This article employs Multivariate Adaptive Regression Spline (MARS) for determination of friction capacity of driven piles in clay. MARS is non-parametric adaptive regression procedure. Pile length, pile diameter, effective vertical stress, and undrained shear strength are considered as input of MARS and the output of MARS is friction capacity. The developed MARS gives an equation for determination of $f_s$ of driven piles in clay. The results of the developed MARS have been compared with the Artificial Neural Network. This study shows that the developed MARS is a robust model for prediction of $f_s$ of driven piles in clay.
The present study aims to predict the heat transfer characteristics around a square cylinder with different corner radii using multivariate adaptive regression splines (MARS). Further, the MARS-generated objective function is optimized by particle swarm optimization. The data for the prediction are taken from the recently published article by the present authors [P. Dey, A. Sarkar, A.K. Das, Development of GEP and ANN model to predict the unsteady forced convection over a cylinder, Neural Comput. Appl. (2015) 1-13]. Further, the MARS model is compared with artificial neural network and gene expression programming. It has been found that the MARS model is very efficient in predicting the heat transfer characteristics. It has also been found that MARS is more efficient than artificial neural network and gene expression programming in predicting the forced convection data, and also particle swarm optimization can efficiently optimize the heat transfer rate.
Simplified techniques based on in situ testing methods are commonly used to assess seismic liquefaction potential. Many of these simplified methods were developed by analyzing liquefaction case histories from which the liquefaction boundary (limit state) separating two categories (the occurrence or non-occurrence of liquefaction) is determined. As the liquefaction classification problem is highly nonlinear in nature, it is difficult to develop a comprehensive model using conventional modeling techniques that take into consideration all the independent variables, such as the seismic and soil properties. In this study, a modification of the Multivariate Adaptive Regression Splines (MARS) approach based on Logistic Regression (LR) LR_MARS is used to evaluate seismic liquefaction potential based on actual field records. Three different LR_MARS models were used to analyze three different field liquefaction databases and the results are compared with the neural network approaches. The developed spline functions and the limit state functions obtained reveal that the LR_MARS models can capture and describe the intrinsic, complex relationship between seismic parameters, soil parameters, and the liquefaction potential without having to make any assumptions about the underlying relationship between the various variables. Considering its computational efficiency, simplicity of interpretation, predictive accuracy, its data-driven and adaptive nature and its ability to map the interaction between variables, the use of LR_MARS model in assessing seismic liquefaction potential is promising.
This study is attempted to propose a new hybrid artificial intelligence model called integrative genetic algorithm with multivariate adaptive regression splines (GA-MARS) for settlement prediction of shallow foundations on sandy soils. In this hybrid model, the evolution algorithm - Genetic Algorithm (GA) was used to search and optimize the hyperparameters of multivariate adaptive regression splines (MARS). For this purpose, a total of 180 experimental data were collected and analyzed from available researches with five-input variables including the bread of foundation (B), length to width (L/B), embedment ratio (Df/B), foundation net applied pressure (qnet), and average SPT blow count (NSPT). In further analysis, a new explicit formulation was derived from MARS and its accuracy was compared with four available formulae. The attained results indicated that the proposed GA-MARS model exhibited a more robust and better performance than the available methods.
Luat, Nguyen-Vu;Lee, Jaehong;Lee, Do Hyung;Lee, Kihak
Computers and Concrete
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v.25
no.1
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pp.1-14
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2020
This study presents applications of the multivariate adaptive regression splines (MARS) method for predicting the ultimate loading carrying capacity (Nu) of rectangular concrete-filled steel tubular (CFST) columns subjected to eccentric loading. A database containing 141 experimental data was collected from available literature to develop the MARS model with a total of seven variables that covered various geometrical and material properties including the width of rectangular steel tube (B), the depth of rectangular steel tube (H), the wall thickness of steel tube (t), the length of column (L), cylinder compressive strength of concrete (f'c), yield strength of steel (fy), and the load eccentricity (e). The proposed model is a combination of the MARS algorithm and the grid search cross-validation technique (abbreviated here as GS-MARS) in order to determine MARS' parameters. A new explicit formulation was derived from MARS for the mentioned input variables. The GS-MARS estimation accuracy was compared with four available mathematical methods presented in the current design codes, including AISC, ACI-318, AS, and Eurocode 4. The results in terms of criteria indices indicated that the MARS model was much better than the available formulae.
International Journal of Reliability and Applications
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v.2
no.3
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pp.209-240
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2001
Computer-based simulation and analysis is used extensively in engineering for a variety of tasks. Despite the steady and continuing growth of computing power and speed, the computational cost of complex high-fidelity engineering analyses and simulations limit their use in important areas like design optimization and reliability analysis. Statistical approximation techniques such as design of experiments and response surface methodology are becoming widely used in engineering to minimize the computational expense of running such computer analyses and circumvent many of these limitations. In this paper, we compare and contrast five experimental design types and four approximation model types in terms of their capability to generate accurate approximations for two engineering applications with typical engineering behaviors and a wide range of nonlinearity. The first example involves the analysis of a two-member frame that has three input variables and three responses of interest. The second example simulates the roll-over potential of a semi-tractor-trailer for different combinations of input variables and braking and steering levels. Detailed error analysis reveals that uniform designs provide good sampling for generating accurate approximations using different sample sizes while kriging models provide accurate approximations that are robust for use with a variety of experimental designs and sample sizes.
The bond between the concrete and bar is a main factor affecting the performance of the reinforced concrete (RC) members, and since the steel corrosion reduces the bond strength, studying the bond behavior of concrete and GFRP bars is quite necessary. In this research, a database including 112 concrete beam test specimens reinforced with spliced GFRP bars in the splitting failure mode has been collected and used to estimate the concrete-GFRP bar bond strength. This paper aims to accurately estimate the bond strength of spliced GFRP bars in concrete beams by applying three soft computing models including multivariate adaptive regression spline (MARS), Kriging, and M5 model tree. Since the selection of regularization parameters greatly affects the fitting of MARS, Kriging, and M5 models, the regularization parameters have been so optimized as to maximize the training data convergence coefficient. Three hybrid model coupling soft computing methods and genetic algorithm is proposed to automatically perform the trial and error process for finding appropriate modeling regularization parameters. Results have shown that proposed models have significantly increased the prediction accuracy compared to previous models. The proposed MARS, Kriging, and M5 models have improved the convergence coefficient by about 65, 63 and 49%, respectively, compared to the best previous model.
Brittleness index (BI) is an important property of rocks because it is a good index to predict rockburst. Due to its importance, several empirical and soft computing (SC) models have been proposed in the literature based on the punch penetration test (PPT) results. These models are very important as there is no clear-cut experimental means for measuring BI asides the PPT which is very costly and time consuming to perform. This study used a novel Multivariate Adaptive regression spline (MARS), M5P, and white-box ANN to predict the BI of rocks using the available data in the literature for an improved BI prediction. The rock density, uniaxial compressive strength (σc) and tensile strength (σt) were used as the input parameters into the models while the BI was the targeted output. The models were implemented in the MATLAB software. The results of the proposed models were compared with those from existing multilinear regression, linear and nonlinear particle swarm optimization (PSO) and genetic algorithm (GA) based models using similar datasets. The coefficient of determination (R2), adjusted R2 (Adj R2), root-mean squared error (RMSE) and mean absolute percentage error (MAPE) were the indices used for the comparison. The outcomes of the comparison revealed that the proposed ANN and MARS models performed better than the other models with R2 and Adj R2 values above 0.9 and least error values while the M5P gave similar performance to those of the existing models. Weight partitioning method was also used to examine the percentage contribution of model predictors to the predicted BI and tensile strength was found to have the highest influence on the predicted BI.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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