Predicción de la resistencia a compresión del hormigón simple usando un modelo de regresión lineal múltiple

Abstract

Introduction: Conventional methods used to determine the strength of concrete have significant limitations in terms of time, costs, and operational efficiency. A 28-day curing period is required for a specimen to be considered ready for testing and its maximum strength to be measured. In addition, these traditional techniques involve the destruction of the samples after testing, which generates an irreparable loss of material and economic resources. This procedure not only increases project costs but also causes significant delays in the execution of the works, affecting their schedule, quality, and economic viability. Objective: Design a multiple linear regression model to predict the compressive strength of plain normal strength concrete at 7, 14 and 28 days. Methodology: Initially, information was collected on variables involved in the dosage of concrete and which influence compressive strength. For the training and testing stage of the model, the hold-out technique was used. The metrics used to evaluate the predictive capacity and validation of the model were R2, RMSE, MAPE. For the validation stage, laboratory tests of the materials were conducted, and concrete specimens were produced with a resistance of 240 kg/cm2 at 28 days, cured in the laboratory under controlled conditions. Results: The age of the concrete is the variable that presents the highest linear correlation value (0.648), of the 27 variables initially considered for the construction of the model, 13 were statistically significant for the model with 90% confidence. Conclusion: The analyses showed that the Multiple Linear Regression model generates acceptable predictions with a mean absolute percentage error of 7%. General Area of Study: Civil Engineering. Specific area of study: Materials. Type of study: Original articles.Introducción: Los métodos convencionales utilizados para determinar la resistencia del hormigón presentan importantes limitaciones en términos de tiempo, costos y eficiencia operativa. Para considerar que un espécimen esté listo para ser ensayado y medir su resistencia máxima, es necesario que transcurra un periodo de curado de 28 días. Además, estas técnicas tradicionales implican la destrucción de las muestras después del ensayo, lo que genera una pérdida irreparable de recursos materiales y económicos. Este procedimiento no solo incrementa los costos de los proyectos, sino que también provoca retrasos significativos en la ejecución de las obras, afectando su cronograma, calidad y viabilidad económica. Objetivo: Diseñar un modelo de regresión lineal múltiple para predecir la resistencia a compresión del hormigón simple de resistencias normales a los 7, 14 y 28 días. Metodología: Inicialmente se realizó la recopilación de información de variables que intervienen en la dosificación del hormigón y que influyen en la resistencia a compresión. Para la etapa de entrenamiento y testeo del modelo, se empleó la técnica hold-out. Las métricas que se emplearon para la evaluar la capacidad predictiva y la validación del modelo fueron R2, RMSE, MAPE. Para la etapa de validación se realizaron ensayos de laboratorio de los materiales y se elaboraron especímenes de hormigón con una resistencia de 240 kg/cm2 a los 28 días, curados en laboratorio bajo condiciones controladas. Resultados: La edad del hormigón es la variable que presenta mayor valor de correlación lineal (0.648), de las 27 variables consideradas inicialmente para la construcción del modelo, 13 resultaron estadísticamente significativas para el modelo con un 90% de confianza. Conclusión: Los análisis demostraron que el modelo de Regresión Lineal Múltiple genera predicciones aceptables con un error porcentual absoluto medio del 7%. Área de estudio general: Ingeniería Civil. Área de estudio específica: Materiales. Tipo de estudio: Artículos originales