Interpretable Machine Learning Algorithms to Predict the Axial Capacity of FRP-Reinforced Concrete Columns
Notice bibliographique
Résumé
Fiber-reinforced polymer (FRP) rebars are increasingly being used as an alternative to steel rebars in reinforced concrete (RC) members due to their excellent corrosion resistance capability and enhanced mechanical properties. Extensive research works have been performed in the last two decades to develop predictive models, codes, and guidelines to estimate the axial load-carrying capacity of FRP-RC columns. This study utilizes the power of artificial intelligence and develops an alternative approach to predict the axial capacity of FRP-RC columns more accurately using data-driven machine learning (ML) algorithms. A database of 117 tests of axially loaded FRP-RC columns is collected from the literature. The geometric and material properties, column shape and slenderness ratio, reinforcement details, and FRP types are used as the input variables, while the load-carrying capacity is used as the output response to develop the ML models. Furthermore, the input-output relationship of the ML model is explained through feature importance analysis and the SHapely Additive exPlanations (SHAP) approach. Eight ML models, namely, Kernel Ridge Regression, Lasso Regression, Support Vector Machine, Gradient Boosting Machine, Adaptive Boosting, Random Forest, Categorical Gradient Boosting, and Extreme Gradient Boosting, are used in this study for capacity prediction, and their relative performances are compared to identify the best-performing ML model. Finally, predictive equations are proposed using the harmony search optimization and the model interpretations obtained through the SHAP algorithm.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,003 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».