Machine learning based prediction models for spilt tensile strength of fiber reinforced recycled aggregate concrete
논문 정보
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제목: Machine learning based prediction models for spilt tensile strength of fiber reinforced recycled aggregate concrete
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저자: Mohammed Alarfaj, Hisham Jahangir Qureshi (King Faisal University), Muhammad Zubair Shahab (COMSATS University Islamabad), Muhammad Faisal Javedd (Ghulam Ishaq Khan Institute), Md Arifuzzaman, Yaser Gamil (Monash University Malaysia)
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학회/저널: Case Studies in Construction Materials
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발행일: 2024-01-05
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주요 연구 내용: 섬유보강 재생골재 콘크리트(FRAC)의 쪼갬 인장강도(STS)를 예측하기 위해 심층 신경망, 베이즈 최적화 가우시안 과정 회귀, 유전자 발현 프로그래밍을 기반으로 총 5개의 모델(DNN1, DNN2, OGPR, GEP1, GEP2)을 개발. 10개의 입력 변수와 1개의 출력 변수로 구성된 257개의 데이터 포인트를 수집하여 모델 학습(80%) 및 테스트(20%)에 사용. 관련성 계수와 순열 특성 중요도를 이용한 민감도 분석 수행.
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주요 결과 및 결론: 3개의 은닉층을 가진 심층 신경망 모델인 DNN2가 테스트 단계에서 R2 값 0.94, MAE 0.187 MPa, RMSE 0.255 MPa를 기록하며 가장 우수한 예측 성능을 보임. 전반적인 성능은 DNN2, OGPR, DNN1, GEP2, GEP1 순으로 높게 나타났으며, DNN과 OGPR 모델이 GEP 모델보다 더 강력하고 효율적인 예측 능력을 보여줌. 시멘트 함량, 천연 굵은 골재, 재생골재 밀도, 고성능 감수제는 쪼갬 인장강도에 긍정적인 영향을 미치는 주요 요인으로 확인됨.
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기여점: 섬유보강 재생골재 콘크리트의 쪼갬 인장강도 예측을 위한 다양한 머신러닝 모델의 성능을 체계적으로 비교 분석하여 최적의 예측 모델을 제시. 지속가능한 건설 재료로서 재생골재 콘크리트의 활용 가능성을 높이는 데 기여. 민감도 분석을 통해 콘크리트 강도에 영향을 미치는 주요 요인들을 정량적으로 규명하여 향후 콘크리트 설계 및 제조에 실용적인 가이드라인 제공.