COMPARISON OF BINARY AND MULTIPLE LINEAR REGRESSION ANALYSIS IN CONCRETE STRENGTH PREDICTION

Yıl 2025, Cilt: 13 Sayı: 1, 64 - 77, 20.03.2025

Nevbahar Ekin

https://doi.org/10.21923/jesd.1572342

Öz

This study aims to estimate the compressive strength of low-medium strength reinforced concretes using non-destructive methods with Multiple Linear Regression (MLR) analysis. Ultrasonic and resistivity methods were utilized as non-destructive methods. Ultrasonic P and S wave velocities and apparent resistivity values of reinforced concrete obtained from these methods were used. In addition, the curing time of reinforced concrete, reinforcement diameter, weight, and density values of concrete samples were used. Separate relationships were obtained between all these parameters and the uniaxial compressive strength (UCS) of the concrete. In addition, the dependent variable UCS was tried to be estimated with the help of the mathematical model created with the MLR analysis. Significance levels showing which independent variables are important and effective in UCS estimation were also determined. According to the significance levels, it was understood that the reinforcement diameter, weight, and density parameters were not significant parameters because they were greater than the threshold value of 0.05. On the other hand, curing time, ultrasonic P and S wave velocities, and apparent resistivity parameters were found to be significant. The error rates were revealed by comparing the UCS values obtained from the parameters found to be significant in the MLR analysis and the UCS values determined by binary linear regressions (BLR).

Anahtar Kelimeler

Concrete Strength, Ultrasonic, Resistivity, Binary Linear Regression, Multiple Linear Regression

BETON DAYANIMI TAHMİNİNDE İKİLİ VE ÇOKLU DOĞRUSAL REGRESYON ANALİZLERİNİN KARŞILAŞTIRILMASI

Öz

Bu çalışma tahribatsız yöntemler kullanarak Çoklu Doğrusal Regresyon (ÇDR) analizi ile düşük-orta dayanımlı donatılı betonların basınç dayanımını tahmin etmeyi amaçlamıştır. Tahribatsız olarak ultrasonik ve özdirenç yöntemleri kullanılmıştır. Bu yöntemlerden elde edilen donatılı betonun ultrasonik P ve S dalga hızları ve görünür özdirenç değerlerinden yararlanılmıştır. Ayrıca donatılı betonun kür süresi, donatı çapı, beton numunelerin ağırlık ve yoğunluk değerleri de kullanılmıştır. Tüm bu parametreler ile betonun tek eksenli basınç dayanımı (TEBD) arasında ayrı ayrı ilişkiler elde edilmiştir. Ayrıca ÇDR analizi ile oluşturulan matematiksel model yardımıyla bağımlı değişken TEBD tahmin edilmeye çalışılmıştır. TEBD tahmininde hangi bağımsız değişkenin önemli ve etkili olduğunu gösteren anlamlılık (önem) düzeyleri de belirlenmiştir. Anlamlılık düzeylerine göre donatı çapı, ağırlık ve yoğunluk parametrelerinin eşik değer olan 0.05 değerinden büyük olması nedeni ile anlamlı parametreler olmadığı anlaşılmıştır. Buna karşın kür süresi, ultrasonik P ve S dalga hızları ve görünür özdirenç parametreleri anlamlı bulunmuştur. ÇDR analizinden anlamlı bulunan parametrelerden elde edilen TEBD değerleri ve İkili Doğrusal Regresyon (İDR) ile belirlenen TEBD değerleri karşılaştırılarak hata oranları ortaya konulmuştur.

Anahtar Kelimeler

Beton Dayanım, Ultrasonik, Özdirenç, İkili Doğrusal Regresyon, Çoklu Doğrusal Regresyon

Kaynakça

• Alpar, R., 2003. Uygulamalı Çok Değişkenli İstatistiksel Yöntemlere Giriş. 1. 2. Baskı, Nobel Basımevi, Ankara.
• Amini, K., Jalalpour, M., Delatte, N., 2016. Advancing Concrete Strength Prediction Using Nondestructive Testing: Development and Verification of A Generalizable Model. Constr. Build. Mater., 102, Part 1 762-768.
• Amini, K. Wang, X. Delatte, N., 2018. Statistical Modeling of Hydraulic and Mechanical Properties of Pervious Concrete Using Nondestructive Tests. J. Mater. Civ. Eng., 30 (6), 04018077.
• Arora, H.C., Bhushan, B., Kumar, A. Kumar, P., Hadzima-Nyarko, M., Radu, D., Cazacu, C.E., Kapoor, N.R., 2024. Ensemble Learning Based Compressive Strength Prediction of Concrete Structures Through Real-Time Non-Destructive Testing. Sci Rep 14, 1824
• Azarsa, P., Gupta, R., 2017. Electrical Resistivity of Concrete for Durability Evaluation: A Review. Advances in Materials Science and Engineering. Article ID 8453095, 30 p.
• Babacan, A.E., Karslı, H., Şenkaya, M. 2023. Picking of First Arrival Times on Noisy Ultrasonic S-Wave Signals for Concrete and Rock Materials. Acta Geodaetica et Geophysica, 58(4), 631-648.
• Başyiğit, C., Akkaş, A.K., Kurtarıcı, M.N., 2012. Betonların Radyasyon Zırh Kalınlıklarının Yapay Sinir Ağları ve Çoklu Regresyon Metotları ile Tahmini. Süleyman Demirel Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 16(1): 77-81.
• Bhosale, N., Salunkhe. P.A., 2016. To Establish Relation between Destructive and Nondestructive Tests on Concrete. Int. J. Eng. Res. Gen. Sci 4(2): 634-644.
• Castillo, D., Hedjazi, S., 2024. Application of Electrical Resistivity for Estimating Compressive Strength of FRC at Early-Ages. Journal of Structural Integrity and Maintenance, 9(1).
• Chu, H.Y., Chen, J.K., 2016. The Experimental Study on the Correlation of Resistivity and Damage for Conductive Concrete. Cement and Concrete Composites, 67, 12-19.
• Çakır, D., Genç, O., Cansız, Ö.F., 2023. Beton Basınç Dayanımının Yapay Sinir Ağları (YSA) ve Çok Değişkenli Regresyon Analizi ile Tahmin Edilmesi. 2nd International Conference on Engineering, Natural and Social Sciences, April 4-6, Konya, Turkey, 493-499.
• Durmuş G., Can, Ö., 2009. Yüksek Sıcaklık Uygulanmış Katkılı Betonun Bulanık Mantık ve Regresyon Yöntemiyle Basınç Dayanımın Tahmini. Politeknik Dergisi, 12(3): 195-200.
• Ekin, N., 2021a. Relationship between Amplitude Anisotropy and Compressive Strength of Reinforced Concrete Depending on Curing Conditions. Indian Journal of Engineering and Materials Sciences, 28(3), 286-299.
• Ekin, N., 2021b. Concrete Anisotropy Estimated from Ultrasonic Signal Amplitudes. Materials Testing, 63(12), 1164-1173.
• Ekin, N., Uyanık, O., 2021a. Anisotropy of Reinforced Concrete from Geophysical Methods. Science of Sintering, 53(3), 323-345.
• Ekin, N., Uyanık, O., 2021b. Comparison of Static and Dynamic Elastic Moduli in Concrete: Effects of Compressive Strength, Curing Conditions and Reinforcement. Iranian Journal of Science and Technology, Transactions of Civil Eng., 45, 2327–2343.
• Hornbostel, K., Larsen, C.K., Geiker, M.R., 2013. Relationship between Concrete Resistivity and Corrosion Rate–A literature Review. Cement and Concrete Composites, 39, 60-72.
• Jain, A., Kathuriaa, A., Kumara, A., Vermaa, Y., Muraria, K., 2013. Combined Use of Non-Destructive Tests for Assessment of Strength of Concrete in Structure. The 2nd Int. Conference on Rehabilitation and Maintenance in Civil Engineering, Procedia Engineering, 54, 241-251.
• Jedidi, M., 2020. Determination of Concrete Characteristics Using Destructive and Non-Destructive Tests. Current Trends in Civil & Structural Engineering, ISSN: 2643-6876, DOI: 10.33552/CTCSE.2020.06.000627
• Kalaycı, Ş., 2008. SPSS Uygulamalı Çok Değişkenli İstatistik Teknikleri. Asil Yayın Dağıtım Ltd. Şti., 3. Baskı, Ankara, 426s.
• Kim, J.H., Yoon, H.-K., Cho, S.-H., Kim, Y.S., Lee, J.-S., 2011. Four Electrode Resistivity Probe for Porosity Evaluation. ASTM International West Conshohocken, PA, USA.
• Kouddane, B., Sbartaï, Z.M., Alwash, M., Benyahia, K.A., Elachachi, S.M., Lamdouar, N., Kenai, S., 2022. Assessment of Concrete Strength Using the Combination of NDT—Review and Performance Analysis. Applied Sciences. 12. 12190. 10.3390/app122312190.
• Öziçer, S., Uyanık, O., 2017. Beton Dayanımının Yerinde P Dalga Hızından Belirlenmesi ve İzmir Örneği. SDU International Journal of Technological Sciences, 9(1), 1-16.
• Pucinotti, R., 2015. Reinforced Concrete Structure: Non-Destructive in Situ Strength Assessment of Concrete. Construction and Building Materials 75,331–341.
• Rashid, K., Waqas, R., 2017. Compressive Strength Evaluation by Non-Destructive Techniques: An automated Approach in Construction Industry. Journal of Building Engineering, 12, 147-154, ISSN 2352-7102.
• Sabbağ, N., 2016. Beton kalitesinin Jeofizik Yöntemlerle Belirlenmesi. Süleyman Demirel Süleyman Demirel Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Jeofizik Müh. Anabilimdalı, Doktora Tezi, 172.
• Sabbağ, N., Uyanık, O., 2016. Time-Dependent Change of Seismic Velocities on Low Strength Concrete. The Online Journal of Science and Technology, 6(4), 49-57.
• Sabbağ, N., Uyanık, O., 2017. Prediction of Reinforced Concrete Strength by Ultrasonic Velocities. Journal of Applied Geophysics, 141, 13–23.
• Sabbağ, N., Uyanık, O., 2018a. Determination of the Reinforced Concrete Strength by Apparent Resistivity Depending on The Curing Conditions. Journal of Applied Geophysics, 155, 13- 25.
• Sabbağ, N., Uyanık, O., 2018b. Doygun Betonların Statik ve Dinamik Elastik Parametrelerinin Karşılaştırılması. Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, 18(017201), 1181-1189.
• Sabbağ, N., Uyanık, O., 2018c. Determination of Reinforced Dry Concrete Strength by Electrical Resistivity Method. Pamukkale Universitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 24(6), 1230-1236.
• Sabbağ, N., Uyanık, O., 2020. Özdirenç yöntemi kullanılarak donatılı betonların anizotropisinin belirlenmesi. Pamukkale Universitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 26(3), 572-580.
• Sathiparan, N., Jeyananthan, P., Subramaniam, D.N., 2024. Surface Response Regression and Machine Learning Techniques to Predict the Characteristics of Previous Concrete Using Non-Destructive Measurement: Ultrasonic Pulse Velocity and Electrical Resistivity, Measurement, 225, 114006, ISSN 0263-2241.
• Sertçelik, I., Kurtuluş, C., Sertçelik, F., Pekşen, E., Aşçı, M., 2018. Investigation into Relations between Physical and Electrical Properties of Rocks and Concretes, IOP Publishing, J. Geophys. Eng. 15, 142–152.
• Shahmansouri, A., Bengar, H., Jahani, E., 2019. Predicting Compressive Strength and Electrical Resistivity of Eco-Friendly Concrete Containing Natural Zeolite Via GEP Algorithm. Construction and Building Materials, 229, 116883.
• Singh, S., Alhussainy, A.K., Panduri, B., Rajalakshmi, B., Gupta, M., Singh, H., Reddy, G.C., 2024. Compressive Strength Prediction Model of High Strength Concrete by Destructive and Nondestructive Technique, E3S Web Conf. 16th International Conference on Materials Processing and Characterization (ICMPC 2024) 552 01111, DOI: 10.1051/e3sconf/202455201111
• Subaşı, S., Beycioğlu, A., Çullu, M., 2010. Bulanık Mantık ve İstatistiksel Analiz Yöntemleri ile Revibrasyon Uygulanmış Betonlarda Basınç Dayanımı Tahmini. SDU International Journal of Technologic Sciences, 2(3): 46-52.
• Subaşı, S., Kap, T., Beycioğlu, A., Emiroğlu, M., 2008. Hafif Betonlarda Basınç Dayanımlarının Tahmin Edilmesinde Kullanılan Farklı Tahmin Metotlarının Karşılaştırılması. Bilimde Modern Yöntemler Sempozyumu- BMYS'2008, 15-17 Ekim 2008 Eskişehir Osmangazi Üniversitesi, 1053-1062.
• TS EN 12390-2., 2019. Beton- Sertleşmiş Beton Deneyleri- Bölüm 2: Dayanım Deneylerinde Kullanılacak Deney Numunelerinin Hazırlanması ve Küre Tabi Tutulması. TSE, Ankara.
• TS EN 12390-3., 2019. Beton- Sertleşmiş Beton Deneyleri- Bölüm 3: Deney Numunelerinde Basınç Dayanımının Tayini. TSE, Ankara.
• Uyanık, O., 1999. Kayaçlarda Ultrasonik Hızlar ve Kayma Direncinin İncelenmesi. 52. Türkiye Jeoloji Kurultayı, 63-70.
• Uyanık, O., 2012. Ultrasonik Hızlardan Beton Dayanımının Belirlenmesi. Jeofizik Bülteni, 23(70), 25-30.
• Uyanık, O., 2014. Jeofizik ve Klasik Yöntemlerle Yapı İncelemeleri (Yapı Jeofiziği). JFMO Eğitim Yayınları, No:19 ISBN:978-605-01-0643-5.
• Uyanık, O, Tezcan, S., 2012. Determination of Concrete Strength by Ultrasonic Method. Geophysical Bulletin, 41–45.
• Uyanık, O., Çatlıoğlu, B., Uyanık, N.A., Öncü, Z., Sabbağ, N., 2012a. Determination of Concrete Quality of Reinforced Concrete Structures from Seismic Ultrasonic Velocities in Urban Transformation Projects. 1st Earth Sciences Symposium, 18-20.
• Uyanık, O., Çatlıoğlu, B., Sabbağ, N., Öncü, Z., Uyanık, N.A., 2012b. Kayaçların Fiziksel Özellikleri ile Ultrasonik Ultrasonik Hιzlar Arasιndaki İlişkilendirmeler. 1. Yerbilimleri Sempozyumu, 165-169.
• Uyanık, O., Gülay, F.G., Tezcan S., 2012c. Beton Dayanımının Tahribatsız Ultrasonik Yöntemle Tayini. Hazır Beton, 82-85.
• Uyanık, O., Sabbağ, N., Uyanık, N.A., Öncü, Z., 2019. Prediction of Mechanical and Physical Properties of Some Sedimentary Rocks from Ultrasonic Velocities. Bulletin of Engineering Geology and the Environment, 78, 6003-6016.
• Uyanık, O., Şenli, G., Çatlıoğlu, B., 2013. Binaların Beton Kalitesinin Tahribatsız Jeofizik Yöntemlerle Belirlenmesi, SDÜ Uluslararası Teknoloji Bil. Dergisi, 5(2), 156-165.
• Wei, X., Xiao, L., Li, Z., 2012. Prediction of Standard Compressive Strength of Cement by the Electrical Resistivity Measurement, Constr. Build. Mater., 31, 341-346.
• Yoon, I.S., Chang, C., 2020. Effect of Chloride on Electrical Resistivity in Carbonated and Non-Carbonated Concrete. Applied Sciences. 10. 6272. 10.3390/app10186272.
• Yoon, G.L., Park, J.B., 2001. Sensitivity of Leachate and Fine Contents on Electrical Resistivity Variations of Sandy Soils. J. Hazard. Mater., 84,147-161.
• Yörübulut, S., Doğan, O., Erdugan, F., Yörübulut, S., 2020. Tahribatsız Yöntem Verileri Kullanılarak Yapay Sinir Ağı ve Regresyon Yöntemi ile Beton Basınç Dayanımının Tahmin Edilmesi. Uluslararası Mühendislik Araştırma ve Geliştirme Dergisi, 12(2): 769-776.