Comparación entre regresión tipo LASSO y redes neuronales en la predicción del esfuerzo de fisuración y su elongación asociada del UHPFRC sometido a tracción directa

The purpose of this research is to model the direct traction behavior of ultra-high-performance fiber-reinforced (UHPFRC) concrete. For this analysis, LASSO-type regression methods and neural networks were used to predict the tension and elongation that cause the first crack in the concrete. The fol...

Full description

Autores:
Chaparro Ruiz, Diego Andrés
Tipo de recurso:
Fecha de publicación:
2020
Institución:
Escuela Colombiana de Ingeniería Julio Garavito
Repositorio:
Repositorio Institucional ECI
Idioma:
spa
OAI Identifier:
oai:repositorio.escuelaing.edu.co:001/1324
Acceso en línea:
https://repositorio.escuelaing.edu.co/handle/001/1324
Palabra clave:
Comportamiento a tracción directa
Redes neuronales artificiales
Regresión tipo LASSO
UHPFRC
Behavior to direct traction
Artificial neural networks
LASSO regression
UHPFRC
Rights
License
http://purl.org/coar/access_right/c_abf2
id ESCUELAIG2_30284cbeaf6fcbae9434b4d4513086d3
oai_identifier_str oai:repositorio.escuelaing.edu.co:001/1324
network_acronym_str ESCUELAIG2
network_name_str Repositorio Institucional ECI
repository_id_str
dc.title.spa.fl_str_mv Comparación entre regresión tipo LASSO y redes neuronales en la predicción del esfuerzo de fisuración y su elongación asociada del UHPFRC sometido a tracción directa
title Comparación entre regresión tipo LASSO y redes neuronales en la predicción del esfuerzo de fisuración y su elongación asociada del UHPFRC sometido a tracción directa
spellingShingle Comparación entre regresión tipo LASSO y redes neuronales en la predicción del esfuerzo de fisuración y su elongación asociada del UHPFRC sometido a tracción directa
Comportamiento a tracción directa
Redes neuronales artificiales
Regresión tipo LASSO
UHPFRC
Behavior to direct traction
Artificial neural networks
LASSO regression
UHPFRC
title_short Comparación entre regresión tipo LASSO y redes neuronales en la predicción del esfuerzo de fisuración y su elongación asociada del UHPFRC sometido a tracción directa
title_full Comparación entre regresión tipo LASSO y redes neuronales en la predicción del esfuerzo de fisuración y su elongación asociada del UHPFRC sometido a tracción directa
title_fullStr Comparación entre regresión tipo LASSO y redes neuronales en la predicción del esfuerzo de fisuración y su elongación asociada del UHPFRC sometido a tracción directa
title_full_unstemmed Comparación entre regresión tipo LASSO y redes neuronales en la predicción del esfuerzo de fisuración y su elongación asociada del UHPFRC sometido a tracción directa
title_sort Comparación entre regresión tipo LASSO y redes neuronales en la predicción del esfuerzo de fisuración y su elongación asociada del UHPFRC sometido a tracción directa
dc.creator.fl_str_mv Chaparro Ruiz, Diego Andrés
dc.contributor.author.spa.fl_str_mv Chaparro Ruiz, Diego Andrés
dc.subject.spa.fl_str_mv Comportamiento a tracción directa
Redes neuronales artificiales
Regresión tipo LASSO
UHPFRC
topic Comportamiento a tracción directa
Redes neuronales artificiales
Regresión tipo LASSO
UHPFRC
Behavior to direct traction
Artificial neural networks
LASSO regression
UHPFRC
dc.subject.keywords.spa.fl_str_mv Behavior to direct traction
Artificial neural networks
LASSO regression
UHPFRC
description The purpose of this research is to model the direct traction behavior of ultra-high-performance fiber-reinforced (UHPFRC) concrete. For this analysis, LASSO-type regression methods and neural networks were used to predict the tension and elongation that cause the first crack in the concrete. The following statistical indexes were used for the validation of the developed models: Mean absolute error (MAE), root of mean quadratic error (RSME), relationship between RSME and standard deviation of measured data (RSR), mean normalized bias error (NMBE), Nash-Sutcliff efficiency coefficient (E), and multiple determination coefficient (R2). Reinforcement fibers are added to the UHPFRC concrete blend design to increase direct tensile strength. These fibers are evenly distributed and provide ductility properties to ultra-high performance concrete as these fiber-free concrete have a fragile behavior. In the training of the preventive models, 934 random data of the UHPFRC direct traction behavior were used with information on the σcc and εcc parameters, representing the tension state corresponding to the strain of the UHPFRC. During the algorithmic development of the models, these parameters will be coded as Y1 and Y2 respectively. In order to construct an accurate model with adequate results, the detection and treatment of atypical values was necessary. At the end of this process, 196 data were deleted from the database, leaving 738 for training and testing of LASSO regression models and neural networks. In addition, the data was partitioned to facilitate training and testing and to check the efficiency of the neural network and LASSO regression. In this way, 75% of the available data were used for model training, with the remaining 25% being used for model validation. <br> As a conclusion of this research, it follows that the most accurate tool for predicting variables Y1 and Y2, with R2 values of 0,9218 and 0,8075 respectively being reached in the validation subsets. LASSO regression achieved R2 values for these same variables of 0.6771 and 0.6579 respectively, clearly lower than those achieved by neural network models.
publishDate 2020
dc.date.issued.none.fl_str_mv 2020
dc.date.accessioned.none.fl_str_mv 2021-01-12T14:16:49Z
2021-10-01T14:32:54Z
dc.date.available.none.fl_str_mv 2021-01-12T14:16:49Z
2021-10-01T14:32:54Z
dc.type.spa.fl_str_mv Trabajo de grado - Pregrado
dc.type.coarversion.fl_str_mv http://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85
dc.type.coar.fl_str_mv http://purl.org/coar/resource_type/c_7a1f
dc.type.content.spa.fl_str_mv Text
Text
dc.type.dcmi-type-vocabulary.spa.fl_str_mv Text
dc.type.driver.spa.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/bachelorThesis
dc.identifier.uri.none.fl_str_mv https://repositorio.escuelaing.edu.co/handle/001/1324
url https://repositorio.escuelaing.edu.co/handle/001/1324
dc.language.iso.spa.fl_str_mv spa
language spa
dc.rights.coar.fl_str_mv http://purl.org/coar/access_right/c_abf2
rights_invalid_str_mv http://purl.org/coar/access_right/c_abf2
dc.format.mimetype.spa.fl_str_mv application/pdf
dc.publisher.spa.fl_str_mv Escuela Colombiana de Ingeniería Julio Garavito
institution Escuela Colombiana de Ingeniería Julio Garavito
bitstream.url.fl_str_mv https://repositorio.escuelaing.edu.co/bitstream/001/1324/1/Chaparro%20Ruiz%20Diego%20Andr%c3%a9s-2020.pdf.txt
https://repositorio.escuelaing.edu.co/bitstream/001/1324/6/Chaparro%20Ruiz%20Diego%20Andr%c3%a9s-2020.pdf.txt
https://repositorio.escuelaing.edu.co/bitstream/001/1324/8/Autorizaci%c3%b3n.pdf.txt
https://repositorio.escuelaing.edu.co/bitstream/001/1324/3/license.txt
https://repositorio.escuelaing.edu.co/bitstream/001/1324/4/Chaparro%20Ruiz%20Diego%20Andr%c3%a9s-2020.pdf
https://repositorio.escuelaing.edu.co/bitstream/001/1324/5/Autorizaci%c3%b3n.pdf
https://repositorio.escuelaing.edu.co/bitstream/001/1324/7/Chaparro%20Ruiz%20Diego%20Andr%c3%a9s-2020.pdf.jpg
https://repositorio.escuelaing.edu.co/bitstream/001/1324/9/Autorizaci%c3%b3n.pdf.jpg
bitstream.checksum.fl_str_mv fb7cd1997458ea8ead94028927a22ae2
061607ab05e96f7a6937dfec4caeed2f
ff4a295f4c9889afbeb2c407182c6742
5a7ca94c2e5326ee169f979d71d0f06e
32dcbf035f412bf93b3a92e46f22a0d1
0d09f75f9843338dedfcaa28697959eb
8719b47b0ad5f2b7d20691735d95ecc7
c9579857a204cc8f1553bd7cb1e27daa
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv MD5
MD5
MD5
MD5
MD5
MD5
MD5
MD5
repository.name.fl_str_mv Repositorio Escuela Colombiana de Ingeniería Julio Garavito
repository.mail.fl_str_mv repositorio.eci@escuelaing.edu.co
_version_ 1808494294614409216
spelling Chaparro Ruiz, Diego Andrésfccfe8257d8edbe80f4a1beb3fbdc2136002021-01-12T14:16:49Z2021-10-01T14:32:54Z2021-01-12T14:16:49Z2021-10-01T14:32:54Z2020https://repositorio.escuelaing.edu.co/handle/001/1324The purpose of this research is to model the direct traction behavior of ultra-high-performance fiber-reinforced (UHPFRC) concrete. For this analysis, LASSO-type regression methods and neural networks were used to predict the tension and elongation that cause the first crack in the concrete. The following statistical indexes were used for the validation of the developed models: Mean absolute error (MAE), root of mean quadratic error (RSME), relationship between RSME and standard deviation of measured data (RSR), mean normalized bias error (NMBE), Nash-Sutcliff efficiency coefficient (E), and multiple determination coefficient (R2). Reinforcement fibers are added to the UHPFRC concrete blend design to increase direct tensile strength. These fibers are evenly distributed and provide ductility properties to ultra-high performance concrete as these fiber-free concrete have a fragile behavior. In the training of the preventive models, 934 random data of the UHPFRC direct traction behavior were used with information on the σcc and εcc parameters, representing the tension state corresponding to the strain of the UHPFRC. During the algorithmic development of the models, these parameters will be coded as Y1 and Y2 respectively. In order to construct an accurate model with adequate results, the detection and treatment of atypical values was necessary. At the end of this process, 196 data were deleted from the database, leaving 738 for training and testing of LASSO regression models and neural networks. In addition, the data was partitioned to facilitate training and testing and to check the efficiency of the neural network and LASSO regression. In this way, 75% of the available data were used for model training, with the remaining 25% being used for model validation. <br> As a conclusion of this research, it follows that the most accurate tool for predicting variables Y1 and Y2, with R2 values of 0,9218 and 0,8075 respectively being reached in the validation subsets. LASSO regression achieved R2 values for these same variables of 0.6771 and 0.6579 respectively, clearly lower than those achieved by neural network models.La presente investigación tiene como finalidad modelar el comportamiento a tracción directa de los concretos de ultra alto desempeño reforzado con fibras (UHPFRC). Para este análisis se utilizaron los métodos de regresión tipo LASSO y redes neuronales para predecir la tensión y elongación que provocan la primera fisura en el concreto. Para la validación de los modelos desarrollados se utilizaron los siguientes índices estadísticos: error absoluto medio (MAE), raíz del error cuadrático medio (RSME), relación entre el RSME y la desviación estándar de los datos medidos (RSR), error de sesgo medio normalizado (NMBE), coeficiente de eficiencia de Nash-Sutcliff (E), y coeficiente de determinación múltiple (R2). Para el diseño de mezcla de concretos UHPFRC se agregan fibras de refuerzo para aumentar la resistencia a tracción directa. Estas fibras están distribuidas uniformemente y proporcionan propiedades de ductilidad a los concretos de ultra alto desempeño, ya que estos concretos sin fibra tienen un comportamiento frágil. En el entrenamiento de los modelos preventivos se utilizaron 934 datos aleatorios del comportamiento a tracción directa del UHPFRC con información sobre los parámetros σcc y εcc, que representan el estado tensional correspondiente a la tensión de fisuración del UHPFRC. Durante el desarrollo algorítmico de los modelos, estos parámetros serán codificados como Y1 y Y2 respectivamente. Para construir un modelo preciso y con resultados adecuados fue necesario la detección y tratamiento de valores atípicos. Al final de este proceso se eliminaron 196 datos de la base de datos, dejando 738 para entrenamiento y testeo de los modelos de regresión LASSO y redes neuronales. Además, se realizó la partición de los datos para facilitar el entrenamiento y testeo y comprobar la eficiencia de la red neuronal y la regresión tipo LASSO. De esta forma, se utilizaron el 75% de los datos disponibles para entrenamiento de los modelos, quedando el 25% restante para labores de validación de los modelos. Como conclusión del presente trabajo de investigación, se desprende que la herramienta más precisa para la predicción de las variables Y1 y Y2, alcanzándose valores de R2 de 0,9218 y 0,8075 respectivamente en los subconjuntos de validación. La regresión tipo LASSO alcanzo valores de R2 para estas mismas variables de 0,6771 y 0,6579 respectivamente, claramente inferiores a los alcanzados por los modelos de redes neuronales.application/pdfspaEscuela Colombiana de Ingeniería Julio GaravitoComportamiento a tracción directaRedes neuronales artificialesRegresión tipo LASSOUHPFRCBehavior to direct tractionArtificial neural networksLASSO regressionUHPFRCComparación entre regresión tipo LASSO y redes neuronales en la predicción del esfuerzo de fisuración y su elongación asociada del UHPFRC sometido a tracción directaTrabajo de grado - PregradoTextTextTextinfo:eu-repo/semantics/bachelorThesishttp://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85http://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fIngeniería civilAbellán García, Joaquín (dir)PregradoIngeniero civil con Énfasis en Estructurashttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2TEXTChaparro Ruiz Diego Andrés-2020.pdf.txtExtracted texttext/plain65948https://repositorio.escuelaing.edu.co/bitstream/001/1324/1/Chaparro%20Ruiz%20Diego%20Andr%c3%a9s-2020.pdf.txtfb7cd1997458ea8ead94028927a22ae2MD51open accessChaparro Ruiz Diego Andrés-2020.pdf.txtChaparro Ruiz Diego Andrés-2020.pdf.txtExtracted texttext/plain65903https://repositorio.escuelaing.edu.co/bitstream/001/1324/6/Chaparro%20Ruiz%20Diego%20Andr%c3%a9s-2020.pdf.txt061607ab05e96f7a6937dfec4caeed2fMD56open accessAutorización.pdf.txtAutorización.pdf.txtExtracted texttext/plain3637https://repositorio.escuelaing.edu.co/bitstream/001/1324/8/Autorizaci%c3%b3n.pdf.txtff4a295f4c9889afbeb2c407182c6742MD58metadata only accessLICENSElicense.txttext/plain1881https://repositorio.escuelaing.edu.co/bitstream/001/1324/3/license.txt5a7ca94c2e5326ee169f979d71d0f06eMD53open accessORIGINALChaparro Ruiz Diego Andrés-2020.pdfapplication/pdf1311169https://repositorio.escuelaing.edu.co/bitstream/001/1324/4/Chaparro%20Ruiz%20Diego%20Andr%c3%a9s-2020.pdf32dcbf035f412bf93b3a92e46f22a0d1MD54open accessAutorización.pdfapplication/pdf815965https://repositorio.escuelaing.edu.co/bitstream/001/1324/5/Autorizaci%c3%b3n.pdf0d09f75f9843338dedfcaa28697959ebMD55metadata only accessTHUMBNAILChaparro Ruiz Diego Andrés-2020.pdf.jpgChaparro Ruiz Diego Andrés-2020.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg6821https://repositorio.escuelaing.edu.co/bitstream/001/1324/7/Chaparro%20Ruiz%20Diego%20Andr%c3%a9s-2020.pdf.jpg8719b47b0ad5f2b7d20691735d95ecc7MD57open accessAutorización.pdf.jpgAutorización.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg11897https://repositorio.escuelaing.edu.co/bitstream/001/1324/9/Autorizaci%c3%b3n.pdf.jpgc9579857a204cc8f1553bd7cb1e27daaMD59metadata only access001/1324oai:repositorio.escuelaing.edu.co:001/13242021-10-01 17:42:37.044open accessRepositorio Escuela Colombiana de Ingeniería Julio Garavitorepositorio.eci@escuelaing.edu.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