Dự đoán sức kháng cắt của dầm FRP-RC bằng mô hình học máy CatBoost tối ưu hóa

Tóm tắt

FRP là vật liệu thay thế hiệu quả cho cốt thép truyền thống, tuy nhiên xác định sức kháng cắt của dầm FRP-RC vẫn là một thách thức do đặc tính khác biệt của vật liệu này so với thép. Nghiên cứu tập trung xây dựng cơ sở dữ liệu từ các thí nghiệm thu thập được và kết hợp với mô phỏng số để xây dựng một mô hình học máy có khả năng dự đoán chính xác sức kháng cắt của dầm FRP-RC. Nghiên cứu này tận dụng dữ liệu từ 453 kết quả thí nghiệm thu thập từ 54 công trình nghiên cứu và kết hợp với mô phỏng số để xây dựng một mô hình học máy dựa trên thuật toán CatBoost được tối ưu hóa bằng kỹ thuật tìm kiếm theo lưới và tìm kiếm ngẫu nhiên. Mô hình CatBoost tối ưu đạt được độ chính xác cao với các giá trị R² là 0.998 và 0.953, giá trị RMSE là 5.647 và 21.908, tương ứng với tập dữ liệu đào tạo và tập dữ liệu kiểm chứng. Phân tích ảnh hưởng của các thông số đến sức kháng cắt của dầm FRP-RC được tiến hành với kỹ thuật phân tích SHAP, chỉ ra rằng chiều cao hiệu dụng, tỷ lệ nhịp cắt trên chiều cao hiệu dụng, tỷ lệ cốt đai FRP và tỷ lệ cốt dọc FRP là những yếu tố quan trọng nhất. Mô hình này không chỉ cung cấp một công cụ tính toán nhanh chóng và hiệu quả, mà còn giúp định lượng ảnh hưởng của các yếu tố khác nhau đến sức chịu cắt, từ đó hỗ trợ tối ưu hóa thiết kế và sử dụng vật liệu FRP trong xây dựng.