Dự đoán khả năng chịu nén của cột ống thép nhồi bê tông mặt cắt hình vuông chịu tải trọng lệch tâm

Trong bối cảnh ngành xây dựng ngày càng phát triển, nhu cầu về các giải pháp kết cấu hiệu quả và bền vững là vô cùng cấp thiết. Cột ống thép nhồi bê tông (CFST), một loại kết cấu tiên tiến kết hợp ưu điểm của thép và bê tông, đã nổi lên như một giải pháp hứa hẹn nhờ khả năng chịu lực cao và độ dẻo vượt trội. Tuy nhiên, khả năng chịu lực của cột CFST, đặc biệt là khi chịu tải trọng lệch tâm, vẫn còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố phức tạp, đòi hỏi các phương pháp dự đoán chính xác. Nghiên cứu này tập trung vào việc ứng dụng học máy, cụ thể là mô hình hồi quy kí tự Qlattice, để dự đoán khả năng chịu nén của cột CFST mặt cắt hình vuông dưới tải trọng lệch tâm. Mục tiêu là phát triển một công thức xác định, dễ áp dụng, và đánh giá độ chính xác của mô hình so với các tiêu chuẩn hiện hành.

Kỹ sư kết cấu, kỹ sư xây dựng, nhà nghiên cứu về vật liệu và kết cấu, và sinh viên chuyên ngành xây dựng quan tâm đến thiết kế và phân tích cột CFST.

Nghiên cứu này trình bày một phương pháp hiệu quả để dự đoán khả năng chịu nén của cột ống thép nhồi bê tông (CFST) mặt cắt hình vuông dưới tải trọng lệch tâm thông qua ứng dụng học máy. Cụ thể, mô hình hồi quy kí tự Qlattice, lấy cảm hứng từ lý thuyết lượng tử, đã được sử dụng để xây dựng một phương trình toán học minh bạch, xác định khả năng chịu lực của loại cột này. Cơ sở dữ liệu để huấn luyện và kiểm chứng mô hình bao gồm 275 mẫu được thu thập từ các nghiên cứu thực nghiệm và mô phỏng trên toàn thế giới, đảm bảo tính đại diện và mạnh mẽ của dữ liệu. Phương pháp tiếp cận này cho phép khám phá các mối quan hệ phi tuyến phức tạp giữa các thông số đầu vào (hình học, vật liệu, độ lệch tâm) và khả năng chịu lực của cột mà không cần các giả định đơn giản hóa, vốn là hạn chế trong các phương trình thực nghiệm truyền thống. Kết quả cho thấy mô hình đạt được độ chính xác rất cao với hệ số xác định R2 là 0,9867, sai số tuyệt đối trung bình (MAE) là 121,61 và sai số căn bậc hai trung bình (RMSE) là 176,9. Những chỉ số này vượt trội so với kết quả tính toán theo tiêu chuẩn GB 50936-2014, khẳng định tính đáng tin cậy và khả năng áp dụng của phương trình dự báo. Giá trị ứng dụng của nghiên cứu nằm ở việc cung cấp một công cụ dự đoán chính xác và nhanh chóng cho các kỹ sư và nhà thiết kế, giúp tối ưu hóa quá trình phân tích và thiết kế kết cấu. Hơn nữa, việc sử dụng học máy còn góp phần khắc phục vấn đề thiếu hụt dữ liệu thực nghiệm, mở ra hướng đi mới trong việc nghiên cứu các loại vật liệu và cấu kiện phức tạp. Nghiên cứu đề xuất tiếp tục nghiên cứu khả năng chịu mô men của loại cột này trong tương lai.