Desarrollo de un modelo de redes neuronales artificiales para predecir la resistencia a la compresión y la resistividad eléctrica del concreto

Developing an artificial neural network model for predicting concrete’s compression strength and electrical resistivity

En esta investigación se busca obtener un método para predecir la resistencia a la compresión mediante el peso unitario y la velocidad de pulso ultrasónico usando 41 mezclas de concreto diferentes. El estudio ha sido por la necesidad de obtener un método rápido para predecir la resistencia a la compresión del concreto. De la misma manera, la investigación también busca predecir la resistividad eléctrica del concreto mediante el peso unitario, la velocidad de pulso ultrasónico y la resistencia a la compresión. El modelo para predecir se realizó utilizando una regresión simple y un modelo de redes neuronales. Los resultados mostraron que los modelos de redes neuronales para predecir la resistencia a la compresión y la resistividad eléctrica del concreto funcionan adecuadamente.

Introducción

La presente investigación tiene como objetivo general desarrollar un modelo de redes neuronales para predecir  la resistencia a la compresión y la resistividad del concreto, y como objetivos específicos implementar un programa experimental sobre 41 mezclas de concreto con diferentes características para medir la resistencia a la compresión, la velocidad de pulso ultrasónico, el peso unitario y la resistividad eléctrica de las probetas de concreto a los 28 días de edad.

Se pretende crear una red neuronal artificial utilizando el modelo de back-propagation de manera que la red neuronal construida sea entrenada y validada a partir de los resultados experimentales obtenidos. Se propone el uso de un modelo de redes neuronales para predecir la resistencia a la compresión a partir de variables como la velocidad de pulso ultrasónico y el peso unitario, variables no destructivas y de fácil obtención. De la misma forma, generar otro modelo de redes neuronales para predecir la resistividad del concreto a partir de la resistencia a la compresión, la velocidad de pulso y el peso unitario del concreto.

Resistencia del concreto

La resistencia a la compresión es el parámetro más usado para definir las características del concreto en estado endurecido su valoración se puede realizar mediante la fabricación de cilindros en el momento de la mezcla o mediante  la extracción de núcleos una vez el elemento de concreto se encuentra en servicio. Los ensayos se realizan con el fin de determinar el cumplimiento de una especificación de resistencia o el de medir la variabilidad de la mezcla.

La Norma Técnica Colombiana NTC 2275 "Procedimiento recomendado para la evaluación de los resultados de los ensayos de resistencia del concreto" acepta una variabilidad en el concreto y muestra su relación con la resistencia. La variación en los ensayos realizados sobre muestras de concreto puede ser originada por dos grupos de factores, el control y utilización de los materiales y la realización de los ensayos propiamente dichos.