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https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/36294
Tipo: | Tese |
Título: | Modelagem explicativa para avaliação do estado de condição de pontes rodoviárias quanto ao julgamento de insuficiência estrutural a partir de relatórios de inspeção |
Autor(es): | Silva, Maisa Beatriz Marinho Fausto da |
Primeiro Orientador: | Melo, Ricardo Almeida de |
Resumo: | Partido do pressuposto da importância do estudo contínuo de elementos que compõe a infraestrutura urbana, tais como as das Obras de Artes Especiais (OAEs), que são pontes, pontilhões, viadutos e passagens inferiores do Brasil; a pesquisa propõe uma modelagem explicativa/analítica de informações oriundas de inspeções disponíveis no SGO/DNIT, na intenção de avaliar a possível relação entre os pareceres de avaliadores com as características das pontes no julgamento de insuficiência estrutural, bem como a relação das notas atribuídas ao estado de condição. O procedimento é iniciado selecionando as variáveis importantes (stepwise backward) para explicar os pareceres dos avaliadores no tocante a insuficiência estrutural com base em uma análise preliminar usando a regressão logística binomial. O mesmo procedimento é realizado para as notas atribuídas do estado de condição utilizando a regressão logística ordinal. Em seguida, são realizadas as etapas, de análise preditiva com 6 (seis) algoritmos e a verificação de acurácia destes a partir de validação cruzada na modelagem do julgamento de insuficiência estrutural. Ainda aplicou-se as redes bayesianas para verificar as relações entre as variáveis independente, isso no julgamento da insuficiência estrutural, bem como em relação as notas atribuídas ao estado de condição. Foi possível atestar que de 12 (doze) características das pontes, 5 (cinco), idade, tipo de estrutura, largura da pista e outras duas relacionadas aos danos encontrados nelas, são as mais relevantes inicialmente para explicar o julgamento de insuficiência estrutural. O modelo logístico binomial indicou uma correta classificação para 82,73% dos registros investigados. Com o método cross-validation o modelo de regressão logística binomial teve a maior acurácia de 80,76% e nos modelos de machine learning a acurácia máxima observada foi de 83,40%. No modelo logístico ordinal as variáveis selecionadas (stepwise backward) para a modelagem foram: desplacamento de concreto com armadura exposta; concreto desagregado com armadura exposta e oxidada; oxidação do ferro; idade da ponte; largura da pista e tipo de estrutura. As melhores taxas de acerto foram nas classificações para as notas 1 (92,2%) e 2 (78,0%). Por fim, a partir dos algoritmos avaliou-se 20 cenários onde se observou o papel preponderante dos danos de desplacamento de concreto com armadura exposta e concreto desagregado com armadura exposta e oxidada, para o julgamento de insuficiência estrutural e para a atribuição das notas de condição. A boa qualidade do ajuste dos modelos de regressão logística e dos algoritmos de machine learning foi um indicativo de que seria possível formular um modelo com capacidade preditiva suficiente para auxiliar nas classificações das pontes quanto a insuficiência estrutural e atribuição das notas para o estado de condição. |
Abstract: | Starting from the assumption of the importance of the continuous study of elements that make up urban infrastructure, such as those of Special Arts Works (OAEs), which are bridges, bridges, viaducts and underpasses in Brazil; the research proposes an explanatory/analytical modeling of information from inspections available at SGO/DNIT, with the intention of evaluating the possible relationship between the opinions of evaluators with the characteristics of the bridges in the judgment of structural insufficiency, as well as the relationship of the scores attributed to the condition state. The procedure begins by selecting the important variables (stepwise backward) to explain the evaluators' opinions regarding structural insufficiency based on a preliminary analysis using binomial logistic regression. The procedure begins by selecting the important variables (stepwise backward) to explain the evaluators' opinions regarding structural insufficiency based on a preliminary analysis using binomial logistic regression. The same procedure is carried out for the scores assigned for the condition state using ordinal logistic regression. Next, the steps of predictive analysis are carried out with 6 (six) algorithms and the verification of their accuracy based on cross-validation in the modeling of the structural insufficiency judgment. Bayesian networks were also applied to verify the relationships between the independent variables, this in the judgment of structural insufficiency, as well as in relation to the scores attributed to the condition state. It was possible to attest that out of 12 (twelve) characteristics of the bridges, 5 (five), age, type of structure, lane width and two others related to the damage found on them, are the most relevant initially to explain the judgment of structural insufficiency. The binomial logistic model indicated a correct classification for 82.73% of the records investigated. With the cross-validation method, the binomial logistic regression model had the highest accuracy of 80.76% and in the machine learning models the maximum accuracy observed was 83.40%. In the ordinal logistic model, the variables selected (stepwise backward) for modeling were: spalling of concrete with exposed reinforcement; disaggregated concrete with exposed and oxidized reinforcement; iron oxidation; age of the bridge; lane width and type of structure. The best success rates were in classifications for grades 1 (92.2%) and 2 (78.0%). Finally, using the algorithms, 20 scenarios were evaluated in which the preponderant role of damage caused by the spalling of concrete with exposed reinforcement and disintegrated concrete with exposed and oxidized reinforcement was observed, for the judgment of structural insufficiency and for the attribution of condition notes. The good quality of adjustment of the logistic regression models and machine learning algorithms was an indication that it would be possible to formulate a model with sufficient predictive capacity to assist in classifying bridges regarding structural insufficiency and assigning scores for condition status. |
Palavras-chave: | Pontes rodoviárias - Avaliação Dados de inspeções - Pontes Insuficiência estrutural - Pontes Modelo de regressão logística Modelos de Machine Learning Bridges Inspection data Structural insufficiency Logistic regression model Machine Learning models |
CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Editor: | Universidade Federal da Paraíba |
Sigla da Instituição: | UFPB |
Departamento: | Engenharia Civil e Ambiental |
Programa: | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil e Ambiental |
Tipo de Acesso: | Acesso aberto Attribution-NoDerivs 3.0 Brazil |
URI: | http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/ |
URI: | https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/36294 |
Data do documento: | 27-Set-2024 |
Aparece nas coleções: | Centro de Tecnologia (CT) - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil e Ambiental |
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