, сколько диаметров по СНиП составляет величина перекрытия прутков. От правильно подобранной длины перехлеста, учитывающего площадь поперечного сечения арматуры, зависит прочность фундамента, или армопояса. Правильно выполненный расчет железобетонных элементов с учетом типа соединения обеспечивает долговечность и прочность объектов строительства.

Виды соединений между арматурными элементами

Желая разобраться с возможными вариантами стыковки арматурных прутков, многие мастера обращаются к требованиям действующих нормативных документов. Ведь удачно выполненное соединение обеспечивает требуемый запас прочности на сжатие и растяжение. Некоторые застройщики пытаются найти ответ согласно СНиП 2 01. Другие – изучают строительные нормы и правила под номером 52-101-2003, содержащие рекомендации по проектированию конструкций из железобетона, усиленного ненапряженной стальной арматурой.

В соответствии с требованиями действующих нормативных документов для усиления ненапряженных элементов применяется стальная арматура, в отличие от напряженных конструкций, где для армирования используются арматурные канаты классов К7 и выше. Остановимся на применяемых методах фиксации арматурных стержней.

В действующих строительных нормах и правилах (СНиП) подробно описывается крепление арматуры всеми существующими в настоящее время способами

Возможны следующие варианты:

  • соединение внахлест вязаных стержней без применения сварки. Фиксация осуществляется с использованием дополнительных стальных прутков изогнутой формы, повторяющих конфигурацию арматурного соединения. Допускается согласно СНиП выполнение нахлеста прямых стержней с поперечным креплением элементов при помощи вязальной проволоки или специальных хомутов.

Нахлест арматуры при вязке зависит от диаметра прутков. Залитые бетоном конструкции из вязаных прутков широко применяются в области частного домостроения. Застройщика привлекает простота технологии, легкость соединения и приемлемая стоимость стройматериалов;

  • фиксация арматурных прутков с помощью бытового электросварочного оборудования и профессиональных агрегатов. Технология соединения арматуры с помощью сварочных установок имеет определенные ограничения. Ведь в зоне сваривания возникают значительные внутренние напряжения, отрицательно влияющие на прочностные характеристики арматурных каркасов.

Выполнить перехлест арматурных прутков с помощью электросварки можно, используя арматуру определенных марок, например, А400С. Технология сваривания стальной арматуры в основном используется в области промышленного строительства.

Строительные нормы и правила содержат указание о необходимости усиления бетонного массива не менее, чем двумя цельными арматурными контурами. Для реализации указанного требования производится соединение стальных стержней с перекрытием. СНиП допускает использование стержней различных диаметров. При этом максимальный размер поперечного сечения прутка не должен превышать 4 см. СНиП запрещает производить соединение стержней внахлест с помощью вязальной проволоки и сварки в местах действия значительной нагрузки, расположенной вдоль или поперек оси.

К таковым относят механические и сварные соединения стыкового типа, а также стыки внахлест, выполняемые без сварки

Фиксация арматурных прутков электросваркой

Стыковка арматуры с использованием электрической сварки применяется в областях промышленного и специального строительства. При соединении с помощью электросварки важно добиться минимального расстояния между стержнями и зафиксировать элементы без зазора. Повышенная нагрузочная способность зоны соединения, растянутой от действия, достигается при использовании арматурных прутков с маркировкой А400С или А500С.

Профессиональные строители обращают внимание на следующие моменты:

  • недопустимость применения для сварных соединений распространенной арматуры с маркировкой А400. В результате нагрева значительно снижается прочность и повышается восприимчивость к воздействию коррозии;
  • повышенную вероятность нарушения целостности стержней под влиянием значительных нагрузок. Действующие правила разрешают применять электродуговую сварку для фиксации арматуры диаметром до 25 мм;
  • протяженность сварочного шва и класс применяемых прутков взаимосвязаны. Таблица нормативного документа содержит всю необходимую информацию о фиксации стержней с помощью электродуговой сварки.

Нормативный документ допускает при выполнении сварочных мероприятий применение электродов диаметром 0,4-0,5 см и регламентирует величину нахлеста, превышающую десять диаметров применяемых стержней.

Арматуру запрещено соединять в местах максимального напряжения стержней и зонах приложения (концентрированного) нагрузки на них

Соединение арматуры внахлест без сварки при монтаже армопояса

Используя популярные в строительстве стержни с маркировкой А400 AIII, несложно выполнить перехлест арматуры с применением отожженной проволоки для вязания.

СНиП содержат рекомендации по осуществлению связывания арматуры и предусматривают различные варианты соединения прутков:

  • соединение с перехлестом прямых концов арматурных стержней;
  • фиксация прутков внахлест с использованием дополнительных элементов усиления;
  • связывание стержней с выгнутыми в форме своеобразных петель или крюков концами.

С помощью проволоки для вязания допускается соединять арматуру профильного сечения диаметром до 4 см. Величина перехлеста возрастает пропорционально изменению диаметра стержней. Величина перекрытия прутков возрастает от 25 см (для прутков диаметром 0,6 см) до 158 см (для стержней диаметром 4 см). Величина перехлеста, согласно стандарту, должна превышать диаметр прутков в 35-50 раз. СНиП допускает применение винтовых муфт наравне с проволокой для вязания.

Дистанция между арматурными стержнями, которые стыкуются нахлестом, в горизонтальном и вертикальном направлении обязана быть от 25 мм и выше

Требования нормативных документов к арматурным соединениям

При соединении прутков вязальным методом важно учитывать ряд факторов:

  • взаимное расположение арматуры в пространственном каркасе;
  • особенности размещения участков с нахлестом относительно друг друга;
  • длину участка перехлеста, определяемую сечением стержня и маркой бетона.

При расположении участка с расположенными внахлест стержнями в зоне максимальной нагрузки, следует увеличить величину перехлеста до 90 диаметром соединяемых стержней. Строительные нормы четко указывают размеры стыковочных участков.

На длину стыка влияет не только диаметр поперечного сечения, но и следующие моменты:

  • величина действующей нагрузки;
  • марка применяемой бетонной смеси;
  • класс используемой стальной арматуры;
  • размещение стыковых узлов в пространственном каркасе;
  • назначение и область применения железобетонной продукции.

Следует обратить внимание, что величина нахлеста уменьшается при возрастании марки применяемого бетона.

В тех случаях, когда используется вязальная проволока, дистанция между стержнями нередко принимается равной нулю, так как в данной ситуации она зависит исключительно от высоты профильных выступов

Рассмотрим изменение величины нахлеста, воспринимающего сжимающие нагрузки, для арматуры класса А400 с диаметром 25 мм:

  • для бетона марки М250 стержни фиксируются с максимальным перехлестом, равным 890 мм;
  • бетонирование арматурной решетки раствором марки М350 позволяет уменьшить нахлест до 765 мм;
  • при возрастании марки применяемого бетона до М400 нахлест прутков уменьшается до 695 мм;
  • заливка арматурного каркаса бетонным раствором М450 позволяет уменьшить перехлест до 615 мм.

Для усилений растянутой зоны арматурного каркаса перехлест для указанной арматуры увеличен и составляет:

  • 1185 мм для бетона М200;
  • 1015 мм для бетона М350;
  • 930 мм для бетона М400;
  • 820 мм для бетона М450.

При выполнении мероприятий, связанных с армированием, важно правильно располагать участки нахлеста, и учитывать требования строительных норм и правил.

Следует придерживаться указанных рекомендаций:

  • равномерно распределять соединения по всему арматурному каркасу;
  • выдерживать минимальное расстояние между стыками не менее 610 мм;
  • учитывать марку бетонного раствора и сечение арматурных стержней.

Соблюдение требований строительных норм гарантирует прочность и надёжность бетонных конструкций, усиленных арматурным каркасом. Детально изучив рекомендации СНиП, несложно самостоятельно подобрать требуемую величину перехлеста арматуры с учетом конструктивных особенностей железобетонного изделия. Рекомендации профессиональных строителей позволят не допустить ошибок.

нормы расхода, требования и нюансы

Верно рассчитанный нахлест арматуры при вязке влияет на итоговое качество конструкции. Надежность такого метода оспорить сложно, однако в процессе работы присутствуют определенные нюансы, при несоблюдении которых результат соединения может оказаться хрупким и недолговечным. Это также может повлиять на скорость затвердевания бетона, что сильно размягчит основание.



Зачем необходимо соблюдать нормы нахлеста арматуры при вязке

При заливке фундамента дома или при возведении любого другого бетонного сооружения (колонны или монолитного блока) насущным остается вопрос прочности и долговечности конструкции. При соблюдении всех строительных норм, дополнительный металлический каркас сильно укрепит конструкцию и сделает ее долговечной, а основание неподверженным влиянию природных условий и времени.

В случае несоблюдения правил, фундамент дома может вскоре обвалиться, что приведет не только к потере большого количества материалов, но и к человеческим жертвам. Это связано с тем, что неверно рассчитанный нахлест арматуры ведет к незатвердеванию бетона в некоторых местах, что приводит к ослабеванию всей конструкции в целом. Для постройки крепкого и надежного каркаса используют несколько способов, в том числе вязку, для которой необходимо использовать нахлест.

Величина нахлеста при соединении арматуры по СНИП

Санитарные Нормы и Правила от 2003 года (сокращенно СНиП) описывают все виды соединений арматур, существующих на данный момент. Стыки внахлест создаются без использования сварочных аппаратов, этим они отличаются от механических (для которых используют муфты и специальное оборудование) и сварных (для которых соответственно нужен сварочный аппарат). Стыки внахлест существуют трех типов:

  1. Стержни с крюками, лапами (загибами) на концах.
  2. Стержни, у которых прямой конец (с приваркой или монтажом на пересечении арматур).
  3. Стержни с прямыми концами (профильные).

Санитарные Нормы и Правила от 2003 года рекомендуют соединять внахлест арматуры сечением до 40 мм. В свою очередь, мировой аналог строительных норм, а именно ACI 318-05 утверждает максимальное допустимое значение сечения стержней 36 мм. Обусловлено это отсутствием доказательной базы надежности соединений большего диаметра, так как испытания не проводились. Также во время вязки, стоит оставлять определенное свободное пространство вокруг нахлеста.

Надо учитывать, что минимальное расстояние, которое нужно оставить для запаса, как по горизонтали, так и по вертикали составляет 25 мм. Однако, если само сечение арматуры больше 25 мм, то и запас нужно рассчитывать, согласно шагу диаметра. Наибольшим расстоянием между элементами является 8 сечений стержня. Но при использовании в вязке проволоки расстояние сокращается до 4 сечений.

Не рекомендуется использовать вязку на участках наибольшего давления, так как место соединения не рассчитано на подобные нагрузки, а лишь на крепление арматур и поддержание их в качестве единой конструкции.



Таблица нахлеста арматуры

Величина напуска арматуры в мм
Диаметр арматурной стали А400Величина нахлеста
10мм300мм
12мм380мм
16мм480мм
18мм580мм
22мм680мм
25мм760мм
28мм860мм
32мм960мм
36мм1090мм


Нахлест арматуры при разных условиях

Места состыковки арматуры и расположение решетки должен определять проектировщик, а не строители. Так как общая картина проекта, а также знание о величине нагрузки в разных местах известны только ему. В противном случае конструкция может быть нарушена.

Например, во время армирования колонны, следует придерживаться нескольких принципиально важных шагов:

  1. Выпуск необходимо согнуть на немного большую длину, чем сечение арматуры (для диаметра 16мм — это 20мм).
  2. Сгибать арматуру необходимо без нагрева, а с помощью специальных средств, которые смогут обеспечить нужный радиус загиба.
  3. Радиус загиба необходимо указать в проекте и сделать на нем акцент, так как строители вряд ли будут делать это без поручения.

Нормы расхода арматуры на нахлест

Необходимая длина стержней арматуры различается по нескольким критериям:

  1. Для арматуры работающей на сжатие, необходимая длина будет следующей. Так, для арматур диаметра 6 мм — длина 20-22см; 8мм — длина 20-29см; 10мм — длина 25-36см; 12мм — длина 30-43см; 14мм — длина 35-50см.
  2. Для арматур работающих на растяжение, требуемая длина нахлеста стержней должна быть больше. Например, для диаметра 6 мм — длина 20-29см; 8мм — длина 27-38см; 10мм — длина 33-48см; 12мм — длина 40-57см; 14мм — длина 46-67см.

Чем выше класс бетона по прочности, тем меньше должна быть длина стержней для нахлеста. Исключениями являются только арматуры 20, 28 и 32 мм. При классе прочности бетона B35 длина стержней должна составлять 655, 920 и 1050 мм соответственно.

Вы соблюдаете нормы нахлеста арматуры при вязке?



Важные нюансы и требования для соединения вязкой

Процесс соединения арматур с помощью проволоки кажется намного более легким, чем вариант со сваркой или же использование спрессованных муфт и специальных аппаратов. Однако он также имеет свои тонкости и нюансы. Надо учитывать, что не стоит соединять арматуры в местах с повышенной нагрузкой (например, углы зданий). Более того, желательно, чтобы в месте вязки нагрузки вообще не было. Если же технически нет возможности соблюсти это требование, то стоит пользоваться простой формулой: Размер соединения=90*Сечение используемых прутьев.

Также необходимо обращать внимание на основные параметры:

  • длину накладки прута;
  • местонахождение соединения и особенности данного места;
  • расположение нахлестов по отношению друг к другу.

Между соседними местами соединения стрежней арматуры должно быть расстояние, которое можно рассчитать по формуле: Расстояние=1.5*Длину нахлеста, однако получившаяся величина должна быть не меньше 61см.

Также не стоит забывать, что размеры таких соединений регламентированы техническими нормами и нахлест зависит не столько от сечения арматур, сколько от:

  • марки бетона, который используется для заливки;
  • цели использования соединений;
  • класса эксплуатируемой арматуры;
  • нагрузки, оказываемой на основание.

Факты, формулы и цифры, изложенные в СНиПе дают представление о том, как именно делать вязку арматур для построения крепкого и надежного каркаса. Эти знания необходимы владельцам дачных участков, которые хотят что-то построить своими силами.

Популярное


Нахлест арматуры при вязке таблица

Прочный и долговечный фундамент – это армированный фундамент. Но армирование – операция, требующая точности, и вязание стержней арматуры внахлест или встык требует знания длины прутьев. Лишние сантиметры арматурных прутьев способны деформировать фундамент при прикладываемых боковых нагрузках, нарушить его целостность и общую надежность. И наоборот – правильный монтаж армокаркаса позволит избежать деформирования и растрескивания бетонной ж/б плиты, увеличить срок службы и надежность фундамента. Знание технических особенностей, методов расчета длины прутьев, монтажа стыков и требований снип помогут в строительстве не единожды. Грамотный нахлест арматуры

Нормативное основание и типы соединений

Требования снип 52-101-2003 предполагают выполнение условий жесткости для механических и сварных соединений арматурных стержней, а также для соединений прутьев внахлест. Механические соединения арматурных стержней – это резьбовые и прессованные крепления. К строительным операциям, материалам и инструментам применяются не только российские СНИП и ГОСТ – мировая стандартизация ACI 318-05 утверждает нормативное сечение стержня для вязки ≤ 36 мм, в то время как документация внутреннего пользования на российском рынке позволяет увеличить сечение прута до 40 мм. Такое разногласие появилось из-за отсутствия соответствующих задокументированных испытаний арматуры с большим диаметром. Способы вязания арматурных прутьев

 

 

Соединение прутьев арматуры не допускается на локальных участках с превышением допустимых нагрузок и прикладываемых напряжений. Соединение внахлест – это традиционно вязание армостержней мягкой стальной проволокой. Если для армирования фундамента применяется арматура Ø ≤ 25 мм, то практичнее и эффективнее будет использование опрессованных креплений или резьбовых муфт, чтобы повысить безопасность самого соединения и объекта в целом. К тому же винтовые и опрессованные соединения экономят материал – нахлест прутьев при вязании вызывает перерасход материала ≈ 25%.Строительные нормы и правила № 52-101-2003 регламентируют требования к прочности основания здания – фундамент должен иметь два или более неразрывных контура из арматурных прутьев. Чтобы реализовать это требование на практике, выполняется вязка прутьев внахлест по таким типам:

  1. Соединение внахлест без сварного шва;
  2. Соединение сваркой, резьбой или опрессовкой.
Стык внахлест без сварки

 

Стык без применения сварки чаще всего применяется в индивидуальном строительстве из-за доступности и дешевизны метода. Доступная и недорогая арматура для вязки каркаса – класса A400 AIII. Согласно ACI и СНиП не разрешается стыковать арматуру нахлестом в местах предельных нагрузок и на участках высокой напряженности для арматуры.

Соединение армостержней свариванием

Для частного строительства сваривание стержней арматуры нахлестом – это дорого, так как класс рекомендуется использовать свариваемый класс А400С или А500С арматуры. При применении прутьев без символа «С» в маркировке приведет к потере прочности и устойчивости к коррозии. Арматуру марки А400С – А500С следует сваривать электродами Ø 4-5 мм.

Класс арматурыДлина сварного шва в Ø прутьев
А 400 СØ 8
А 500 СØ 10
В 500 СØ 10

Таким образом, согласно таблице, длина сварного шва при вязании стержней марки В400С должна быть 10 Ø прута. При использовании 12-миллиметровых стержней шов будет длиной 120 мм.

  Сварной стык внахлест

 

Соединение внахлест вязанием

Дешевый и распространенный класс арматуры для соединений без сварки – А400 АIII. Стыки скрепляются вязальной проволокой, к местам вязки предъявляются особые требования.

Анкеровка или нахлест арматуры при вязке таблица значений которого приведена ниже для вязки в бетоне марки BIO с прочностью 560 кг/см2, предполагает использование определенных марок и классов армостержней с определенным типом металлообработки для определенных диаметров:

 

  Работа арматуры при сжатии и растяжении

Механическая стыковка прутьев в каркасе для ж/б изделий проводится один из следующих способов:

  1. Наложением прямых стержней друг на друга;
  2. Нахлест прута с прямым концом со сваркой или механическим креплением на всем перепуске поперечных стержней;
  3. Механическое и сварное крепление стержней с загнутыми в виде крючков, петель и лап законцовками.

Применение гладкой арматуры требует вязать ее внахлест или сваривать с поперечными прутьями каркаса.

Требования к вязке прутьев внахлест:

  1. Необходимо вязать стержни с соблюдением длины наложения прутьев;
  2. Соблюдать нахождение мест вязки в бетоне и перепусков арматуры по отношению друг к другу;

Соблюдение требований СНиП позволит эксплуатировать прочные ж/ плиты в фундаментах с большим и гарантированным сроком службы. Способы ручной вязки арматуры

 

Местонахождение соединений арматуры внахлест

Нормативные документы не разрешают располагать участки соединения арматуры ввязкой в местах предельных нагрузок и напряжений. Все стыки стержней рекомендуется располагать в железобетонных конструкциях с ненагруженными участками и без приложения напряжений. Для ленточных монолитных фундаментов участки перепуска концов прутьев нужно размещать в локальных участках с без приложения крутящих и изгибающих сил, или с минимальным их вектором. При невозможности выполнения этих требований, длина перепуска армостержней принимается как 90 Ø соединяемой арматуры. Расположение арматуры при вязке

Общая длина всех вязаных перепусков в каркасе зависит от приложенных усилий к прутьям, уровня сцепления с бетоном и напряжений, возникающих по протяженности соединения, а также сил сопротивления в перехлестах армопрутьев. Главный параметр при расчете длины перепуска соединяемой арматуры – диаметр стержня.

Калькулятор

Таблица ниже позволяет без сложных расчетов определить нахлест армирующих прутьев при монтаже армирующего фундаментного каркаса. Почти все значения в таблице приводятся к Ø 30 связываемых армирующих стержней.

Перепуск стержней в Ø
Ø стали класса А 400, ммПерепуск
в Øв мм
1030300
1231,6380
1630480
1832,2580
2230,9680
2530,4760
2830,7860
3230960
3630,31090

Чтобы повысить прочность армокаркаса основания дома, нахлесты в арматуре необходимо правильно располагать по отношению друг к другу. причем контролировать размещение и в горизонтальной, и в вертикальной плоскости в бетоне. Российские и международные нормы и правила рекомендуют по этому поводу делать разнос связок, чтобы в одном разрезе находилось не более 50% нахлестов. Расстояние разнесения, определенное СНиП и ACI, не должно быть больше 130% всей длины стыков армирующих прутьев. Как располагать нахлесты прутьев

 

Международные требования ACI 318-05 определяют разнесение стыков на расстояние ≥ 61 см. При превышении этого значения вероятность деформирования бетонного фундамента от напряжений и нагрузок значительно возрастает.

Как грамотно сделать нахлест арматуры при вязке и сварке

Соединяя стальные пруты, армируя ленточный фундамент, у многих возникает естественный вопрос: как грамотно выполнить нахлест арматуры, и какова должна быть его длинна. Ведь правильная сборка металлического силового каркаса, позволит предотвратить деформацию и разрушение монолитной бетонной конструкции от воздействующих на нее нагрузок и увеличить безаварийный срок ее эксплуатации. Каковы технические особенности выполнения стыковых соединений, рассмотрим в данной статье.

нахлест арматурных стержней при вязке силового каркаса

Типы соединения арматуры внахлест

Согласно требованиям СНиП бетонное основание должно иметь не менее двух сплошных безразрывных контуров арматуры. Выполнить данное условие на практике позволяет стыковка армирующих прутов внахлест. При этом соединения в стыках могут быть нескольких типов:

  • Внахлестку без сварки
  • Сварные и механические соединения.

Первый вариант соединения широко используется в частном домостроении благодаря простоте исполнения, доступности и невысокой стоимости материалов. В данном случае применяется распространенный класс арматуры A400 AIII. Стыковка нахлеста арматурных стержней без использования сварки может осуществляться как с применением вязальной проволоки, так и без нее. Второй вариант чаще всего используется в промышленном домостроении.

Согласно строительным нормам и правилам соединение арматуры нахлестом при вязке и сварке предусматривает использование прутов диаметром до 40мм. Американский институт цемента ACI допускает использование стержней с максимальным сечением 36мм. Для армирующих прутьев, диаметр которых превышает указанные значения, использовать соединения внахлест не рекомендуется, по причине отсутствия экспериментальных данных.

Согласно строительной нормативной документации запрещено выполнять нахлест арматуры при вязке и сварке на участках максимального сосредоточения нагрузки и местах максимального напряжения металлических прутов.

Соединение нахлеста арматурных стержней сваркой

Для дачного строительства сварка нахлеста арматуры считается дорогим удовольствием, по причине высокой стоимости металлических стержней марки А400С или А500С. Они относятся к свариваемому классу. Что существенно повышает стоимость материалов. Использовать пруты без индекса «С», например: распространенный класс A400 AIII, недопустимо, так как при нагревании металл значительно теряет свою прочность и коррозионную стойкость.

Тем не менее, если Вы решили использовать стержни свариваемого класса (А400С, А500С, В500С), их соединения следует сваривать электродами 4…5 миллиметрового диаметра. Протяженность сварочного шва и самого нахлеста зависит от используемого класса арматуры.

Протяженность сварочного шва при нахлесте
Класс арматурных стержнейПротяженность сварного шва нахлеста в диаметрах соединяемой арматуры
А400С8 ᴓ
А500С10 ᴓ
В500С10 ᴓ

Исходя из приведенных данных видно, что при использовании при вязке стальных прутов класса В400С величина нахлеста, соответственно и сварного шва, составит 10 диаметров свариваемой арматуры. Если для силового каркаса фундамента взяты стержни ᴓ12 мм, то протяженность шва составит 120 мм, что, по сути, будет соответствовать ГОСТу 14098 и 10922.

Согласно американским нормам нельзя сваривать перекрестия арматурных стержней. Действующие нагрузки на основание могут вызвать возможные разрывы, как самих прутьев, так и мест их соединения.

Соединение арматуры внахлест при вязке

В случаях использования распространенных прутов марки А400 АIII, что бы передать расчетные усилия от одного стержня другому используют способ соединения без сварки. При этом места нахлеста арматуры связывают специальной проволокой. Такой метод имеет свои особенности и к нему предъявляются особые требования.

Виды нахлеста арматуры

Варианты нахлеста арматуры

В соответствие с действующим СНиП безсварочное соединение стержней при монтаже силового каркаса ЖБИ может производиться одним из следующих вариантов:

  • Накладка профильных стержней с прямыми концами;
  • Нахлест арматурного профиля с прямым окончанием с приваркой или монтажом на протяжении всего перепуска поперечно расположенных прутов;
  • С загнутыми окончаниями в виде крюков, петель и лапок.

Вязать такими соединениями можно профилированную арматуру диаметром до 40 миллиметров, хотя американский стандарт ACI-318-05 допускает к использованию стержни диаметром не более 36 мм.

Использование стержней с гладким профилем требует применять варианты нахлестного соединения либо путем приварки поперечной арматуры, либо использовать стержни с крюками и лапками.

Основные требования к выполнению соединений нахлестом

При выполнении вязки стыков арматуры нахлестом существуют определенные строительной документацией правила. Они определяют следующие параметры:

  • Величину накладки стержней;
  • Особенности расположения самих соединений в теле бетонируемой конструкции;
  • Местонахождение соседних перепусков относительно друг друга.

Учет этих правил позволяет создавать надежные железобетонные конструкции, и увеличивать срок их безаварийной работы. Теперь обо всем подробнее.

Где располагать при вязке нахлестные соединения арматуры

СНиП не допускает расположение мест вязки арматуры нахлестом в областях наибольшей нагрузки на них. Не рекомендуется располагать стыки и в местах, где стальные стержни испытывают максимальное напряжение. Все стыковочные соединения прутов лучше всего размещать в ненагруженных участках ЖБИ, где конструкция не испытывает напряжения. При заливке ленточного фундамента перепуски окончаний арматуры разносят в места с минимальным крутящим моментом и с минимальным изгибающим моментом.

В случае отсутствия технологической возможности выполнить данные условия, протяженность нахлеста армирующих стержней берется из расчета 90 диаметров стыкуемых прутов.

Какую делать величину нахлеста арматуры при вязке

Поскольку вязка арматуры внахлест определяется технической документацией, то там четко указана протяженность стыковочных соединений. При этом величины могут колебаться не только от диаметра используемых прутов, но и от таких показателей как:

  • Характер нагрузки;
  • Марка бетона;
  • Класс арматурной стали;
  • Мест соединения;
  • Назначения ЖБИ (горизонтальные плиты, балки или вертикальные колонны, пилоны и монолитные стены).
Сращивание арматурных стержней при выполнении нахлеста

Сращивание арматурных стержней при выполнении нахлеста

В целом же протяженность нахлеста прутов арматуры при вязке определяется влиянием усилий, возникающих в стержнях, воспринимаемых сил сцеплением с бетоном, воздействующими по всей длине стыка, и силами, оказывающими сопротивления в анкеровке армирующих прутов.

Основополагающим критерием при определении длинны напуска арматуры при вязке, берется ее диаметр.

Для удобства расчетов нахлеста армирующих стержней при вязке силового каркаса монолитного фундамента предлагаем воспользоваться таблицей с указанными величинами диаметра и их напуска. Практически все величины сводятся к 30-ти кратному диаметру применяемых стержней.

Величина напуска арматуры в диаметрах
Диаметр арматурной стали А400, ммВеличина нахлеста
в диаметрахв мм
1030300 мм
1231,6380 мм
1630480 мм
1832,2580 мм
2230,9680 мм
2530,4760 мм
2830,7860 мм
3230960 мм
3630,31090 мм

В зависимости от нагрузок и назначения железобетонных изделий длина нахлестных соединений стержневой стали изменяется в сторону увеличения:

Напуск арматуры в зависимости от назначения ЖБИ
Вид нагрузкиНазначение ЖБИ
Горизонтальное использование, в диаметрахВертикальное использование, в диаметрах
В сжатом бетоне33,8 ᴓ48,3 ᴓ
В растянутом бетоне47,3 ᴓ67,6 ᴓ

В зависимости от марки бетона и характера нагрузки, применяемого для заливки монолитной ленты фундамента и прочих железобетонных элементов, минимальные рекомендуемые величины перепуска арматуры в процессе вязки будут следующими:

Для сжатого бетона
Диаметр армирующей стали А400 используемой в сжатом бетоне, ммДлина нахлеста армирующих стержней для марок бетона (класс прочности бетона), в мм
М250 (В20)М350 (В25)М400 (В30)М450 (В35)
10355305280250
12430365335295
16570490445395
18640550500445
22785670560545
25890765695615
28995855780690
321140975890790
36142012201155985

 

Для растянутого бетона
Диаметр армирующей стали А400 используемой в растянутом бетоне, ммДлина нахлеста армирующих стержней для марок бетона (класс прочности бетона), в мм
М250 (В20)М350 (В25)М400 (В30)М450 (В35)
10475410370330
12570490445395
16760650595525
18855730745590
221045895895275
2511851015930820
28132511401040920
321515130011851050
361895162514851315

Как расположить друг относительно друга арматурные перепуски

Для увеличения прочности силового каркаса фундамента очень важно правильно располагать нахлесты арматуры относительно друг друга в обеих плоскостях тела бетона. СНиП и ACI рекомендуют разносить соединения, таким образом, чтоб в одном сечении было не более 50% перепусков. При этом расстояние разбежки, как определено в нормативных документах, должно быть не менее 130% длинны стыковочного соединения стержней.

Взаимное расположение арматурных перепусков в теле бетона

Взаимное расположение арматурных перепусков в теле бетона

Если центры нахлеста вязаной арматуры находятся в пределах указанной величины, то считается, что соединения стержней располагается в одном сечении.

Согласно нормам ACI 318-05 взаимное расположение стыковочных соединений должно находиться на расстоянии не менее 61 сантиметра. Если дистанция будет не соблюдена, то повышается вероятность деформации бетонного монолитного основания от нагрузок, оказываемых на него в процессе возведения здания и его последующей эксплуатации.

Нахлест арматуры при вязке по таблице СНИП 2.03.01-84 и 52-101-2003

Когда мы собираемся строить свой дом, то хотим, чтоб он служил долгое время. Самое главное, чему стоит уделить особое внимание – это фундамент дома. Чтоб основание жилища было крепким, стоит также уделить внимание каркасу арматуры, который составляет прочный «скелет» фундамента. И в этом деле есть множество нюансов, о которых мы сейчас поговорим.

Как вязать?

Нормативная база

Согласно СНиП 52-101-2003, имеются механические и сварные соединения арматуры стыкового типа и сделанные без применения сварки стыки внахлест. Соединение механически происходит с помощью резьбовых либо спрессованных муфт.

Если вы собираетесь применять при соединении арматуры нахлест, то нужно помнить, что сечение не должно быть более сорока миллиметров. Согласно документу, который ACI 318-05 (мировой аналог строительных норм), допустимое значение сечения стержней не должно превышать 36 мм.

Данные рамки объясняются отсутствием проведения испытаний большей по диметру арматуры.

Арматуру не стоит соединять на тех участках, где идет максимальное напряжение и нагрузка. Прочность изделия в противном случае остается под большим вопросом.

Соединять можно как с вязальной проволокой, так и без нее. В первом варианте проволока применяется для связывания арматуры.  Со стержнем, имеющим сечение не более 25 мм, лучше всего использовать опрессованные соединения или винтовые муфты. Таким образом повышается величина безопасности строения, а также уменьшаются денежные расходы на армирование (длина нахлеста арматуры при вязке составляет перерасход до 25% материала).

Какой нахлест арматуры при вязке нужно делать?

Когда вы собираетесь соединять арматуру, то нужно помнить, что длина запаса, как по горизонтали, так и по вертикали, должна быть не менее 25 мм. Если вы выполните данное правило, то бетон без препятствий попадет даже в самые недоступные уголки каркаса. Если арматура с сечением больше, чем 25 мм, то следует выбирать шаг стержней относительно их диаметра. Самое большое расстояние между элементами арматуры по ширине должно составлять 8 диаметров прута.

В случае если вы используете проволоку для вязки расстояние между элементами должно быть не более 4 диаметров стержня арматуры

Бессварочное стыковое соединение

Строительные нормы и ACI 318-05 рекомендуют в конструкциях применять свободные соединения прутков без напряжения. При таком соединении сцепление фундамента становится более крепким за счет надежной сцепки всех прутьев. Такого эффекта нельзя достичь с помощью заливки арматурного элемента, который соединяется с соседним стержнем вязальной проволокой. Не стоит забывать, что припуск по длине не должен быть меньше, чем двадцать пять сантиметров.

В случае, когда имеется нагрузка, как на сжатие, так и на растяжени, размер припуска может быть даже больше, чем 30 мм. Согласно международным стандартам, которые применяются строителями в Европе, величина нахлеста скрепляемых деталей для армирования составляет 40 мм. В этом случае мы говорим об арматуре класса А400.

Показатель рекомендованного припуска зависит от марки бетона, применяемого при заливке фундамента, или другого любого сооружения.

Соотношение нахлеста и диаметра прута смотрите в таблице:

В заключение хочется отметить, что при строительстве сооружений, в состав которых входит арматура, нужно четко соблюдать все пункты строительных норм, особенно 52-101-2003 и 2.03.01-84. Тогда ваше строение будет обладать долговечностью и прочностью.

Обучение с подкреплением раскрывает тайну: мягкое введение | Автор: Мохаммад Ашраф

Эпизод 1, демистификация взаимодействия агента и среды, а также компоненты агента обучения с подкреплением.

В длинной серии сообщений в блоге, начинающейся с этого эпизода, я попытаюсь упростить теорию, лежащую в основе науки об обучении с подкреплением и его приложениях, и рассмотрю примеры кода, чтобы создать убедительную иллюстрацию.

Гуманоиды Муджоко

Что такое обучение с подкреплением?

Обучение с подкреплением или сокращенно RL — это наука о принятии решений или оптимальный способ принятия решений.Когда младенец играет, машет руками, у него нет явного учителя, но у него есть прямая сенсомоторная связь с окружающей средой. Осуществление этой связи дает большой объем информации о причине и следствии, о последствиях действий и о том, что делать для достижения целей.

Рис. 1

Это ключевая идея RL, у нас есть среда, которая представляет внешний мир для агента, и агент, который выполняет действия, получает наблюдения из окружающей среды, которые состоят из вознаграждения за свои действия и информации о его новых государство.Эта награда информирует агента о том, насколько хорошо или плохо было предпринятое действие, а наблюдение говорит ему, каково его следующее состояние в окружающей среде.

Агент пытается выяснить, какие действия лучше всего предпринять или как вести себя в окружающей среде, чтобы наилучшим образом выполнить свою задачу.

Гуманоид, обучающийся бегу

Это симуляция гуманоида, который научился бежать после выполнения последовательности действий, наблюдения и затем действий, пока, наконец, не выяснил, какое действие лучше всего предпринять на каждом временном шаге для выполнения своей задачи. я.е. работает эффективно.

Истории успеха.

Вот успешный пример агента RL, который научился играть в Breakout, как любой человек, после 400 тренировочных эпизодов. После 600 тренировочных серий агент находит и использует лучшую стратегию: прокладывать туннели и отбивать мяч за стеной.

Имейте в виду, что здесь нет явного руководителя-человека, агент учится методом проб и ошибок.

Deepmind’s DQN Breakout

Еще одна поразительная история успеха — это то, как Deepmind использовала RL для имитации движения на имитационных моделях Mujoco.Агенту дается проприоцепция и упрощенное видение для восприятия окружающей среды.

Агент учится бегать, прыгать, приседать и карабкаться через неустанные попытки испытаний и обучения на своих ошибках.

Мы не можем игнорировать крупнейшее событие в сообществе ИИ, окончательное столкновение человека с машиной, в котором AlphaGo Deepmind безжалостно победил Ли Седола, южнокорейского профессионального игрока в го с рейтингом 9 дан, 4 матча против 1 в марте 2016 г. У этого парня за плечами 18 чемпионатов мира.

Официальный трейлер документального фильма AlphaGo

«Игра в го — это Святой Грааль искусственного интеллекта. Все, что мы когда-либо пробовали в искусственном интеллекте, просто падает, когда вы играете в го ».

Дэвид Сильвер, ведущий исследователь AlphaGo

.

Обучение с подкреплением: уравнение Беллмана и оптимальность (Часть 2) | by Ayush Singh

#OptimizingRL

Эта история является продолжением предыдущей статьи Reinforcement Learning: Markov-Decision Process (Part 1) , в которой мы говорили о том, как определять MDP для данной среды. об уравнении Беллмана, а также о том, как найти функцию значения и функцию политики для состояния. В этой истории мы пойдем на шаг глубже и узнаем о уравнении ожидания Беллмана , как мы находим оптимальное значение и функцию оптимальной политики для данного состояния, а затем определим оптимальность Беллмана Уравнение .

Паркур Google с использованием обучения с подкреплением

Давайте кратко рассмотрим эту историю:

  • Уравнение ожидания Беллмана
  • Оптимальная политика
  • Уравнение оптимальности Беллмана для функции состояния-значения
  • Уравнение оптимальности Беллмана для функции значения состояния-действия

Итак, как всегда, возьмите кофе и не останавливайтесь, пока не почувствуете гордость.

Начнем с, Что такое уравнение ожидания Беллмана?

Уравнение ожидания Беллмана

Быстрый обзор Уравнения Беллмана , о котором мы говорили в предыдущей статье:

Уравнение Беллмана для функции значения (функция состояния-значения)

Из приведенного выше уравнения мы видим, что значение состояния может быть разложено на немедленное вознаграждение ( R [t + 1] ) плюс значение состояния преемника ( v [S (t + 1)] ) с коэффициентом дисконтирования ( 𝛾 ).Это все еще обозначает уравнение ожидания Беллмана. Но теперь мы находим значение определенного состояния , подвергающего некоторой политике ( π ). В этом разница между уравнением Беллмана и уравнением ожидания Беллмана.

Математически мы можем определить уравнение ожидания Беллмана как:

Уравнение ожидания Беллмана для функции ценности (функция состояния-значения)

Назовем это уравнением 1. Приведенное выше уравнение говорит нам, что значение конкретного состояния определяется немедленным вознаграждением плюс значение преемника указывает, когда мы следуем определенной политике ( π ) .

Точно так же мы можем выразить нашу функцию значения состояния-действия (Q-функцию) следующим образом:

Уравнение ожидания Беллмана для функции значения состояния-действия (Q-функция)

Назовем это уравнение 2. Из приведенного выше уравнения мы можно увидеть, что значение состояния-действия состояния можно разложить на немедленного вознаграждения , которое мы получаем при выполнении определенного действия в состоянии ( с ) и переходе в другое состояние ( с ) плюс дисконтированное значение значение состояния-действия для состояния ( s ‘) по отношению к , какое действие ( a ) наш агент примет из этого состояния в дальнейшем.

Углубляемся в уравнение ожидания Беллмана:

Во-первых, давайте разберемся с уравнением ожидания Беллмана для функции состояния-значения с помощью диаграммы резервного копирования: Диаграмма резервного копирования

для функции значения состояния

Эта диаграмма резервного копирования описывает значение нахождения в определенном состоянии. Из состояния s есть некоторая вероятность того, что мы предпримем оба действия. Для каждого действия существует Q-значение (функция значения состояния-действия). Мы усредняем Q-значения, которые говорят нам, насколько хорошо быть в определенном состоянии.По сути, оно определяет V π (с). [См. Уравнение 1]

Математически мы можем определить его следующим образом:

Значение состояния в состоянии

Это уравнение также говорит нам о связи между функцией «Состояние-значение» и «Состояние». -Функция значения действия.

Теперь давайте посмотрим на диаграмму резервного копирования для функции «Состояние-действие»:

Схема резервного копирования для функции «Состояние-действие»

На этой схеме резервного копирования говорится, что предположим, что мы начинаем с выполнения некоторого действия (а). Итак, из-за действия (а) агент может быть переведен в любое из этих состояний окружающей средой.Поэтому мы задаем вопрос: , насколько хорошо предпринимать действия (а)?

Мы снова усредняем значения состояний обоих состояний, добавляя немедленное вознаграждение, которое говорит нам, насколько хорошо предпринять конкретное действие (a). Это определяет наше q π (s, a).

Математически это можно определить следующим образом:

Уравнение, определяющее, насколько хорошо предпринять конкретное действие a в состоянии s

, где P — вероятность перехода.

Теперь давайте объединим эти схемы резервного копирования вместе, чтобы определить функцию состояния-значения, V π (s) :

Схема резервного копирования для функции значения состояния

Из приведенной выше диаграммы, если наш агент находится в каком-то состоянии (-ях) и из этого состояния предположим, что наш агент может выполнить два действия, из-за которых среда может перевести нашего агента в любое из состояний .Обратите внимание, что вероятность действия, которое наш агент может предпринять из состояния s , взвешивается нашей политикой, и после выполнения этого действия вероятность того, что мы приземлимся в любом из состояний ( s ’), взвешивается окружающей средой.

Теперь наш вопрос: насколько хорошо быть в состоянии (ах) после выполнения некоторых действий и перехода в другое состояние (состояния) и после этого следовать нашей политике ( π )?

Это похоже на то, что мы делали раньше, мы собираемся усреднить значение состояний-преемников ( s ’) с некоторой вероятностью перехода (P), взвешенной с нашей политикой.

Математически мы можем определить это следующим образом:

Функция состояния-значения для нахождения в состоянии S на схеме резервного копирования

Теперь давайте сделаем то же самое для функции значения состояния-действия, q π (s, a) :

Резервное копирование Диаграмма для функции значения состояния-действия

Это очень похоже на то, что мы сделали в Функция-значение состояния , и просто обратное, поэтому эта диаграмма в основном говорит о том, что наш агент выполняет какое-то действие ( a ), из-за которого среда может приземлиться в любом из состояний ( с ), то из этого состояния мы можем выбрать любые действия ( a ‘), взвешенные с вероятностью нашей политики ( π ).Опять же, мы усредняем их вместе, и это показывает нам, насколько хорошо предпринимать определенные действия, следуя определенной политике ( π ) на всем протяжении.

Математически это можно выразить как:

Функция значения состояния-действия из резервной диаграммы

Итак, вот как мы можем сформулировать уравнение ожидания Беллмана для данного MDP, чтобы найти его функцию значения состояния и функцию значения состояния-действия. Но он не говорит нам, как лучше всего вести себя в MDP .Для этого давайте поговорим о том, что подразумевается под Optimal Value и Optimal Policy Function .

Функция оптимального значения

Определение функции оптимального значения состояния

В среде MDP существует множество различных функций значений в соответствии с различными политиками. Оптимальная функция значения — это функция, которая дает максимальное значение по сравнению со всеми другими функциями значения . Когда мы говорим, что решаем MDP, это на самом деле означает, что мы находим функцию оптимального значения.

Итак, математически оптимальная функция состояния-значения может быть выражена как:

Оптимальная функция состояния-значения

В приведенной выше формуле v ∗ (s) сообщает нам, какое максимальное вознаграждение мы можем получить от системы.

Определение функции значения оптимального состояния и действия (Q-функция)

Точно так же функция Оптимальное значение состояния-действия сообщает нам максимальное вознаграждение, которое мы получим, если находимся в состоянии s и предпринимаем действия оттуда дальше.

Математически это может быть определено как:

Функция оптимального значения состояния-действия

Функция оптимального значения состояния : Это функция максимального значения для всех политик.

Функция оптимального значения состояния и действия : Это функция максимального значения действия для всех политик.

Теперь давайте посмотрим, что подразумевается под оптимальной политикой?

Оптимальная политика

Прежде чем мы определим оптимальную политику, давайте узнаем , что означает одна политика лучше, чем другая?

Мы знаем, что для любого MDP существует политика ( π), на лучшая, чем любая другая политика ( π ’). Но как?

Мы говорим, что одна политика ( π) лучше, чем другая политика ( π ‘), если функция ценности с политикой π для всех состояний больше, чем функция ценности с политикой π’ для всех штатов.Интуитивно это может быть выражено как:

Теперь давайте определим Оптимальная политика:

Оптимальная политика — это политика, которая приводит к функции оптимального значения.

Обратите внимание, что в MDP может быть более одной оптимальной политики. Но, , все оптимальные политики достигают одной и той же функции оптимального значения и функции значения оптимального состояния-действия (Q-функция) .

Теперь возникает вопрос, как найти оптимальную политику.

Поиск оптимальной политики:

Мы находим оптимальную политику, максимизируя более q * (s, a), то есть нашу функцию оптимального состояния-действия. Мы решаем q * (s, a) а затем мы выбираем действие, которое дает нам наиболее оптимальную функцию ценности состояния-действия (q * (s, a)).

Приведенное выше утверждение может быть выражено как:

Поиск оптимальной политики

Это означает, что для состояния s мы выбираем действие a с вероятностью 1, если оно дает нам максимум q * (s, a).Итак, если мы знаем q * (s, a), мы можем получить из него оптимальную политику.

Давайте разберемся с этим на примере:

Пример оптимальной политики

В этом примере красные дуги — это оптимальная политика , что означает, что если наш агент пойдет по этому пути, он принесет максимальное вознаграждение от этого MDP. Кроме того, видя значения q * для каждого состояния, мы можем сказать, какие действия будет выполнять наш агент, которые принесут максимальное вознаграждение. Таким образом, оптимальная политика всегда выполняет действие с более высоким значением q * (функция значения состояния-действия).Например, в состоянии со значением 8 существует q * со значениями 0 и 8. Наш агент выбирает тот, у которого значение больше q * , т.е. 8.

Теперь возникает вопрос: Как мы их находим. q * (s, a) значения?

Здесь вступает в игру уравнение оптимальности Беллмана.

Уравнение оптимальности Беллмана

Функция оптимального значения рекурсивно связана с уравнением оптимальности Беллмана.

Уравнение оптимальности Беллмана такое же, как и уравнение ожидания Беллмана, но с той лишь разницей, что вместо усреднения действий, которые может предпринять наш агент, мы выполняем действие с максимальным значением.

Давайте разберемся в этом с помощью диаграммы резервного копирования:

Диаграмма резервного копирования для функции состояния-значения

Предположим, наш агент находится в состоянии S и из этого состояния он может выполнить два действия (a). Итак, мы смотрим на значения действия для каждого из действий, и в отличие от , уравнение ожидания Беллмана, вместо взяв среднее значение , наш агент выполняет действие с большим q * значением . Это дает нам значение нахождения в состоянии S.

Математически это может быть выражено как: Уравнение оптимальности Беллмана

для функции значения состояния

Аналогичным образом давайте определим уравнение оптимальности Беллмана для функции значения состояния-действия (Q-функция ) .

Давайте посмотрим на диаграмму резервного копирования для функции значения состояния-действия (Q-функция):

Схема резервного копирования для функции значения состояния-действия

Предположим, наш агент выполнил действие a в некотором состоянии s. Теперь дело в окружающей среде, которая может привести нас к любому из этих состояний ( s ’). Мы по-прежнему берем среднее значение обоих состояний, но единственная разница в заключается в уравнении оптимальности Беллмана, мы знаем оптимальных значений по каждого из состояний. В отличие от уравнения ожидания Беллмана, мы просто знали значения состояний. .

Математически это может быть выражено как:

Уравнение оптимальности Беллмана для функции значения состояния и действия

Давайте снова сшиваем эти резервные диаграммы для функции значения состояния:

Схема резервного копирования для функции значения состояния

Предположим, наш агент находится в состоянии s и из этого состояния было предпринято какое-то действие (а), где вероятность выполнения этого действия составляет , взвешенная по политике . И из-за действия (а) агент может попасть в любое из состояний ( s ’), где вероятность взвешивается окружающей средой. Чтобы найти значение состояния S, мы просто усредняем Оптимальные значения состояний (s ’) . Это дает нам значение нахождения в состоянии S.

Математически это может быть выражено как:

Уравнение оптимальности Беллмана для функции состояния-значения из резервной диаграммы

Максимум в уравнении состоит в том, что мы максимизируем действия, которые может выполнять агент. возьмите верхние дуги. Это уравнение также показывает, как мы можем связать функцию V * с самой собой.

Теперь давайте посмотрим на уравнение оптимальности Беллмана для функции значения состояния-действия, q * (s, a):

Резервная диаграмма для функции значения состояния-действия

Предположим, наш агент находился в состоянии с и потребовалось некоторое время. действие ( a ).Из-за этого действия среда может направить нашего агента в любое из состояний ( s ’), и из этих состояний мы перейдем к , максимизируем , действие, которое предпримет наш агент, то есть выбор действия с максимальным q * значением . Мы поддерживаем это до самого верха, и это говорит нам о ценности действия a.

Математически это может быть выражено как:

Уравнение оптимальности Беллмана для функции значения состояния и действия из резервной диаграммы

Давайте посмотрим на пример, чтобы лучше понять это:

Пример для уравнения оптимальности Беллмана

Посмотрите на красные стрелки, предположим, что мы хотите найти значение состояния со значением 6 ( красным цветом ), как мы видим, мы получаем вознаграждение в размере -1, если наш агент выбирает Facebook, и вознаграждение в размере -2, если наш агент выбирает обучение.Чтобы найти значение состояния, выделенное красным, мы будем использовать уравнение оптимальности Беллмана для функции значения состояния , т. Е. , учитывая, что два других состояния имеют оптимальное значение, мы собираемся взять среднее значение и максимизировать для обоих действий (выберите тот, который дает максимальное значение) . Итак, из диаграммы мы видим, что переход на Facebook дает значение 5 для нашего красного состояния, а переход на изучение дает значение 6, а затем мы максимизируем по двум, что дает нам 6 в качестве ответа.

Теперь, как решить уравнение оптимальности Беллмана для больших MDP. Для этого мы используем алгоритмов динамического программирования , таких как итерация политики и итерация значений, которые мы рассмотрим в следующей статье, а также другие методы, такие как Q-Learning и SARSA , которые используются для обучения временной разнице, которые мы будем обложка в будущей истории.

.

What is, Algorithms, Applications, Example

  • Home
  • Testing

      • Back
      • Agile Testing
      • BugZilla
      • Cucumber
      • Database Testing
      • ETL Testing
      • Назад
      • JUnit
      • LoadRunner
      • Ручное тестирование
      • Мобильное тестирование
      • Mantis
      • Почтальон
      • QTP
      • Назад
      • Центр качества (ALM)
      • Центр качества (ALM)
      • Управление тестированием
      • TestLink
  • SAP

      • Назад
      • ABAP
      • APO
      • Начинающий
      • Basis
      • BODS
      • BI
      • BPC
      • CO
      • Назад
      • CRM
      • Crystal Reports
      • QM4000
      • QM4
      • Заработная плата
      • Назад
      • PI / PO
      • PP
      • SD
      • SAPUI5
      • Безопасность
      • Менеджер решений
      • Successfactors
      • Учебники SAP

        • Apache
        • AngularJS
        • ASP.Net
        • C
        • C #
        • C ++
        • CodeIgniter
        • СУБД
        • JavaScript
        • Назад
        • Java
        • JSP
        • Kotlin
        • Linux
        • Linux
        • Kotlin
        • Linux
        • js
        • Perl
        • Назад
        • PHP
        • PL / SQL
        • PostgreSQL
        • Python
        • ReactJS
        • Ruby & Rails
        • Scala
        • SQL
        • 000
        • SQL
        • 0000003 SQL0000003 SQL000
        • UML
        • VB.Net
        • VBScript
        • Веб-службы
        • WPF
    • Обязательно учите!

        • Назад
        • Бухгалтерский учет
        • Алгоритмы
        • Android
        • Блокчейн
        • Business Analyst
        • Создание веб-сайта
        • CCNA
        • Облачные вычисления
        • 0003 COBOL
        • 000 Compiler
            9000 Встроенный
          • 000 9000 Compiler
          • Ethical Hacking
          • Учебники по Excel
          • Программирование на Go
          • IoT
          • ITIL
          • Jenkins
          • MIS
          • Сети
          • Операционная система
          • 0003
          • Назад
          • Управление проектами Обзоры
          • Salesforce
          • SEO
          • Разработка программного обеспечения
          • VB A
      • Big Data

          • Назад
          • AWS
          • BigData
          • Cassandra
          • Cognos
          • Хранилище данных
          • 0003
          • HBOps
          • 0003
          • HBOps
          • 0003
          • MicroStrategy
      .

      Обучение с подкреплением раскрывает все тайны: решение MDP с помощью динамического программирования | Мохаммад Ашраф

      Улучшение политики

      Наша цель вычисления функции ценности для политики состоит в том, чтобы помочь найти более эффективную политику. Предположим, мы определили функцию ценности V𝜋 для произвольной детерминированной политики 𝜋 . Для некоторого состояния s мы хотели бы знать, следует ли нам изменить политику, чтобы детерминированно выбирать действие a 𝜋 (s).

      Мы знаем, насколько хорошо следовать текущей политике из s , то есть V𝜋 (s), но будет ли лучше или хуже перейти на новую политику ?. Один из способов ответить на этот вопрос — рассмотреть возможность выбора a из s и последующего следования существующей политике 𝜋 .

      Значение этого способа поведения равно

      Ключевым критерием является то, больше или меньше V than (s). Если он больше, то есть если лучше выбрать a один раз в s , а затем следовать 𝜋 , чем все время следовать 𝜋 , тогда можно было бы ожидать, что еще лучше выбрать a каждый раз, когда встречается s , и новая политика в целом будет лучше.

      Итак, формально, учитывая политику 𝜋 , мы собираемся ее оценить, то есть мы собираемся вычислить функцию ценности для этой политики, как показано в левом столбце на рис. 1,

      , а затем улучшим политика, действуя жадно по отношению к V𝜋 , как мы это делали в правом столбце, где мы смотрим вперед в каждом направлении и выбираем наилучшее действие, вот что означает действовать жадно ,

      Как показано на рисунке ниже , мы начинаем с некоторой функции произвольного значения и некоторой политики.Мы собираемся провести оценку политики по стрелкам вверх и улучшить политику по стрелкам вниз.

      Мы оцениваем первоначальную политику по первой стрелке. После того, как мы оценили эту политику, мы жадно действуем в отношении функции ценности в этой политике, чтобы дать нам новую политику. Как только мы получили эту новую политику, мы оцениваем ее по третьей дуге, которая дает нам новую функцию значения. Получив эту новую функцию значения, мы с жадностью действуем в отношении нее, чтобы получить новую политику и так далее.

      В маленьком сеточном мире улучшенная политика была оптимальной после третьей итерации.В общем, нам нужно больше итераций по улучшению / оценке. В интересных задачах мы можем повторять эти два этапа улучшения и оценки снова и снова, и этот процесс итерации политики всегда сходится к оптимальной политике 𝜋 * .

      Идею доказательства теоремы об улучшении политики легко понять,

      Действуя жадно, мы выбираем лучшее действие в состоянии s, которое является наградой за это действие в сочетании с дисконтированной стоимостью состояния преемника по полису 𝜋 .Значение этого действия будет таким же значением действия, если мы заменим значение состояния-преемника в политике 𝜋 на значение жадного действия в состоянии-преемнике. Примените эту идею ко всем состояниям, и в конечном итоге мы получим новую функцию значения для жадной политики 𝜋 ′ , которая лучше, чем предыдущая политика 𝜋 .

      Если улучшение прекращается, это означает, что значение жадного действия является значением текущего состояния в текущей политике,

      Тогда уравнение оптимальности Беллмана выполнено,

      , следовательно, V𝜋 (s) = V * (s) для всех s ∈ S, поэтому 𝜋 — оптимальная политика.

      Вот код итерации политики в gridworld,

      Результат:

       Распределение вероятностей политики: 
      [[1. 0. 0. 0.]
      [0. 0. 0. 1.]
      [0. 0. 0. 1.]
      [0. 0. 1. 0.]
      [1. 0. 0. 0.]
      [1. 0. 0. 0.]
      [1. 0. 0. 0.]
      [0. 0. 1. 0.]
      [1. 0. 0. 0.]
      [1. 0. 0. 0.]
      [0. 1. 0. 0.]
      [0. 0. 1. 0.]
      [1. 0. 0. 0.]
      [0. 1. 0. 0.]
      [0. 1. 0. 0.]
      [1. 0. 0. 0.]] Измененная политика сети (0 = вверх, 1 = вправо, 2 = вниз, 3 = влево):
      [[0 3 3 2]
      [0 0 0 2]
      [0 0 1 2 ]
      [0 1 1 0]] Значение Функция:
      [0.-1. -2. -3. -1. -2. -3. -2. -2. -3. -2. -1. -3. -2. -1. 0.] Функция значений измененной сетки:
      [[0. -1. -2. -3.]
      [-1. -2. -3. -2.]
      [-2. -3. -2. -1.]
      [-3. -2. -1. 0.]]
      .

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о