Комплексные поставки запорной арматуры
и деталей трубопроводов →

Тел: +7 (3522) 55-48-26

Армирование тисэ сваи


строим своими руками, технология, работа буром

Одним из видов свайного или свайно-ростверкового фундамента является фундамент ТИСЭ. Основное отличие его в том, что на конце сваи есть полусферическое (куполообразное) утолщение. Такая форма позволяет использовать свайные фундаменты на пучнистых грунтах, при этом объем земельных работ остается очень небольшим.

Содержание статьи

Сваи ТИСЭ

Основной недостаток классического свайного фундамента состоит в том, что при сильном пучении опору может просто вытолкнуть. Но так как сама идея очень привлекательна — строится быстро при минимуме затрат — на сложных грунтах стали делать внизу сваи подошву — прямоугольную армированную пластину. Но при таком варианте сразу в разы возрастал объем земельных работ: под каждую сваю необходимо копать котлован размерами больше планируемой подошвы. Зато здание стоит нормально даже на грунтах с сильным морозным пучением.

Свайный фундамент по технологии ТИСЭ имеет куполообразное утолщение в основании каждой опоры

Под сваи, сделанные по технологии ТИСЭ создают похожее утолщение. Но рыть котлованы не нужно. Это расширение формируется при помощи специального ножа, который крепится к фирменному буру. Этот нож и формирует расширенный купол. Далее вся технология почти в точности повторяет процесс возведения свайного или свайно-ростверкового фундамента.

Ранее расширения тоже практиковались, но делать их пытались при помощи микровзрывов или поковыряв лезвием на длинном шесте. Основное новшество в технологии ТИСЭ — это бур с открывающимся регулируемым лезвием. С его помощью сделать расширение подошвы намного легче.

Как работать буром ТИСЭ

Достоинства и недостатки

Фундаменты ТИСЭ быстро набирают популярность: при минимальных дополнительных затратах получается более надежный фундамент. Итак, его достоинства:

  • повышенная сопротивляемость силам пучения;
  • нагрузка от дома передается на большую площадь, что уменьшает возможность возникновения неравномерных просадок;
  • невысокая себестоимость при хороших характеристиках;
  • может быть спроектирован для домов из разных материалов, до 3-х этажей в высоту;
  • малый объем земельных работ.

    Порядок изготовления сваи ТИСЭ

Если для вашего дома рекомендован свайный или свайно-ростверковый фундамент, есть смысл сделать сваи ТИСЭ. При небольшом увеличении объема работ вы получаете значительное повышение надежности. Ведь свайные фундаменты не любят проектировщики за то, что узнать, что за грунт находится под каждой опорой невозможно. Потому и спрогнозировать, насколько надежным и стабильным будет фундамент, не получится. А фундамент ТИСЭ имеет более широкую опору, что снижает риски. Предсказать по прежнему ничего нельзя, но большая площадь распределения нагрузки  — это всегда хорошо.

Тем не менее, есть и недостатки. Главный: пятку сваи ТИСЭ нельзя хорошо армировать. Можно опустить арматурный каркас до самого низа, но расширение армированию не поддается. Потому остается возможность того, что это утолщение разрушится.

Сваи ТИСЭ — основа свайно-ростверкового фундамента ТИСЭ

Есть еще один недостаток, но уже из практики применения бура: им работать нелегко. Сама конструкция интересна. Это не лопасть, обернутая вокруг стержня, а некоторая емкость, с составным дном. На пластинах, которые формируют дно, приварены четыре лезвия, поставленные под углом. Когда вы вращаете бур, они взрыхляют землю. Так как дно не сплошное, грунт попадает в корпус, откуда его нужно вынимать.

Порядок работ такой: покрутили несколько раз бур вокруг своей оси, вынули, вытряхнули грунт. Снова опустили в ямку, провернули несколько раз, и т.д. Технология несложна, но работа утомительная. Сам аппарат весит 7-9 кг, плюс грунт. Поднимать, опускать его нужно часто. В общем, утомительно. Плюс — не нужны механизмы. Минус — работа в физическом плане нелегкая. Особенно если грунт каменистый или из плотной глины.

Где можно использовать

Ограничения по типам и материалам зданий нет: можно делать фундамент ТИСЭ под деревянные, каркасные, кирпичные и блочные здания. Этажность — до трех.

По грунтам ограничения такие же, как и при использовании свайных фундаментов: необходимо чтобы сваи передавали нагрузку на грунт с нормальной несущей способность. Чтобы решить, можно или нет использовать ТИСЭ, необходимо геологическое исследование участка в том месте, где планируется строительство.

Из чего состоит свая ТИСЭ

Так как основание сваи расширено и сопротивление силам выталкивания больше, эту технологию можно использовать на пучнистых грунтах. Но при этом нужно считать: ближе, чем на 1,5 метра ставить сваи нет смысла. Если поставить ближе, одно расширение подошвы будет перекрывать другое. С другой стороны, диаметр сваи больше 30 см тоже не сделаешь — бура такого нет. Если несущей площади при таких параметрах не хватает,  использовать нужно другой тип фундамента.

Отзывы о фирменном буре

Основные вопросы застройщиков связаны с тем, насколько реально можно бурить скважины вручную, используя фирменный бур. Глядя на видео, кажется, что задача эта нелегкая. Но вот несколько отзывов.

У меня на участке грунт разный получается: где суглинок, где плотная глина, причем такая, что только топором и рубить. Я сначала думал взять мотобур в аренду, но решил попробовать сразу буром. И ничего, не очень тяжело. В результате решил, что мотобур несильно ускорит процесс, потому все 40 штук и сделал руками.  За день получалось 5-6 2-х метровых скважин. Они бурились легко, а вот с расширением приходилось тяжко: там уже плотный грунт у меня, проворачивал с открытым лезвием с трудом.

Олег, Харьков

Я купленный бур ТИСЭ доработал: приварил дополнительные зубья, вместо веревки, что раскрывает лезвие, приспособил прут — теперь на него давить можно, а не только тянуть. И самое главное — удлинил ручку, чтобы можно было вдвоем его крутить. Пока бурили расширения, скрутили его на 90°, но зато работать стало не в пример легче. В общем-то я доволен.

Николай, Красноярск

Расчет фундамента ТИСЭ

Методика расчета ничем не отличается от расчета в общем случае. Рассчитывается нагрузка от дома, а затем сравнивается с общей несущей способностью планируемого количества и диаметра свай.

Сначала на плане дома расставляете сваи. Они обязательно должны быть в углах и в местах примыкания простенков. Если расстояние между сваями получается больше 3 метров, между ними ставят промежуточные. Так расставляете на плане все опоры, придерживаясь правила:

  • минимальное расстояние — 1,5 метра;
  • максимальное 3 м.

Затем рассчитываете нагрузку от дома. Для этого сначала необходимо посчитать вес дома (все стройматериалы + мебель, сантехника, тяжелая бытовая техника).

Усредненные нагрузки от разных типов узлов дома

Если говорить усреднено, то для зданий из кирпича или ракушняка на каждый квадрат площади можно брать 2400 кг,  из легких строительных блоков (пенобетон, газобетон и т.п.) — 2000 кг, из древесины  и каркасники — 1800 кг. По этим усредненным нормам можно предварительно ориентироваться. Если же вы решите все считать серьезно, нужно будет соблюдать всю методику: считать, материалы стен,  перекрытий, кровли, отделки и т.д. Так как технологии и материалы  могут использоваться разные, расхождения тоже могут быть значительными.

Полученное значение умножаем на поправочный коэффициент — 1,3 или 1,4. Это запас прочности. Полученная цифра — это нагрузка, которую нужно будет передать через сваи.

Теперь по таблице подбираете, какой диаметр должна иметь свая, чтобы она смогла передать необходимый вес.

Несущая способность свай разных диаметров в различных грунтах

 

Если планируемое количество колонн с расширением выбранного диаметра может передать требуемую нагрузку, вам переделывать ничего не нужно. Если передаваемая масса слишком мала, необходимо или увеличить количество свай или сделать «пятку» большего диаметра.

Фундамент ТИСЭ: порядок работ

В самой методике ТИСЭ есть некоторые рекомендации:

  1. Сваи заглублять примерно на 20 см ниже уровня промерзания для региона.
  2. Для армирования сваи используют четыре прута ребристой арматуры диаметром 10-12 мм. Располагать прутья нужно не ближе, чем 4 см от края.
  3. Если уклон участка больше 10%, выпуск арматуры необходимо связать с ростверком.
  4. Ростверк использовать или высокий — приподнятый на 150 мм над грунтом, или делать свайно-ленточный фундамент с мелкозаглубленной лентой. Второй вариант используют для тяжелых зданий, передать вес которых посредством свай невозможно, тогда делают ленту, которая увеличивает площадь передачи.

    Схема армирования свайно-ростверкового фундамента с железобетонным ростверком (свайно-ленточного)

  5. Не стоит делать на дне скважины песчаную подсыпку: она не будет иметь нормальной плотности и работать не будет.
  6. Чтобы опора была надежной, применяйте вибраторы для бетона. Ручное вибрирование при помощи стержня арматуры неэффективно. Если в хозяйстве такого устройства нет, возьмите в аренду на время заливки фундамента: прочность повышается значительно.
  7. Опалубку для сваи делаете из толя, рубероида или пергамина, свернутого в трубку. Лучше чтобы она имела несколько слоев (2-3). Их скреплять ничем не нужно: скрутили чуть меньше, чем диаметр, вставили. Высота этой опалубки — на 15 см выше уровня грунта независимо от того есть уклон на участке или нет. Этот торчащий кусок желательно присыпать песком или грунтом, и уплотнить его вокруг. Это не даст развалить толь при заливке бетона.

Фундамента ТИСЭ — подвид  свайно-ростверкового фундамента. И технолоигя его изготовления ничем не отличается. Вся разница в процессе бурения. Других нет. Порядок работ и технология изготовления свайно-росветкового фундамента описаны тут. А в этой статье лучше дадим несколько практических советов.

Сложности при бурении

Если грунт сильно сыпучий — мелкий песок —  стенки скважины могут осыпаться. Чтобы этого не произошло, налейте воды. Песок уплотнится и будет держать форму. Вода поможет и в том случае, если грунт очень сухой и плотный. Пробурив несколько десятков сантиметров, залейте в скважину воду. Она размягчит грунт, его можно будет порубить лопатой или другим приспособлением, а потом вынуть при помощи бура.

Пробурить скважины под фундамент ТИСЭ своими руками нелегко, но возможно даже в одиночку

Сложности создают мощные корни деревьев и кустов. Их нужно порубить. Для этого топорище приваривают (прикрепляют) к рукоятке. Резко опуская его в лунку, измельчают корни.

Как формировать расширение

После достижения проектной глубины скважины к буру прикрепляют плуг. Он может фиксироваться в двух положениях: для формирования пятки в 50 или 60 см. Плуг привязывается к веревке.

Это плуг, за счет которого формируется куполообразное расширение

Опускаете бур вниз, веревка натянута, плуг прижат. Веревку отпустили, он под собственным весом опускается вниз. Начинаете вращать (идет тяжело — режущая поверхность большая), лезвие разрезает грунт, формируя утолщение.

Вращать можно и по часовой стрелке и против. Если по часовой, то старайтесь вниз не давить: углубляться не нужно. При вращении против часовой происходит только разрезание грунта без углубления, но возникает другая проблема: грунт ссыпается под бур, выталкивая его вверх.

Оптимально порядок работ такой: прокрутили несколько раз против часовой стрелки. Как почувствовали, что лезвие уперлось в свод, делаете несколько обороть по часовой стрелке, набирая в корпус бура срезанный грунт. Вытаскиваете бур, высыпаете грунт. Повторяете несколько раз, пока не сформуется расширение (грунт перестанет набираться).

На твердых грунтах работа с раскрытым плугом может быть проблематичной. Тогда можно формировать расширение поэтапно. Сначала выставить плуг на самое маленькое расстояние, потом его увеличить до нужного размера.

Заполнение бетоном

Если уровень грунтовых вод невысокий, никаких проблем не возникает: заливаете, обрабатываете вибратором. Все.

Если уровень грунтовых вод высокий, пятку можно заливать сразу после того, как ее сформировали. Нужно будет только вставить арматуру. Ее тогда вяжете до начала бурения. Заливку основной части скважины можно оставить «на потом».

Выставив арматуру и опалубку начинают заливать бетон

Если воды много и прибывает она быстро, понадобится большой мешок из плотной пленки  с дыркой внизу. Вставляете его в скважину и льете бетон. Так как он плотнее, он вытесняет воду. Залив пятку, вытаскиваете мешок. Он пригодится для следующих свай.

В видео ниже продемонстрирована технология строительства фундамента со сваями ТИСЭ и высоким ростверком.

Фундамент на сваях - "ТИСЭ"

Буронабивные сваи - технология, используемая при возведении зданий и сооружений с глубокими фундаментами - многоэтажные промышленные и жилые здания, дорожные развязки, опоры под мосты, эстакады и др., когда существуют большие сосредоточенные горизонтальные и вертикальные нагрузки, а также при сложных условиях строительства.

Буронабивные сваи – это скважины, в которые могут опускаться различные типы металлокаркасов. В скважины под давлением закачивается   бетон, песчано-цементная смесь или водоцементный раствор.

Буронабивные сваи устраивают без использования обсадных труб в маловлажных породах. В таком случае бурение можно осуществлять без крепления стенок скважин. В насыщенных водой породах устройство буронабивных свай проводят только под защитой обсадных труб или полимерного или глинистого бурового раствора. 

Буронабивные сваи формируются из цемента, срок схватывания которого должен быть не менее 2 ч. Подвижность бетонной смеси обеспечивается подбором ее состава и введением в смесь поверхностно-активных пластифицирующих добавок.

Ленточный и столбчатый фундамент более традиционны и понятны для строительства бань в России, однако более современный буронабивной фундамент имеет целый ряд преимуществ перед ними. А для участков на склонах и с проблемным грунтом это и вовсе – идеальный вариант. И для тех мест, где застройка ведется особо плотная, фундамент на буронабивных сваях позволяет построить даже двухэтажную баню или дом без последствий для грунта и находящихся рядом зданий.

Буронабивные сваи, изготовленные без применения обсадных труб, делаются это следующим способом: в грунте бурят скважину, используя установку вращательного или ударного способа бурения. В процессе бурения используется глинистый раствор, который будет сдавливать стенки скважины, предотвращая тем самым возможность обвала. Также при помощи восходящего потока этого раствора, выносятся частицы разбуренного грунта на поверхность. После этого в нее опускают арматурный каркас, который может устанавливаться либо по всей длине сваи, либо по части длины, либо у самого верха, чтобы связать ее с ростверком.

После этого скважину бетонируют при помощи трубы, которую перемещают постепенно вверх. Поднимая бетонолитную трубу в процессе бетонирования, всегда необходимо помнить и следить, чтобы ее нижний конец был углублен в бетонную смесь минимум на метр. Бетонная смесь, поданная в трубу, уплотняется при помощи вибратора, который закреплен на бетонолитной трубе. Еще один метод бетонирования предполагает использование миксера с бетононасосом. Насос закачивает бетон в скважину, а бетоновод всегда остается в одном и том же положении и извлекается только после окончания бетонирования. Эта методика бетонирования исключает возможность пережима сваи грунтом, обеспечивая при этом высокое качество бетонного покрытия.

Буронабивные сваи, изготовленные с помощью применения обсадных труб, делаются таким способом: бурится скважина, в которую устанавливают свайный каркас-трубу. При этом обсадная труба позволяет перекрыть горизонты плывунных грунтов, а также обеспечивает безопасность при ведении свайных работ, помогает контролировать основные параметры буровой скважины и обеспечивает качественное заполнение скважины бетоном.

Строительство подразумевает четкое следование технологиям. Даже небольшие просчеты приведут к последствиям, в первую очередь пострадает прочность будущего строения. Для того, чтобы избежать такого по истине печального события требуется знать последовательность действий.

Расчет фундамента:

Ширина фундамента должна исходить из толщины будущих стен. Это значит, что каркасное строение не должно обладать мощным нулевым уровнем, потому что стены будут легкими и тонкими. Если собираетесь строить настоящую русскую парную из бруса, то для того ,чтобы сделать фундамент своими руками придется делать его больше на 40 мм, ведь самое главное – равномерно распределить нагрузку по всей площади фундамента.

 

Разметка:

Необходимо понимать, что сваи могут располагаться практически в любом порядке, самое главное, что необходимо обеспечить – равномерность нагрузки. Если собираетесь сделать равномерную нагрузку, то расположение свай может происходить сплошной стеной, в шахматном порядке, либо под определенными участками бани. 

Бурение:

Одна скважина выполняется примерно за несколько часов. Это означает, чтобы пробурить несколько скважин для свай, потребуется достаточно долгое время, но как же сэкономить драгоценные часы? Все достаточно просто, необходимо использовать наиболее производительные ямобуры. Считается, что модели японских и корейских производителей самые надежные и быстрые. Поэтому, если вы решили экономить время, то пожертвуйте деньгами и все будет сделано в самые краткие сроки.

Опалубка:

Чтобы продолжать строительство фундамента потребуется создать опалубку, которая необходима для создания скважины. Опалубка необходима в тех регионах, где грунт не плотен, а значит, велика вероятность осыпания. Если же геологические условия нормальные, то можно спокойно обойтись и без создания опалубки, то есть бетон следует лить прямо в скважину, что облегчает процесс в разы. Главное, что необходимо запомнить так это то, что вам потребуется небольшой опалубок на поверхности, именно он будет служить оголовком сваи. В качестве такой опалубки может статья рубероид, свернутый в трубу. 

Выбор свай:

Сваи необходимо выбирать так, чтобы они служили еще много лет. Несущая способность должна быть намного лучше и надежнее, чем та, которой обладают забивные сваи. Именно простота конструкций буронабивных свай может ограничить земляные работы, соответственно не необходимо изготавливать большое количество свай, устанавливать можно даже не на каждом квадратном метре.

Изготовление свай процесс довольно легкий, а значит, все можно сделать своими руками. Для этого не требуется особо ничего. Самый главный плюс при изготовлении свай самому это то, что не необходимо думать о том, где складировать сваи. В строительстве очень популярны буронабивные сваи, основание которых имеет диаметр 50 см, это позволяет удерживать примерно пять тонн веса (каждая свая удерживает 5 тонн веса). Такой фундамент может выдержать солидную баню, сделанную из кирпича, которая будет содержать разнообразные архитектурные изыски.

То, что касается изготовления свай, то можно использовать практически любой материал, все зависит только от качества грунта, которое преобладает на участке. Например, если почва состоит из глины и в ней очень много воды, то для того, чтобы установить сваи придется укрепить скважины специальными обсадными трубами, но если бюджет не позволяет, то можно ограничиться глинистым раствором. Благодаря такому способу будут перекрыты горизонты грунтов, и фундамент станет безопасным. Необходимо учитывать, что глубина и ширина скважин подвергается деформациям. А значит, для того, чтобы обеспечить долговечность фундаменту, необходимо серьезно подумать над тем, как противостоять деформациям.

«Подушка»:

«Подушка» для фундамента из буронабивных свай строго обязательно для конструкций такого типа. Чаще всего, выполнение подушки происходит при использовании песка, щебня или бетонной смеси. Подушку необходимо хорошо утрамбовать, а после этого заполнить скважину основным материалом, который обеспечит жесткость конструкции.

Армирование фундамента:

Для того, чтобы придать дополнительную прочность сваям, чаще всего используют арматура, которая при помощи ростверка крепко вливается в единую конструкцию. Чтобы сваи были прочные, необходимо заранее продумать изготовление арматурных каркасов. Для того, чтобы сделать это, понадобиться несколько прутьев диаметром примерно 12 мм, которые связанны особым образом. Применить их можно в качестве готового каркаса, но, если нет времени заморачиваться с изготовлением. То можно использовать треугольные каркасы, которые обычно используются для перекрытий.

Монтаж:

На этом этапе подготавливают сваи. Необходимо понимать, что толщина и расположение зависит только от проката бани. Чтобы определить длину, необходимо использовать либо ручной бур, либо мотобур.

Глубина свай не может быть менее 1.5 метра и больше глубины промерзания грунта. Однако требуется знать, что свая должна обязательно заходить на 15 см больше, чем позволяет глубина промерзания грунта на том или ином участке. Именно для этих целей и нужен расчет фундамента. Глубину промерзания можно определить по геологическим картам, а если нет такой возможности, то придется консультироваться со специалистами. Очень важно соблюдать все расчеты, если сваи будут ниже глубины промерзания, то фундамент не «выдавится» как только выпадет снег.

Очень важный момент: над поверхностью должно остаться около полуметра свай. Они будут заполнены бетоном, а после того, как он остынет, сваи необходимо отделать рубероидом и соединить при помощи обвязки.

Заливка бетона:

На этом шаге происходит завершение монтажа свай. Все, что вам необходимо это залить бетон. Чаще всего используют заливку бетона из смесителя. Таким способом можно очень быстро залить большое количество бетона, так что останется много времени на остальные работы.

Заливка должна производиться только быстротвердеющим цементом, который разводится небольшими порциями и каждый раз происходит точно такая же утрамбовка, как и в предыдущий раз.

Идея этого чуда-фундамента в том, что сваи не забиваются с силой в землю и не повреждают слои – они как бы «вырастают» из земли. Говоря более простым языком, в почве пробуравливается скважина, в нее ставится труба или формируется съемная опалубка и все это заполняется строительным раствором. А для слабых грунтов буронабивной фундамент с ростверком бывает и вовсе единственно возможным вариантом. Ведь главная задача любых свай и столбов – опереться на самый твердый слой почвы – на несжимаемый, тот, что всегда находится ниже уровня промерзания грунтовых вод. А он может находиться в силу геологии некоторых регионов достаточно глубоко. Вот как раз буронабивные сваи и достигают такой линии – держа на ней всю нововозведенное сооружение. Сегодня практикуется также и такой более дорогой, но надежный нулевой уровень, как свайный фундамент на буронабивных свай с утеплителем. Для этого используется пенополистирол, который, как известно, имеет жесткую структуру. Фиксируется он прямо на гидроизоляцию и засыпается грунтом. К тому же пенополистирол сам по себе – отличный амортизатор для сил пучения почвы. Главное – даже ленточный фундамент на буронабивных сваях не нарушает коммуникации, которые были установлены на участке ранее. А то, что подвал в таком здании потом не сделать – нельзя считать проблемо. Радует и срок эксплуатации такого фундамента 70-100 лет.

 

недостатки оснований, технология строительства фундаментной свайной конструкции своими руками, работа буром и тонкости расчета

Одним из типов свайного или свайно-ростверкового фундамента является основание, выполненное по технологии ТИСЭ. Его отличительной характеристикой является то, что к окончанию сваи утолщаются и принимают форму купола, благодаря чему свайные фундаменты можно применять на пучинистых грунтах.

Особенности

Фундамент ТИСЭ не зря называют универсальным, он предназначен для различных почв, исключением являются лишь скалы. Постройка может иметь несколько этажей и железобетонное перекрытие, но на прочность и надежность конструкции это никак не повлияет. Но это не значит, что у него совершенно нет недостатков.

Отлично зарекомендовала себя данная конструкция на высокопучинистых грунтах, на которых другие типы фундаментов через несколько лет трескаются. Фундамент ТИСЭ уместно применять на территориях, расположенных вблизи с железнодорожными путями или же магистралью грузовых автомобилей. Обычный столбчатый фундамент при вибрациях рушится, а для основания ТИСЭ они совсем незаметны.

Расчет фундамента надо начинать с тщательного изучения и анализа участка. После этого выполняется разметка территории и ее бурение. Для этого применяется ручной фундаментный бур ТИСЭ Ф300, Ф250, Ф200 – диаметр соответствует показателю в названии. Сваи можно углублять максимум на глубину 2,20 метра. Против основания ТИСЭ отзывов практически нет, все владельцы остались довольны своим выбором.

Плюсы

Как утверждают профессионалы, фундамент, возведенный по технологии ТИСЭ, имеет огромное количество преимуществ:

  • Доступная цена – подобная конструкция обойдется в 2 раза дешевле, чем традиционный ленточный фундамент. При установке уменьшается масштаб земляных работ и затраты бетона, к тому же не надо привлекать специальную технику.
  • Установка такого основания может осуществляться в любое время года и при любых погодных условиях.
  • Работы по обустройству не займут много времени. Такой фундамент отлично подходит для индивидуального строительства, поэтому даже мастер-самоучка сможет быстро установить его.

Специалисты также отмечают тот факт, что на возведенной постройке можно без трудностей проводить коммуникации, и это еще одно неоспоримое преимущества основания.

Минусы

Как и у любой продукции, у конструкции, возведенной по технологии ТИСЭ, есть и несколько недостатков:

  • Такое основание нельзя построить на илистой или обводненной почве. При высоких нагрузках сваи прогибаются и повреждаются.
  • Необходим ручной труд – на твердых и каменистых участках бурение сделать сложно, также появляются проблемы со скважиной. Но даже в такой ситуации можно обойтись без помощи специалистов.
  • Нельзя сделать подвал под всю площадь дома.
  • Надо выполнять широкую отмостку.

Учитывая все характеристики фундамента, сделанного по технологии ТИСЭ, можно с уверенностью сказать, что он идеально подходит для частного строительства, к тому же является экономичным.

Расчет

Чтобы правильно рассчитать фундамент, надо определить нужное количество свай.

Для этого придерживайтесь следующей последовательности:

  • Высчитайте общую нагрузку на фундамент, учитывая проект сооружения. Надо учитывать вес конструкции с ростверком и всех стен, массу кровли, перекрытий и полов. Все эти показатели суммируйте и умножайте на 1,2, полученный результат умножьте на 1,3. Полученный результат и является показателем нагрузки на сваи.
  • После надо высчитать несущую способность буронабивной сваи. Для этого надо отправиться в архитектурный отдел города, чтобы узнать геологические особенности участка и какие грунты находятся ниже глубины промерзания. Работники отдела по таблице быстро высчитают и скажут вам максимальную нагрузку.
  • Скопируйте план фундамента проекта. Разделите максимальную нагрузку постройки на нагрузку свай. Таким образом вы узнаете необходимое количество столбов.
  • На копиях планах отметьте расположение всех свай. Сначала указываются сваи по углам поля, затем по стыкам, а оставшийся объем равномерно распределяется по участку.

Так вы и получите фундаментный план, по которому сможете в дальнейшем работать.

В среднем для кирпичного дома или же постройки из ракушника на каждый квадрат территории допустима нагрузка 2400 кг, для домов из различных типов бетона (пено- или газобетон) – 2000 кг, а для деревянных и каркасных конструкций – 1800 кг. По этим показателям можно ориентироваться приблизительно.

Строительство

Универсальное основание, возведенное по технологии ТИСЭ, востребовано, ведь оно обходится недорого, а его строительство не занимает много времени, к тому же все можно выполнить своими руками. Изначально тщательно подготовьте участок, а именно уберите верхний слой почвы и смонтируйте обноску.

Затем выполните разметку расположения свай и участка. Для этого применяется гидроуровень. Затем немного спилите колышки и разместите по наружным углам площади гвозди, зафиксировав на них веревку, можно применить и прочную леску. Когда это работа выполнена, установите колья для несущих стен.

Для монтажа каркаса обноски применяется кругляк из доски толщиной 50 мм. Рекомендуется применять садовый бур. Экономнее и удобнее делать полусплошную обноску, на которой обязательно надо определить нулевой уровень.

Затем выполняется монтаж гладких брусков, которые крепятся к доскам. Сверху должен быть нулевой уровень. Обратите внимание, что обноску устанавливают для контроля, потом ее демонтируют. По округе выкопайте яму и приступайте к бурению. Для начала рекомендуется выполнить приблизительно 5 скважин, после чего их надо расширить.

Если в почве небольшое количество песка, то сверление будет происходить с трудностями и на эту работу уйдет много времени. Чтобы облегчить процесс, в каждую скважину на ночь залейте 5 ведер воды, это размягчит почву и на следующий день увеличить скважину будет легче. Таким образом вы сможете справиться без специального оборудования.

Устанавливая основание ТИСЭ, не забывайте про армирование. Узнать длину прутка можно исходя из глубины опоры. Если арматура будет чуть заметна из-за столба, ее в дальнейшем можно эксплуатировать как виброуплотнитель для бетонирования, что позволит убрать остатки воздуха из бетона.

Следующей процедурой является гидроизоляция, для которой используется рубероид. Для монтажа материал надо разделить на куски и скрутить в цилиндр. Изделие помещается в скважину, но только когда будет выполнен монтаж арматуры. Видимый конец рубашки обсыпают грунтом. Установка фундамента ТИСЭ требует максимально быстрое бетонирование.

Специалисты рекомендуют заполнять одновременно несколько скважин.

Когда вы зальете столбы и засыплете опоры, начинайте изготавливать ростверк. Для этого устанавливаются щиты, их накрывают прочным полиэтиленом. Опалубку фиксируют шпильки, а с двух сторон делаются отверстия в брусе. Один конец шпильки загибают за другой, на котором фиксируется шайба и гайка. На шпильки устанавливается арматура, ее фиксируют стяжками из пластика.

Неоспоримым преимуществом данного фундамента является отсутствие дренажа. Не надо выполнять утепление отмостки и забирки. А чтобы стоки не действовали разрушающе на участки, прилегающие к отмостке, снаружи устанавливаются желоба ливневки.

Советы

Фундамент по технологии ТИСЭ можно применять для построек в несколько этажей и не переживать о том, что они просядут. Но помните, что дома средних размеров весом около 380 тонн на слабом грунте нуждаются в большом количестве опор ТИСЭ, что сделать самостоятельно очень сложно, но все же возможно.

Чтобы работы по возведению основания были выполнены быстро и качественно, надо учитывать следующие рекомендации:

  • Первым делом лучше пробурить цилиндрические части всех скважин, и только после этого расширять их. Такая последовательность сократит время на монтаж и демонтаж плуга бура.
  • Во время бурения затруднять работу могут камни. Маленькие автоматически попадут в накопитель, но большие придется доставать мотыгой. Поэтому если вам попался крупный валун, то начните бурение немного дальше. Допустимо смещение максимально на 500 см.
  • Если во время увеличения скважины начинает осыпаться грунт, как можно быстрее приступайте к бетонированию. Разбурили одну скважину – и сразу бетонируйте ее. Такую процедуру следует выполнять на песчаных грунтах и при повышенном уровне грунтовых вод.
  • Если участок с неровным рельефом, ростверк надо делать либо с переменной высотой сечения при маленьких уклонах, либо ступенчатым при больших уклонах.

Не все сваи-основания ТИСЭ надо забивать в обязательном порядке. Технология винтовых свай дает возможность быстро возвести основание. Винтовые сваи работают как шуруп. Это труба из металла в диаметре 108 мм с винтовой лопастью. Лопасть имеет такую конструкцию, что при вкручивании в землю грунт становится плотнее. Полость бетонируется, а полученная опора имеет несущую способность до 5 тонн. Основание на сваях уместно строить на болотистых почвах и торфяниках, но только при постройке зданий из дерева.

Срок эксплуатации конструкции зависит от толщины металла сваи и интенсивности образованию коррозии на поверхности, но, как правило, он намного больше, чем у других видов оснований.

В индивидуальном строительстве, как и в любом другом, первым делом владельцы хотят сэкономить, не нанеся ущерб конструкции. Фундамент по технологии ТИСЭ соответствует всем требованиям потребителей, помимо этого, он позволяет бережно отнестись к природным ресурсам. А установку фундамента могут выполнять все желающие, не имея даже специальных знаний и навыков. Расходы и так сведены к минимуму, поэтому специалисты категорически не рекомендуют экономить на качестве бетона или армирующего материала.

Фундамент ТИСЭ заслужил только положительные отзывы, что еще раз подтверждает его высокое качество, длительный срок эксплуатации, прочность и надежность.

О том, как сделать своими руками фундамент ТИСЭ, смотрите в следующем видео.

Фундамент по технологии ТИСЭ - "ТИСЭ"

Буронабивные сваи - технология, используемая при возведении зданий и сооружений с глубокими фундаментами - многоэтажные промышленные и жилые здания, дорожные развязки, опоры под мосты, эстакады и др., когда существуют большие сосредоточенные горизонтальные и вертикальные нагрузки, а также при сложных условиях строительства.

Буронабивные сваи – это скважины, в которые могут опускаться различные типы металлокаркасов. В скважины под давлением закачивается   бетон, песчано-цементная смесь или водоцементный раствор.

Буронабивные сваи устраивают без использования обсадных труб в маловлажных породах. В таком случае бурение можно осуществлять без крепления стенок скважин. В насыщенных водой породах устройство буронабивных свай проводят только под защитой обсадных труб или полимерного или глинистого бурового раствора. 

Буронабивные сваи формируются из цемента, срок схватывания которого должен быть не менее 2 ч. Подвижность бетонной смеси обеспечивается подбором ее состава и введением в смесь поверхностно-активных пластифицирующих добавок.

Ленточный и столбчатый фундамент более традиционны и понятны для строительства бань в России, однако более современный буронабивной фундамент имеет целый ряд преимуществ перед ними. А для участков на склонах и с проблемным грунтом это и вовсе – идеальный вариант. И для тех мест, где застройка ведется особо плотная, фундамент на буронабивных сваях позволяет построить даже двухэтажную баню или дом без последствий для грунта и находящихся рядом зданий.

Буронабивные сваи, изготовленные без применения обсадных труб, делаются это следующим способом: в грунте бурят скважину, используя установку вращательного или ударного способа бурения. В процессе бурения используется глинистый раствор, который будет сдавливать стенки скважины, предотвращая тем самым возможность обвала. Также при помощи восходящего потока этого раствора, выносятся частицы разбуренного грунта на поверхность. После этого в нее опускают арматурный каркас, который может устанавливаться либо по всей длине сваи, либо по части длины, либо у самого верха, чтобы связать ее с ростверком.

После этого скважину бетонируют при помощи трубы, которую перемещают постепенно вверх. Поднимая бетонолитную трубу в процессе бетонирования, всегда необходимо помнить и следить, чтобы ее нижний конец был углублен в бетонную смесь минимум на метр. Бетонная смесь, поданная в трубу, уплотняется при помощи вибратора, который закреплен на бетонолитной трубе. Еще один метод бетонирования предполагает использование миксера с бетононасосом. Насос закачивает бетон в скважину, а бетоновод всегда остается в одном и том же положении и извлекается только после окончания бетонирования. Эта методика бетонирования исключает возможность пережима сваи грунтом, обеспечивая при этом высокое качество бетонного покрытия.

Буронабивные сваи, изготовленные с помощью применения обсадных труб, делаются таким способом: бурится скважина, в которую устанавливают свайный каркас-трубу. При этом обсадная труба позволяет перекрыть горизонты плывунных грунтов, а также обеспечивает безопасность при ведении свайных работ, помогает контролировать основные параметры буровой скважины и обеспечивает качественное заполнение скважины бетоном.

Строительство подразумевает четкое следование технологиям. Даже небольшие просчеты приведут к последствиям, в первую очередь пострадает прочность будущего строения. Для того, чтобы избежать такого по истине печального события требуется знать последовательность действий.

Расчет фундамента:

Ширина фундамента должна исходить из толщины будущих стен. Это значит, что каркасное строение не должно обладать мощным нулевым уровнем, потому что стены будут легкими и тонкими. Если собираетесь строить настоящую русскую парную из бруса, то для того ,чтобы сделать фундамент своими руками придется делать его больше на 40 мм, ведь самое главное – равномерно распределить нагрузку по всей площади фундамента.

 

Разметка:

Необходимо понимать, что сваи могут располагаться практически в любом порядке, самое главное, что необходимо обеспечить – равномерность нагрузки. Если собираетесь сделать равномерную нагрузку, то расположение свай может происходить сплошной стеной, в шахматном порядке, либо под определенными участками бани. 

Бурение:

Одна скважина выполняется примерно за несколько часов. Это означает, чтобы пробурить несколько скважин для свай, потребуется достаточно долгое время, но как же сэкономить драгоценные часы? Все достаточно просто, необходимо использовать наиболее производительные ямобуры. Считается, что модели японских и корейских производителей самые надежные и быстрые. Поэтому, если вы решили экономить время, то пожертвуйте деньгами и все будет сделано в самые краткие сроки.

Опалубка:

Чтобы продолжать строительство фундамента потребуется создать опалубку, которая необходима для создания скважины. Опалубка необходима в тех регионах, где грунт не плотен, а значит, велика вероятность осыпания. Если же геологические условия нормальные, то можно спокойно обойтись и без создания опалубки, то есть бетон следует лить прямо в скважину, что облегчает процесс в разы. Главное, что необходимо запомнить так это то, что вам потребуется небольшой опалубок на поверхности, именно он будет служить оголовком сваи. В качестве такой опалубки может статья рубероид, свернутый в трубу. 

Выбор свай:

Сваи необходимо выбирать так, чтобы они служили еще много лет. Несущая способность должна быть намного лучше и надежнее, чем та, которой обладают забивные сваи. Именно простота конструкций буронабивных свай может ограничить земляные работы, соответственно не необходимо изготавливать большое количество свай, устанавливать можно даже не на каждом квадратном метре.

Изготовление свай процесс довольно легкий, а значит, все можно сделать своими руками. Для этого не требуется особо ничего. Самый главный плюс при изготовлении свай самому это то, что не необходимо думать о том, где складировать сваи. В строительстве очень популярны буронабивные сваи, основание которых имеет диаметр 50 см, это позволяет удерживать примерно пять тонн веса (каждая свая удерживает 5 тонн веса). Такой фундамент может выдержать солидную баню, сделанную из кирпича, которая будет содержать разнообразные архитектурные изыски.

То, что касается изготовления свай, то можно использовать практически любой материал, все зависит только от качества грунта, которое преобладает на участке. Например, если почва состоит из глины и в ней очень много воды, то для того, чтобы установить сваи придется укрепить скважины специальными обсадными трубами, но если бюджет не позволяет, то можно ограничиться глинистым раствором. Благодаря такому способу будут перекрыты горизонты грунтов, и фундамент станет безопасным. Необходимо учитывать, что глубина и ширина скважин подвергается деформациям. А значит, для того, чтобы обеспечить долговечность фундаменту, необходимо серьезно подумать над тем, как противостоять деформациям.

«Подушка»:

«Подушка» для фундамента из буронабивных свай строго обязательно для конструкций такого типа. Чаще всего, выполнение подушки происходит при использовании песка, щебня или бетонной смеси. Подушку необходимо хорошо утрамбовать, а после этого заполнить скважину основным материалом, который обеспечит жесткость конструкции.

Армирование фундамента:

Для того, чтобы придать дополнительную прочность сваям, чаще всего используют арматура, которая при помощи ростверка крепко вливается в единую конструкцию. Чтобы сваи были прочные, необходимо заранее продумать изготовление арматурных каркасов. Для того, чтобы сделать это, понадобиться несколько прутьев диаметром примерно 12 мм, которые связанны особым образом. Применить их можно в качестве готового каркаса, но, если нет времени заморачиваться с изготовлением. То можно использовать треугольные каркасы, которые обычно используются для перекрытий.

Монтаж:

На этом этапе подготавливают сваи. Необходимо понимать, что толщина и расположение зависит только от проката бани. Чтобы определить длину, необходимо использовать либо ручной бур, либо мотобур.

Глубина свай не может быть менее 1.5 метра и больше глубины промерзания грунта. Однако требуется знать, что свая должна обязательно заходить на 15 см больше, чем позволяет глубина промерзания грунта на том или ином участке. Именно для этих целей и нужен расчет фундамента. Глубину промерзания можно определить по геологическим картам, а если нет такой возможности, то придется консультироваться со специалистами. Очень важно соблюдать все расчеты, если сваи будут ниже глубины промерзания, то фундамент не «выдавится» как только выпадет снег.

Очень важный момент: над поверхностью должно остаться около полуметра свай. Они будут заполнены бетоном, а после того, как он остынет, сваи необходимо отделать рубероидом и соединить при помощи обвязки.

Заливка бетона:

На этом шаге происходит завершение монтажа свай. Все, что вам необходимо это залить бетон. Чаще всего используют заливку бетона из смесителя. Таким способом можно очень быстро залить большое количество бетона, так что останется много времени на остальные работы.

Заливка должна производиться только быстротвердеющим цементом, который разводится небольшими порциями и каждый раз происходит точно такая же утрамбовка, как и в предыдущий раз.

Идея этого чуда-фундамента в том, что сваи не забиваются с силой в землю и не повреждают слои – они как бы «вырастают» из земли. Говоря более простым языком, в почве пробуравливается скважина, в нее ставится труба или формируется съемная опалубка и все это заполняется строительным раствором. А для слабых грунтов буронабивной фундамент с ростверком бывает и вовсе единственно возможным вариантом. Ведь главная задача любых свай и столбов – опереться на самый твердый слой почвы – на несжимаемый, тот, что всегда находится ниже уровня промерзания грунтовых вод. А он может находиться в силу геологии некоторых регионов достаточно глубоко. Вот как раз буронабивные сваи и достигают такой линии – держа на ней всю нововозведенное сооружение. Сегодня практикуется также и такой более дорогой, но надежный нулевой уровень, как свайный фундамент на буронабивных свай с утеплителем. Для этого используется пенополистирол, который, как известно, имеет жесткую структуру. Фиксируется он прямо на гидроизоляцию и засыпается грунтом. К тому же пенополистирол сам по себе – отличный амортизатор для сил пучения почвы. Главное – даже ленточный фундамент на буронабивных сваях не нарушает коммуникации, которые были установлены на участке ранее. А то, что подвал в таком здании потом не сделать – нельзя считать проблемо. Радует и срок эксплуатации такого фундамента 70-100 лет.

 

Наши фундаменты ТИСЭ в деталях

РАБОТА ФОТОГРАФИЯ ОПИСАНИЕ 
     
Исследо-вание грунта

Данная процедура выполняется на всех объектах. Исключение составляют клиенты, имеющие геологию по ГОСТу или в случае выполнения фундаментов под малые формы.

В ходе этой операции мы выезжаем на участок, смотрим перепад и подъезд к пятну застройки, даём рекомендации. Далее разбуриваем скважину и смотрим устойчивость её стенок, скорость заполнения водой и её уровень, производим нагружение грунта на дне скважины, смотрим осадку пресса, выходим на примерные показатели грунтов. По завершению - завинчиваем до упора винтовую сваю рядом; смысл завинчивания сваи в выявлении более слабых грунтов ниже дна сваи.

Результат исследования - это не конкрентные характеристики грунта. Смысл один - своевременная подстраховка. Если по окончанию мы видим сомнительный результат - мы с Вами сможем вовремя принять меры для избегания серьёзных проблем с Вашим фундаментом!

     
 Заезд бригады    

Под общей фразой "заезд бригады" мы имеем ввиду следующие работы:

- приезд людей на объект, разгрузка инструмента

- закупка материалов, вынесение разметки, подпись с Заказчиком акта расположения строения на участке

- необходимое дооснащение участка строительства для работ (установка туалета, сборка кроватей для сна, изготовление верстака и т.д.)

Как правило, заезд происходит в первой половине дня и все эти работы выполняются в течение одного дня.

     
Бурение скважин  

Бурение скважин для столбчатого фундамента ТИСЭ делится на два этапа:

1) Бурение стволов свай. Мы выполняем с помощью тяжёлой техники, в случае малого количества скважин мотобуром. Бурение выполняется до проектной отметки - в нашей компании это минимум 1,7 м, чтобы уширение полностью расположилось ниже границы промерзания в глинистом грунте. Диаметр стволов свай составляет: 200 мм - для малых форм, 250 мм - для домов средней массы, 300 мм - для домов из блоков, с железобетонными перекрытиями.

2) Бурение уширения свай. Их мы чаще разрабатываем ручным буром для свай ТИСЭ, иногда привлечённой техникой. Нашей компанией выполняется уширение диаметром 600 мм, другие диаметры уширений применяются в частных случаях.

     
Опалубка и гидроизо-ляция свай ТИСЭ  

Нашей компанией выполняемая гидроизоляция свай фундаментов ТИСЭ одновременно является опалубкой. Выполняется гидроизоляция из рубероида или стеклоизола (второй предпочтительнее, т.к. имеет больший срок службы, прочнее и удобнее при монтаже, разница в цене незначительна). Чтобы скрутить материал в рулон нужного диаметра мы используем специальные заготовки, а для закрепления формы рулона мы используем деревянные короба, скотч и саморезы. Часть рулона, которая погружается в сваю (на глубину 1,3-1,4 м) может закрепляться послабее, т.к. там её от распирания при бетонировании предохраняют стенки скважины.

Деревянные короба имеют стойки и мы их так же используем для выведения верха свай на необходимый уровень по высоте.

     
Армирование свай  

Армирование свай нашей организацией выполняется заранее изготовленными каркасами, погружаемыми в скважину в процессе бетонирования. Каркасы, применяемые нашими специалистами, бывают двух видов: 4 стержня диаметром арматуры 10 мм и 4 стержня  диаметром 12 мм. Каркас из арматуры 10 мм используется для малых форм и строений средней массы; каркасы из арматуры 12 мм применяются, когда ствол сваи имеет диаметр 300 мм, при строительтсве строений с каменными стенами и железобетонными перекрытиями. Стержни скрепляются между собой хомутами из гладкой арматуры диаметром 6 мм. Хомуты выполняются с шагом 400-500 мм. 

Само уширение свай не армируется. Во-первых прочности бетона на срез в уширении более чем достаточно, здесь важно купить хороший бетон и его провибрировать, во-вторых чтобы заармировать уширение придётся устанавливать каркас в скважину до заливки, а это сделает невозможной откачку воды из скважины (если она начнёт поступать).

     
 Бетонирова-ние свай Если в скважинах перед заливкой есть вода - мы её откачиваем и по возможности зачищаем дно сваи от ила. Заливка свай производится партиями до 5 кубов, бетон подвозится к пятну застройки и разносится по скважинам из отвала на тачках. Если подъезд миксера к строению не возможен, то используется трактор-погрузчик, резже бетононасос. Скважину заполняют бетоном наполовину, затем бетон уплотняется вибратором. Далее, аккуратно погружаем каркас (очень важно погрузить каркас центрально, чтобы не порвать гидроизоляцию и не уйти каркасом ниже границы бетона). Затем, заливаем вторую половину скважины и снова бетон уплотняем вибратором уже на всю высоту сваи. Как правило, заливка 5 м.куб. длится в течение 1,5-2 часов. Сразу после заливки необходимо протереть арматурные выпуски от цементного молочка, а при высокой температуре летом не мешает периодически увлажнять верх сваи.
     
 Монтаж опалубки ростверка Сперва мы выполняем обноску. Обноска - это проще говоря разметка, стойки с натянутой шнуркой, отображающей внутреннюю границу опалубки ростверка. Далее собирается опалубка. Вбиваются крайние колья (колья выполняются из брусков) и к ним с внутренней стороны крепится доска. Для крепления используются саморезы. Доска для стенок используется толщиной 25 и 40 мм.  Доска 40 мм предпочтительнее, т.к. обеспечивает более правильную геометрию, а доску 25 мм может выгинать при заливке. В ростверках, где ширина или высота более 40 см мы обязательно используем доску 40 мм. После закрепления досок к крайним кольям забиваются промежуточные колья с шагом 40-60 см. Если участок ровный - днище ростверка выполняется либо из песчаной подушки, если по фундаменту перепад более 30 см - днище ростверка выполняется из доски 50 мм. После монтажа опалубки ростверка делаем проверку на наличие неровностей по верхней плоскости фундамента (это делается сперва гидроуровнем, затем уточняется нивелиром), перепад должен составлять до 10 мм. После проверки к внутренней поверхности опалубки крепится клеёнка или рубероид. Это нужно, чтобы было проще снять опалубку и сохранить доску в годном состоянии. 
     
Армирование ростверка

 В нашей компании применяется два типа вязки армокаркса ростверка фундамента ТИСЭ.

1) Стандартная вязка. Она изображена на картинке слева. Используется для малых форм и строений средней массы, в случаях когда сваи расположены по центру ростверка. В сечении чаще 8, иногда 6 стержней арматуры D10 мм. Резже армирование выполняется стержнями D12 мм.  

2) Усиленная вязка. Выполняем с поперечными хомутами из гладкой арматуры D6 мм, второе отличие в том, что выпуски из свай делаем длинее и их концы загинаем вдоль верхних стержней. Этот вариант немного дороже, но прочнее, используется для строений со стенами из каменных материалов и ЖБ перекрытиями. Арматурные стержни минимиум D12 мм.

Независимо от типа вязки углы, крестообразные и Т-образные перекрестия дополнительно уисиваются Г-образными элементами из арматуры. Защитный слой арматуры не менее 30 мм, расстояние между стержнями минимум 3 диаметра. Используем фиксаторы для точности.

     
Подготовка ростверка к заливке

 Сперва устанавливаем продухи. У фундаментов ТИСЭ хорошо проветриваемое подпольное пространство, поэтому в большом количестве продухов нужды нет. Располагаем продухи в одном направлении, на 1/4 пролёта между сваями, делаем по одному продуху на секцию на каждую ось. Обязательно снаружи указываем на опалубке расположение продуха.

Подрезаем выпуски из свай таким образом, чтобы до верхнего края опалубки оставалось 30 мм (это выполлняется если армирование - стандартная вязка).

Далее подчищаем днище отчищаем от мусора либо проливкой воды, либо пылесосом.

     
Заливка ростверка

Привлекать ли на заливку тяжёлую технику зависит от конкретной ситуации. Если миксер подъезжает к фундаменту, а объём заливки до 15 м.куб., то мы технику не привлекаем. Если перечисленные условия не выполняются, то возможна заливка с трактором с ковшом, бетононасосом или краном с бадьёй. С какого края заливаться - решаем по месту. Ростверк высотой до 40 см заливается в 1 слой, после чего сразу уплотняется вибратором. После того как ростверк залит и провибрирован мы проходим поверхность рейкой или мастерком для её выравнивания и гладкости.

Сразу после заливки всегда полезно накрыть фундамент плёнкой. Если погода жаркая, то периодически необходимо проливать фундамент для его равномерного высыхания. Если температура стоит ниже -10 зимой, то стоит укрыть верхнюю поверхность тёплыми матами или пенопластом, а лучше всего соорудить тепляк.

     
Распалубка, уход за фундаментом

 Сперва снимаем боковую опалубку, там где возможно отдираем налипшие остатки рубероида. Вреда от них нет, поэтому их 100% удаление не обязательно. Удаляем нижнюю опалубку и ОБЯЗАТЕЛЬНО выбиваем песчаную подушку, если она есть. Зазор между фундаментом и землёй должен остаться не менее 100, заполнять его ничем нельзя (песок, пенопласт, ЭППС - все эти материалы совершенно не годятся!). В конце распалубки пробиваем продухи.

Далее фундамент можно улучшить следующим образом:

1) Обмазать ростверк битумной мастикой для гидроизоляции. Если бетон залит качественный - нужды в этом нет.

2) Прошлейфовать верхнюю поверхность алмазным кругом для достижения гладкой поверхности.

Как составить график изгиба стержней для армирования свай

В этом посте мы увидим «График изгиба стержня для свайного фундамента».

Надеюсь, вы прочитали другие сообщения с расписанием изгиба штанги.

Итак, приступим.

Основы свайного фундамента

Свайные фундаменты используются в следующих случаях, когда требуется глубокий фундамент. Проверить - типы фундамента.

  • Грунт очень сжимаем и слишком слаб, чтобы выдерживать нагрузку, поэтому нам нужно добраться до твердых пластов
  • Конструкция имеет горизонтальные силы, которые возникают в небоскребах (сила ветра)
  • Возвышающая сила от избыточного уровня грунтовых вод.
  • Наличие обширных почв, где почва постоянно набухает и сжимается, как показано ниже

Схема свайного фундамента

Ознакомьтесь с типовой схемой свайного фундамента.

Состоит из

.

Мы не можем найти эту страницу

(* {{l10n_strings.REQUIRED_FIELD}})

{{l10n_strings.CREATE_NEW_COLLECTION}} *

{{l10n_strings.ADD_COLLECTION_DESCRIPTION}}

{{l10n_strings.COLLECTION_DESCRIPTION}} {{addToCollection.description.length}} / 500 {{l10n_strings.TAGS}} {{$ item}} {{l10n_strings.PRODUCTS}} {{l10n_strings.DRAG_TEXT}}

{{l10n_strings.DRAG_TEXT_HELP}}

{{l10n_strings.LANGUAGE}} {{$ select.selected.display}}

{{article.content_lang.display}}

{{l10n_strings.AUTHOR}}

{{l10n_strings.AUTHOR_TOOLTIP_TEXT}}

{{$ select.selected.display}} {{l10n_strings.CREATE_AND_ADD_TO_COLLECTION_MODAL_BUTTON}} {{l10n_strings.CREATE_A_COLLECTION_ERROR}} .

Обучение с подкреплением с Keras + OpenAI: DQN | автор: Яш Патель

Краткое описание

В прошлый раз в нашем учебнике по Keras / OpenAI мы обсудили очень простой пример применения глубокого обучения в контекстах обучения с подкреплением. В ретроспективе это был невероятный показ! Если вы посмотрите на данные обучения, то модели со случайной вероятностью обычно будут способны выполнять только 60 шагов в среднем. И все же, обучаясь на этих, казалось бы, очень посредственных данных, мы смогли «победить» среду (т.е. получить производительность более 200 шагов). Как это возможно?

Мы можем почувствовать это интуитивно. Давайте представим совершенно случайный ряд, который мы использовали в качестве обучающих данных. Крайне маловероятно, что любые две серии будут иметь большое перекрытие друг с другом, поскольку они генерируются совершенно случайным образом. Тем не менее, есть - это ключевых особенностей, которые являются общими для успешных испытаний, например, толкание тележки вправо, когда штанга наклонена вправо, и наоборот. Итак, обучая нашу сетевую сеть по всем этим данным испытаний, мы извлекаем общие закономерности, которые способствовали их успеху, и можем сгладить детали, которые привели к их независимым неудачам.

При этом окружающая среда, которую мы рассматриваем на этой неделе, значительно сложнее, чем на прошлой неделе: MountainCar.

Более сложные среды

Несмотря на то, что кажется, что мы можем применить ту же технику, что применяли на прошлой неделе, есть одна важная особенность, которая делает это невозможным: мы не можем генерировать данные для обучения. В отличие от очень простого примера Cartpole, случайные движения часто просто приводят к тому, что испытание заканчивается у нас у подножия холма.То есть у нас есть несколько испытаний, которые в итоге имеют одинаковые значения -200. Это практически бесполезно для использования в качестве обучающих данных. Представьте, что вы были в классе, где независимо от того, какие ответы вы поставили на экзамене, вы получили 0%! Как вы собираетесь извлечь уроки из этого опыта?

Случайные вводы для среды «MountainCar-v0» не дают никаких результатов, которые стоит или полезно тренировать на

. В соответствии с этим, мы должны найти способ постепенного улучшения результатов предыдущих испытаний.Для этого мы используем одну из основных ступеней обучения с подкреплением: Q-обучение!

Предпосылки теории DQN

Q-обучение (которое, кстати, ничего не означает) сосредоточено на создании «виртуальной таблицы», которая учитывает, сколько вознаграждения назначается за каждое возможное действие с учетом текущего состояния окружающей среды. Давайте разберем это по шагам:

Вы можете представить себе сеть DQN как внутреннюю, поддерживающую электронную таблицу значений каждого из возможных действий, которые могут быть предприняты с учетом текущего состояния среды

Что мы подразумеваем под «виртуальной таблицей»? ” Представьте, что для каждой возможной конфигурации пространства ввода у вас есть таблица, в которой назначается оценка для каждого из возможных действий, которые вы можете предпринять.Если бы это было возможно волшебным образом, вам было бы очень легко «обыграть» окружающую среду: просто выберите действие, набравшее наибольшее количество очков! Два момента, на которые следует обратить внимание об этом счете. Во-первых, эта оценка обычно называется «Q-оценкой», отсюда и происходит название всего алгоритма. Во-вторых, как и в случае с любой другой оценкой, эта оценка Q имеет значение , что не означает вне контекста их моделирования. То есть у них не имеет абсолютного значения , но это прекрасно, поскольку оно нам нужно только для сравнения.

Зачем тогда нам нужна виртуальная таблица для каждой конфигурации входа ? Почему у нас не может быть только одна таблица, чтобы управлять ими всеми? Причина в том, что в этом нет смысла: это было бы то же самое, что сказать, что наилучшее действие, которое следует предпринять, находясь на дне долины, - это именно то, что вы должны предпринять, когда находитесь на самой высокой точке левый уклон.

Итак, основная проблема с тем, что я описал (поддержание виртуальной таблицы для каждой конфигурации ввода ), заключается в том, что это невозможно: у нас есть непрерывное (бесконечное) пространство ввода! Мы могли бы обойти это, дискретизируя пространство ввода, но это кажется довольно хитрым решением этой проблемы, с которым мы будем сталкиваться снова и снова в будущих ситуациях.Итак, как нам это обойти? Применяя нейронные сети к ситуации: вот откуда D в DQN!

DQN Agent

Итак, теперь мы свели проблему к поиску способа присвоения различных действий Q-score с учетом текущего состояния. Это ответ на очень естественный первый вопрос, на который нужно ответить при использовании любой NN: каковы входы и выходы нашей модели? Степень математики, которую вам необходимо понять для этой модели, представляет собой следующее уравнение (не волнуйтесь, мы его разберем):

Q, как уже упоминалось, представляет собой значение, оцененное нашей моделью с учетом текущего состояния (s ) и предпринятые действия (а).Однако цель состоит в том, чтобы определить общее значение состояния. Что я имею в виду? Общее значение составляет и - это немедленное вознаграждение, которое вы получите , и - ожидаемое вознаграждение, которое вы получите в будущем, занимая эту позицию. То есть мы хотим учесть тот факт, что стоимость позиции часто отражает не только ее немедленную выгоду, но и будущую выгоду, которую она дает (черт возьми, глубоко). В любом случае, мы дисконтируем будущие вознаграждения, потому что, если я сравниваю две ситуации, в которых я ожидаю получить 100 долларов, одна из двух будет в будущем, я всегда буду соглашаться на текущую сделку, поскольку положение будущей сделки может измениться между тем, когда Я заключил сделку и когда получу деньги.Гамма-фактор отражает эту остаточную стоимость для ожидаемой будущей прибыли от государства.

Вот и все: это все, что нам для этого понадобится! Пора действительно перейти к коду!

Реализация агента DQN

Сеть Deep Q основана на непрерывном обучении, а это означает, что мы не просто собираем кучу данных испытаний / обучения и вводим их в модель. Вместо этого мы создаем обучающие данные в ходе запускаемых нами испытаний и вводим в них эту информацию сразу после запуска пробной версии.Если сейчас все это кажется несколько расплывчатым, не волнуйтесь: пора взглянуть на этот код. Код в основном вращается вокруг определения класса DQN, в котором фактически будет реализована вся логика алгоритма и где мы предоставляем простой набор функций для фактического обучения.

DQN Hyperparameters

Прежде всего, мы собираемся обсудить некоторые параметры, актуальные для DQN. Большинство из них являются стандартными для большинства реализаций нейронных сетей:

 class DQN: 
def __init __ (self, env):
self.env = env
self.memory = deque (maxlen = 2000)

self.gamma = 0.95
self.epsilon = 1.0
self.epsilon_min = 0.01
self.epsilon_decay = 0.995
self.learning_rate = 0.01

Давайте пройдемся через эти по одному. Первый - это просто среда, которую мы предоставляем для удобства, когда нам нужно ссылаться на фигуры при создании нашей модели. «Память» - ключевой компонент DQN: как упоминалось ранее, испытания используются для непрерывного обучения модели.Однако вместо того, чтобы тренироваться на испытаниях по мере их поступления, мы добавляем их в память и тренируемся на случайной выборке из этой памяти. Почему это вместо того, чтобы просто тренироваться на последних испытаниях x в качестве нашей «выборки»? Причина несколько тонкая. Представьте, что вместо этого мы должны были просто тренироваться на самых последних испытаниях в качестве нашей выборки: в этом случае наши результаты будут изучать только самые последние действия, которые могут не иметь прямого отношения к будущим прогнозам. В частности, в этой среде, если бы мы двигались по правой стороне склона, обучение на самых последних испытаниях повлекло бы за собой обучение на данных, где вы двигались вверх по склону вправо.Но это не имело бы никакого отношения к определению того, какие действия предпринять в сценарии, с которым вы скоро столкнетесь, взбираясь на левый холм. Таким образом, взяв случайную выборку, мы не искажаем наш обучающий набор, а вместо этого в идеале узнаем о масштабировании всех сред, с которыми мы могли бы столкнуться в равной степени.

Итак, теперь мы обсуждаем гиперпараметры модели: гамма, эпсилон / эпсилон-распад и скорость обучения. Первый - это коэффициент амортизации будущих вознаграждений (<1), рассмотренный в предыдущем уравнении, а последний - стандартный параметр скорости обучения, поэтому я не буду обсуждать его здесь.Второй, однако, интересный аспект RL, заслуживающий отдельного обсуждения. В любом виде обучения у нас всегда есть выбор между исследованием и эксплуатацией. Это не ограничивается информатикой или академическими науками: мы делаем это изо дня в день!

Рассмотрите рестораны в вашем районе. Когда вы в последний раз ходили в новую? Наверное, очень давно. Это соответствует вашему переходу от разведки к эксплуатации : вместо того, чтобы пытаться найти новые и лучшие возможности, вы выбираете лучшее, что вы нашли в своем прошлом опыте, и максимизируете свою полезность оттуда.Сравните это с тем, когда вы переехали в свой дом: в то время вы не знали, какие рестораны были хорошими или нет, и поэтому были соблазнены изучить ваши варианты. Другими словами, существует четкая тенденция к обучению: исследуйте все возможные варианты, когда вы о них не знаете, и постепенно переходите к использованию, когда у вас сложится мнение о некоторых из них. Таким же образом мы хотим, чтобы наша модель отражала эту естественную модель обучения, и эпсилон играет эту роль.

Эпсилон обозначает ту часть времени, которую мы посвятим исследованиям.То есть в части self.epsilon испытаний мы просто предпримем случайное действие, а не то, которое мы прогнозировали бы как лучшее в этом сценарии. Как уже говорилось, мы хотим делать это чаще, чем не вначале, прежде чем мы сформируем стабилизирующие оценки по этому вопросу, и поэтому инициализируем эпсилон близким к 1,0 в начале и уменьшаем его на некоторую долю <1 на каждом последующем временном шаге.

Модели DQN

Был один ключевой момент, который был исключен при инициализации DQN выше: фактическая модель, используемая для прогнозов! Как и в нашем оригинальном руководстве по Keras RL, нам напрямую предоставляются входные и выходные данные в виде числовых векторов.Таким образом, нет необходимости использовать в нашей сети более сложные уровни, кроме полносвязных. В частности, мы определяем нашу модель так:

 def create_model (self): 
model = Sequential ()
state_shape = self.env.observation_space.shape
model.add (Dense (24, input_dim = state_shape [0],
Activation = "relu"))
model.add (Dense (48, activate = "relu"))
model.add (Dense (24, activate = "relu"))
model.add (Dense (self.env. action_space.n))
model.compile (loss = "mean_squared_error",
optimizer = Adam (lr = self.learning_rate))
return model

И используйте это для определения модели и целевой модели (объяснено ниже):

 def __init __ (self, env): 
self.env = env
self.memory = deque (maxlen = 2000)

self.gamma = 0,95
self.epsilon = 1,0
self.epsilon_min = 0,01
self.epsilon_decay = 0,995
self.learning_rate = 0,01
self.tau = 0,05

self.model = self.create_model ()
# " hack », реализованный DeepMind для улучшения сходимости
self.target_model = self.create_model ()

Тот факт, что существует две отдельных моделей , одна для прогнозирования, а другая для отслеживания «целевых значений», определенно противоречит интуиции. Чтобы быть точным, роль модели ( self.model ) заключается в том, чтобы делать фактические прогнозы относительно того, какое действие следует предпринять, а целевая модель ( self.target_model ) отслеживает, какое действие мы хотим, чтобы наша модель предприняла. .

Почему бы просто не иметь единственную модель, которая поддерживает и то, и другое? В конце концов, если что-то предсказывает действия, которые необходимо предпринять, не должно ли это косвенно определять, какую модель мы, , хотим, чтобы приняла наша модель? На самом деле это одна из тех «странных уловок» в глубоком обучении, которые DeepMind разработал, чтобы добиться конвергенции в алгоритме DQN.Если вы используете одну модель, она может (и часто это делает) сходиться в простых средах (таких как CartPole). Но причина того, что она не сходится в этих более сложных средах, заключается в том, как мы обучаем модель: как упоминалось ранее, мы обучаем ее «на лету».

В результате мы проводим обучение на каждом временном шаге, и, если бы мы использовали одну сеть, также существенно изменили бы «цель» на каждом временном шаге. Подумайте, насколько это запутанно! Это как если бы учитель сказал вам закончить стр.6 в вашем учебнике, и, когда вы закончили половину, она изменила его на стр. 9, и к тому времени, когда вы закончили половину этого, она сказала вам сделать стр. 21! Это, следовательно, вызывает отсутствие сходимости из-за отсутствия четкого направления использования оптимизатора, то есть градиенты меняются слишком быстро для стабильной сходимости. Итак, чтобы компенсировать это, у нас есть сеть, которая меняется медленнее и отслеживает нашу конечную цель, и сеть, которая пытается ее достичь.

Обучение DQN

Обучение включает три основных этапа: запоминание, обучение и переориентацию целей.Первый - это просто добавление к памяти, когда мы проходим больше испытаний:

 def помнить (self, state, action, reward, new_state, done): 
self.memory.append ([state, action, reward, new_state, done])

Здесь особо нечего особо отметить, кроме того, что мы должны сохранить этап done для того, как мы позже обновим функцию вознаграждения. Переходя к основной части нашего DQN, у нас есть функция train. Здесь мы используем нашу сохраненную память и активно учимся на том, что видели в прошлом.Мы начинаем с взятия образца из всей нашей памяти. Оттуда мы обрабатываем каждый образец по-разному. Как мы видели в уравнении ранее, мы хотим обновить функцию Q как как сумму текущего вознаграждения и ожидаемых будущих вознаграждений (обесцениваемых по гамме). В случае, если мы находимся в конце испытаний, таких будущих наград нет, поэтому вся ценность этого состояния - это просто текущая награда, которую мы получили. Однако в нетерминальном состоянии мы хотим увидеть, какое максимальное вознаграждение мы получили бы, если бы смогли предпринять любое возможное действие, из чего мы получаем:

 def replay (self): 
batch_size = 32
если len (self.memory) return samples = random.sample (self.memory, batch_size)
for sample in samples:
state, action, reward, new_state, done = sample
target = self.target_model.predict (state)
если done:
target [0] [action] = reward
else:
Q_future = max (
self.target_model.predict (new_state) [0])
target [0] [action] = reward + Q_future * self.gamma
self.model.fit (state, target, epochs = 1, verbose = 0)

И, наконец, мы должны переориентировать наши цели, где мы просто копируем веса из основной модели в целевую.Однако, в отличие от основного метода поезда, это целевое обновление вызывается реже:

 def target_train (self): 
weights = self.model.get_weights ()
target_weights = self.target_model.get_weights ()
for i in range ( len (target_weights)):
target_weights [i] = weights [i]
self.target_model.set_weights (target_weights)

DQN Action

Последний шаг - просто заставить DQN фактически выполнить желаемое действие, которое чередуется на основе заданного параметра epsilon между выполнением случайного действия и действием, основанным на прошлом обучении, следующим образом:

 def act (self, state): 
self.epsilon * = self.epsilon_decay
self.epsilon = max (self.epsilon_min, self.epsilon)
if np.random.random () return self.env.action_space.sample ()
return np. argmax (self.model.predict (state) [0])

Training Agent

Обучение агента теперь естественным образом следует из разработанного нами сложного агента. Мы должны создать его экземпляр, передать ему опыт, когда мы с ним сталкиваемся, обучить агента и обновить целевую сеть:

 def main (): 
env = gym.make ("MountainCar-v0")
гамма = 0,9
epsilon = 0,95 испытаний = 100
trial_len = 500 updateTargetNetwork = 1000
dqn_agent = DQN (env = env)
шагов = []
для пробной версии в диапазоне (испытания):
cur_state = env.reset (). Reshape (1,2)
для шага в диапазоне (trial_len):
action = dqn_agent.act (cur_state)
env.render ()
new_state, reward, done, _ = env. шаг (действие) награда = вознаграждение, если не было сделано еще -20
print (вознаграждение)
new_state = new_state.reshape (1,2)
dqn_agent.запомнить (cur_state, action,
reward, new_state, done)

dqn_agent.replay ()
dqn_agent.target_train ()

cur_state = new_state
если сделано:
break
if step> = 199:
print («Не удалось завершить пробную версию ")
else:
print (" Завершено в {} испытаниях ".format (испытание))
break

Полный код

Вместе с этим, вот полный код, используемый для обучения работе со средой" MountainCar-v0 " используя DQN!

Следите за следующим руководством по Keras + OpenAI!

.

Введение в различные алгоритмы обучения с подкреплением. Часть I (Q-Learning, SARSA, DQN, DDPG) | Автор: Kung-Hsiang, Huang (Steeve)

Обычно установка RL состоит из двух компонентов: агента и среды.

Иллюстрация обучения с подкреплением (https://i.stack.imgur.com/eoeSq.png)

Затем среда относится к объекту, над которым действует агент (например, к самой игре в игре Atari), а агент представляет Алгоритм RL. Среда начинается с отправки состояния агенту, который затем на основе своих знаний предпринимает действие в ответ на это состояние.После этого среда отправляет пару следующих состояний и вознаграждение обратно агенту. Агент обновит свои знания с помощью награды, возвращаемой средой, чтобы оценить свое последнее действие. Цикл продолжается до тех пор, пока среда не отправит терминальное состояние, которое заканчивается эпизодом.

Большинство алгоритмов RL следуют этому шаблону. В следующих параграфах я кратко расскажу о некоторых терминах, используемых в RL, чтобы облегчить наше обсуждение в следующем разделе.

Определение

  1. Действие (A): все возможные действия, которые может предпринять агент.
  2. Состояние (S): текущая ситуация, возвращаемая средой.
  3. Награда (R): немедленный возврат из среды для оценки последнего действия.
  4. Политика (π): Стратегия, которую агент использует для определения следующего действия на основе текущего состояния.
  5. Стоимость (V): ожидаемая долгосрочная доходность с учетом скидки, в отличие от краткосрочного вознаграждения R. Vπ (s) определяется как ожидаемая долгосрочная доходность π политики раскола текущего состояния.
  6. Q-значение или значение действия (Q): Q-значение аналогично значению Value, за исключением того, что оно принимает дополнительный параметр, текущее действие a . Qπ (s, a) относится к долгосрочному возврату текущего состояния s , предпринимая действия a в соответствии с политикой π.

Без модели по сравнению с На основе модели

Модель предназначена для моделирования динамики окружающей среды. То есть модель изучает вероятность перехода T (s1 | (s0, a)) из пары текущего состояния s 0 и действия a в следующее состояние s 1 . Если вероятность перехода успешно изучена, агент будет знать, насколько вероятно войти в определенное состояние с учетом текущего состояния и действия.Однако алгоритмы, основанные на модели, становятся непрактичными по мере роста пространства состояний и пространства действий (S * S * A для табличной настройки).

С другой стороны, алгоритмы без моделей полагаются на метод проб и ошибок для обновления своих знаний. В результате ему не требуется место для хранения всей комбинации состояний и действий. Все алгоритмы, обсуждаемые в следующем разделе, попадают в эту категорию.

Соответствие политике и политике Вне политики

Агент, подключенный к политике, изучает значение на основе своего текущего действия, производного от текущей политики, тогда как его часть, не связанная с политикой, изучает его на основе действия a *, полученного из другой политики.В Q-обучении такой политикой является жадная политика. (Мы поговорим об этом подробнее в Q-Learning и SARSA)

2.1 Q-Learning

Q-Learning - это внеполитический алгоритм RL без моделей, основанный на хорошо известном уравнении Беллмана:

Уравнение Беллмана (https : //zhuanlan.zhihu.com/p/21378532? refer = intelligentunit)

E в приведенном выше уравнении относится к математическому ожиданию, а ƛ - к коэффициенту дисконтирования. Мы можем переписать его в виде Q-значения:

Уравнение Беллмана в форме Q-значения (https: // zhuanlan.zhihu.com/p/21378532?refer=intelligentunit)

Оптимальное значение Q, обозначенное как Q *, может быть выражено как:

Оптимальное значение Q (https://zhuanlan.zhihu.com/p/21378532?refer= Intelligentunit)

Цель состоит в том, чтобы максимизировать Q-значение. Прежде чем погрузиться в метод оптимизации Q-value, я хотел бы обсудить два метода обновления значений, которые тесно связаны с Q-обучением.

Итерация политики

Итерация политики запускает цикл между оценкой политики и ее улучшением.

Итерация политики (http://blog.csdn.net/songrotek/article/details/51378582)

Оценка политики оценивает функцию ценности V с помощью жадной политики, полученной в результате последнего улучшения политики. С другой стороны, улучшение политики обновляет политику действием, которое максимизирует V для каждого состояния. Уравнения обновления основаны на уравнении Беллмана. Он продолжает повторяться до схождения.

Псевдокод для изменения политики (http://blog.csdn.net/songrotek/article/details/51378582)

Итерация значения

Итерация значения содержит только один компонент.Он обновляет функцию ценности V на основе оптимального уравнения Беллмана.

Оптимальное уравнение Беллмана (http://blog.csdn.net/songrotek/article/details/51378582) Псевдокод для изменения значений (http://blog.csdn.net/songrotek/article/details/51378582)

После итерация сходится, оптимальная политика напрямую получается путем применения функции максимального аргумента для всех состояний.

Обратите внимание, что эти два метода требуют знания вероятности перехода p , что указывает на то, что это алгоритм на основе модели.Однако, как я упоминал ранее, алгоритм, основанный на модели, страдает проблемой масштабируемости. Так как же Q-Learning решает эту проблему?

Q-Learning Update Equation (https://www.quora.com/What-is-the-difference-between-Q-learning-and-SARSA-learning)

α относится к скорости обучения (т.е. насколько быстро мы приближается к цели). Идея Q-Learning во многом основана на итерациях значений. Однако уравнение обновления заменяется приведенной выше формулой. В результате нам больше не нужно беспокоиться о вероятности перехода.

Псевдокод Q-обучения (https://martin-thoma.com/images/2016/07/q-learning.png)

Обратите внимание, что следующее действие a ' выбрано для максимизации Q-значения следующего состояния. следования текущей политике. В результате Q-обучение относится к категории вне политики.

2.2 Состояние-действие-награда-государство-действие (SARSA)

SARSA очень напоминает Q-обучение. Ключевое различие между SARSA и Q-Learning заключается в том, что SARSA - это алгоритм, соответствующий политике. Это означает, что SARSA изучает значение Q на основе действия, выполняемого текущей политикой, а не жадной политикой.

SARSA Update Equation (https://www.quora.com/What-is-the-difference-between-Q-learning-and-SARSA-learning)

Действие a_ (t + 1) - это действие, выполняемое в следующее состояние s_ (t + 1) согласно текущей политике.

Псевдокод SARSA (https://martin-thoma.com/images/2016/07/sarsa-lambda.png)

Из псевдокода выше вы можете заметить, что выполняются два выбора действий, которые всегда соответствуют текущей политике. Напротив, Q-обучение не имеет ограничений для следующего действия, пока оно максимизирует Q-значение для следующего состояния.Следовательно, SARSA - это алгоритм, основанный на политике.

2.3 Deep Q Network (DQN)

Хотя Q-обучение - очень мощный алгоритм, его основной недостаток - отсутствие универсальности. Если вы рассматриваете Q-обучение как обновление чисел в двумерном массиве (пространство действий * пространство состояний), оно, по сути, напоминает динамическое программирование. Это означает, что для состояний, которые агент Q-Learning не видел раньше, он не знает, какое действие предпринять. Другими словами, агент Q-Learning не имеет возможности оценивать значение для невидимых состояний.Чтобы справиться с этой проблемой, DQN избавляется от двумерного массива, введя нейронную сеть.

DQN использует нейронную сеть для оценки функции Q-значения. Входом для сети является ток, а выходом - соответствующее значение Q для каждого действия.

Пример DQN для Atari (https://zhuanlan.zhihu.com/p/25239682)

В 2013 году DeepMind применил DQN к игре Atari, как показано на рисунке выше. Входными данными является необработанное изображение текущей игровой ситуации. Он прошел через несколько слоев, включая сверточный слой, а также полностью связанный слой.Результатом является Q-значение для каждого действия, которое может предпринять агент.

Вопрос сводится к следующему: Как мы обучаем сеть?

Ответ заключается в том, что мы обучаем сеть на основе уравнения обновления Q-обучения. Напомним, что целевое значение Q для Q-обучения:

Целевое значение Q (https://storage.googleapis.com/deepmind-media/dqn/DQNNaturePaper.pdf).

Обучение с подкреплением 101. Изучите основы подкрепления… | Швета Бхатт

Обучение с подкреплением (RL) - одна из самых актуальных тем исследований в области современного искусственного интеллекта, и ее популярность только растет. Давайте рассмотрим 5 полезных вещей, которые нужно знать, чтобы начать работу с RL.

Обучение с подкреплением (RL) - это метод машинного обучения, который позволяет агенту учиться в интерактивной среде методом проб и ошибок, используя обратную связь от его собственных действий и опыта.

Хотя как контролируемое обучение, так и обучение с подкреплением используют сопоставление между вводом и выводом, в отличие от контролируемого обучения, где обратная связь, предоставляемая агенту, представляет собой правильный набор действий для выполнения задачи, обучение с подкреплением использует вознаграждений и наказаний в качестве сигналов для положительного и отрицательное поведение.

По сравнению с обучением без учителя, обучение с подкреплением отличается с точки зрения целей. В то время как цель обучения без учителя состоит в том, чтобы найти сходства и различия между точками данных, в случае обучения с подкреплением цель состоит в том, чтобы найти подходящую модель действий, которая максимизирует общего совокупного вознаграждения агента.На рисунке ниже показан цикл обратной связи «действие-вознаграждение» типовой модели RL.

Вот некоторые ключевые термины, которые описывают основные элементы проблемы RL:

  1. Среда - Физический мир, в котором работает агент
  2. Состояние - Текущая ситуация агента
  3. Вознаграждение - Обратная связь от среда
  4. Политика - Метод сопоставления состояния агента действиям
  5. Значение - Будущее вознаграждение, которое агент получит, выполняя действие в определенном состоянии

Проблема RL может быть лучше всего объяснена с помощью игр.Давайте возьмем игру PacMan , где цель агента (PacMan) состоит в том, чтобы съесть пищу в сетке, избегая при этом призраков на своем пути. В этом случае сеточный мир - это интерактивная среда для агента, в которой он действует. Агент получает награду за поедание еды и наказание, если его убивает призрак (проигрывает в игре). Состояния - это местоположение агента в мире сетки, а общая совокупная награда - это агент, выигравший игру.

Чтобы построить оптимальную политику, агент сталкивается с дилеммой исследования новых состояний, одновременно максимизируя свое общее вознаграждение.Это называется компромиссом между и эксплуатацией . Чтобы сбалансировать и то, и другое, лучшая общая стратегия может включать краткосрочные жертвы. Следовательно, агент должен собрать достаточно информации, чтобы принять наилучшее общее решение в будущем.

Марковские процессы принятия решений (MDP) - это математические основы для описания среды в RL, и почти все задачи RL могут быть сформулированы с использованием MDP. MDP состоит из набора конечных состояний S среды, набора возможных действий A (s) в каждом состоянии, действительной функции вознаграждения R (s) и модели перехода P (s ’, s | a).Однако в реальных условиях окружающей среды, скорее всего, не хватает каких-либо предварительных знаний о динамике окружающей среды. В таких случаях пригодятся безмодельные методы RL.

Q-Learning - это широко используемый подход без моделей, который можно использовать для создания самовоспроизводящегося агента PacMan. Он вращается вокруг понятия обновления значений Q, которое обозначает значение выполнения действия a в состоянии s . Следующее правило обновления значения является ядром алгоритма Q-обучения.

Вот видео-демонстрация агента PacMan, который использует глубокое обучение с подкреплением.

Q-Learning и SARSA (State-Action-Reward-State-Action) - два широко используемых алгоритма RL без моделей. Они различаются своими стратегиями разведки, в то время как их стратегии эксплуатации схожи. В то время как Q-обучение - это метод вне политики, в котором агент изучает значение на основе действия a *, полученного из другой политики, SARSA - это метод на основе политики, при котором он изучает значение на основе своего текущего действия a , полученного из его текущая политика.Эти два метода просты в реализации, но им не хватает универсальности, поскольку они не позволяют оценивать значения для невидимых состояний.

Это можно преодолеть с помощью более продвинутых алгоритмов, таких как Deep Q-Networks (DQNs) , которые используют нейронные сети для оценки Q-значений. Но DQN могут обрабатывать только дискретные низкоразмерные пространства действий.

Глубокий детерминированный градиент политик (DDPG) - это не связанный с политикой алгоритм, не связанный с политикой, критикующий субъект, который решает эту проблему путем изучения политик в многомерных пространствах непрерывных действий.На рисунке ниже представлена ​​архитектура "актер-критик" .

Поскольку RL требует большого количества данных, поэтому он наиболее применим в областях, где смоделированные данные легко доступны, например, игровой процесс, робототехника.

  1. RL довольно широко используется при создании ИИ для компьютерных игр. AlphaGo Zero - первая компьютерная программа, победившая чемпиона мира в древней китайской игре го. Другие включают игры ATARI, нарды и т. Д.
  2. В робототехнике и промышленной автоматизации RL используется, чтобы позволить роботу создать для себя эффективную адаптивную систему управления, которая учится на собственном опыте и поведении.Работа DeepMind над Deep Reinforcement Learning for Robotic Manipulation with Asynchronous Policy updates является хорошим примером того же. Посмотрите это интересное демонстрационное видео.

Другие приложения RL включают механизмы резюмирования абстрактного текста, диалоговые агенты (текст, речь), которые могут учиться на взаимодействии с пользователем и улучшаться со временем, изучая оптимальные стратегии лечения в здравоохранении, и основанные на RL агенты для онлайн-торговли акциями.

Для понимания основных концепций RL можно обратиться к следующим ресурсам.

  1. Обучение с подкреплением - Введение , книга отца обучения с подкреплением - Ричарда Саттона и его научного руководителя Эндрю Барто . Онлайн-черновик книги доступен здесь.
  2. Учебные материалы из Дэвид Сильвер , включая видеолекции, - отличный вводный курс по RL.
  3. Вот еще один технический учебник по RL от Pieter Abbeel и John Schulman (Open AI / Berkeley AI Research Lab).

Чтобы приступить к созданию и тестированию агентов RL, могут быть полезны следующие ресурсы.

  1. Этот блог о том, как обучить агент нейронной сети ATARI Pong с градиентами политики из необработанных пикселей, автор Андрей Карпати поможет вам запустить и запустить свой первый агент глубокого обучения с подкреплением всего лишь с 130 строками кода Python.
  2. DeepMind Lab - это платформа с открытым исходным кодом, похожая на трехмерную игру, созданную для агентных исследований искусственного интеллекта в богатой моделируемой среде.
  3. Project Malmo - еще одна платформа для экспериментов с ИИ для поддержки фундаментальных исследований в области ИИ.
  4. OpenAI gym - это набор инструментов для создания и сравнения алгоритмов обучения с подкреплением.
.

Смотрите также

Сделать заказ

Пожалуйста, введите Ваше имя
Пожалуйста, введите Ваш номер телефона
Пожалуйста, введите Ваше сообщение