Predição da resistência mecânica de concretos com materiais alternativos através de técnicas de inteligência artificial
dc.contributor.advisor | Silva, André Carlos | |
dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/2682532729839545 | |
dc.contributor.author | Silva, Monise Ramos da | |
dc.contributor.referee1 | Silva, André Carlos | |
dc.contributor.referee2 | Paiva, Ed Carlo Rosa | |
dc.contributor.referee3 | Freitas, Eduardo Noronha de Andrade | |
dc.contributor.referee4 | Bittar, Thiago Jabur | |
dc.contributor.referee5 | Anjos, Petrus Henrique Ribeiro dos | |
dc.creator.Lattes | http://lattes.cnpq.br/7350957350148054 | |
dc.date.accessioned | 2025-01-30T17:18:47Z | |
dc.date.available | 2025-01-30T17:18:47Z | |
dc.date.issued | 2021-11-18 | |
dc.description.abstract | The scarcity of natural resources and the problems caused by the accumulation of mining residues are mainly responsible for the development of studies on the reuse of these materials in the concrete composition. Mechanical resistance is one of the most important and crucial key performance parameters in concrete structures design. However, the experimental study of these concretes has high cost and is time consuming in the process of making and characterizing specimens, in addition to the intrinsic complexity and heterogeneity of the material components used in the concrete formulation. In this sense, this work proposes the study of the prediction of compressive and tensile strength of concretes produced with the waste from enclosing rocks (also known as sterile) from a niobium mining, as a substitute for coarse aggregate, through different machine learning techniques and other statistical methods (Artificial Neural Networks, Support Vector Machine, Decision Tree, Random Forest, Gradient Boosting, XGBoosting, Ada Boost, K-Near Neighbor, Multiple Linear Regression, Polynomial Regression, LASSO, Ridge, Bayesian, and Ordinary Least Squares). This approach could minimize production costs and material waste, caused by a large number of mixing dosing trials. The methodology consisted of obtaining experimental data of concrete specimens and mechanically characterized with 0, 25, 50, 75 and 100% replacement of coarse aggregate for sterile, water/cement ratio (w/c) of 0.5 and 0.7, in curing periods of 7, 14, 28 and 56 days. The mechanical properties of the concrete specimens with sterile were also compared with other concretes data from the literature. The found results indicate that the machine learning techniques RNA, Multiple Linear Regression, Bayesian, Ordinary Least Squares, Random Forest, Gradient Boosting and XGBoosting were efficient for predicting the mechanical strength of the concrete produced with waste. The models also present the materials parameters used in the concrete formulation that have the greatest influence on the mechanical behavior of these specimens. | |
dc.description.resumo | A escassez dos recursos naturais e os problemas causados pelo acúmulo de resíduos de mineração são os principais responsáveis pelo desenvolvimento de estudos sobre o reaproveitamento desses materiais na composição de concretos. A resistência mecânica é um dos parâmetros de desempenho mais importante e crucial no projeto de estrutura de concreto, entretanto o estudo experimental de concretos demanda alto custo e tempo no processo de confecção e caracterização experimental, além da complexidade intrínseca a heterogeneidade dos componentes dos materiais usados na sua composição. Neste sentido, este trabalho propõe o estudo da predição da resistência à compressão e à tração de concretos produzidos com o resíduo proveniente de rochas encaixantes (estéril) da mineração de nióbio, como substituto do agregado graúdo, através de diferentes técnicas de aprendizagem de máquina e métodos estatísticos (Redes Neurais Artificiais, Máquina de Vetores de Suporte, Árvore de Decisão, Floresta Aleatória, Gradiente Boosting, XGBoosting, Ada Boost, K-Near Neighbor, Regressão: Linear Múltipla, Polinomial, LASSO, Ridge, Bayesiana e Mínimos Quadrados Ordinários), de modo a minimizar os custos de produção e desperdício de materiais, causado por um grande número de ensaios de mistura de dosagem. A metodologia consistiu na obtenção dos dados experimentais dos concretos moldados e caracterizados mecanicamente com 0 %, 25 %, 50 %, 75 % e 100 % de substituição de estéril como agregado graúdo, relação água/cimento (a/c) de 0,5 e 0,7, nas idades de cura de 7, 14, 28 e 56 dias. As características mecânicas dos concretos moldados com estéril também foram comparadas com outros tipos de concretos, com dados obtidos da literatura. Os resultados encontrados indicam que as técnicas RNA, Regressão Bayesiana, Regressão Linear Múltipla, Mínimos Quadrados Ordinários, Floresta Aleatória, Gradiente Boosting e XGBoosting foram eficientes para a predição da resistência mecânica dos concretos produzidos com estéril de nióbio. Os modelos também apresentam os parâmetros de materiais usados na dosagem que têm maior influência no comportamento mecânico desses concretos. | pt_BR |
dc.description.sponsorship | Fundação Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES | |
dc.format | application/pdf | |
dc.identifier.citation | SILVA, Monise Ramos da. Predição da resistência mecânica de concretos com materiais alternativos através de técnicas de inteligência artificial. 2021. 195 f. Dissertação (Mestrado) - Programa de Pós-Graduação em Ciências Exatas e Tecnológicas - Doutorado (PPGCET), Instituto de Física (IF), Universidade Federal de Catalão, Catalão (GO), 2021. | |
dc.language | Português | pt_BR |
dc.language.iso | pt | |
dc.publisher | Universidade Federal de Catalão | |
dc.publisher.country | Brasil | pt_BR |
dc.publisher.department | Instituto de Física (IF) | pt_BR |
dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Ciências Exatas e Tecnológicas - Doutorado (PPGCET) | pt_BR |
dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International | en |
dc.subject | Aprendizado de máquina | |
dc.subject | Resistência mecânica | |
dc.subject | Concretos | |
dc.subject | Estéril de nióbio | |
dc.subject | Agregado graúdo | |
dc.subject.cnpq | 3.01.02.01-4 Estruturas de Concreto | pt_BR |
dc.title | Predição da resistência mecânica de concretos com materiais alternativos através de técnicas de inteligência artificial | |
dc.title.alternative | Prediction of mechanical strength of concrete with alternative materials through artificial intelligence techniques | |
dc.type | Tese | pt_BR |