Probabilistic risk analysis of settlements of adjacent footings

openaccess, Vol. 637 (9) 2025 / piątek, 19 września, 2025

Probabilistyczna analiza ryzyka osiadania sąsiadujących fundamentów

(Open Access)

DOI: 10.15199/33.2025.09.23

citation/cytuj: Pieczyńska-Kozłowska J., Tesfaye Boru Y., Puła W. Probabilistic risk analysis of settlements of adjacent footings. Materiały Budowlane. 2025. Volume 637. Issue 09. Pages 176-184. DOI: 10.15199/33.2025.09.23

This study presents a probabilistic model for predicting the settlement of neighbouring foundations in soil with spatially varying characteristics. The Random Finite Element Method (RFEM) was applied to a two-layer subsoil. The study aims to analyse the influence of foundation spacing and random field rotation angle on settlement. The results demonstrate that field orientation influences the variance of settlements, while the mean values remain relatively stable. Estimating the risk of exceeding the serviceability limit (SGU) in compliance with Eurocode 7 is made possible by the use of probabilistic methods. These results enable the risk of exceeding the Serviceability Limit States (SLS) according to Eurocode 7 to be determined.

W artykule przedstawiono model probabilistyczny prognozowania osiadania sąsiednich fundamentów posadowionych w gruncie o cechach przestrzennie zmiennych. W przypadku dwuwarstwowego podłoża gruntowego zastosowano metodę losowych elementów skończonych (Random Finite Element Method, RFEM). Celem pracy była analiza wpływu rozstawu fundamentów oraz kąta rotacji pól losowych na osiadanie. Wyniki wykazują wpływ orientacji pola na wariancję osiadania przy względnej stabilności wartości średnich. Zastosowanie metod probabilistycznych pozwala szacować ryzyko przekroczenia stanu granicznego użytkowalności (SGU) zgodnie z Eurokodem 7.
neighbouring footing; settlement; RFEM; rotated anisotropy random field.

fundamenty sąsiadujące; osiadanie; metoda losowych elementów skończonych; obrócone anizotropowe pole losowe.
  1. Ghazavi M, Moghaddam PT, Dehkordi PF. Stochastic analysis for bearing capacity determination of shallow foundations on thin-tilted anisotropic soils. Int J Geomech. 2021;21(8):04021087. https://doi.org/10.1061/(ASCE) GM.1943-5622.0002107.
  2. Jamshidi Chenari R, Pourvahedi Roshandeh S, Payan M. Stochastic analysis of foundation immediate settlement on heterogeneous spatially random soil considering mechanical anisotropy. SN Appl Sci. 2019;1(6):684. https:// doi.org/10.1007/s42452-019-0684-0.
  3.  PN-EN 1997-1:2008. Eurokod 7 – Projektowanie geotechniczne – Część 1: Zasady ogólne. Warszawa: Polski Komitet Normalizacyjny; 2008.
  4.  Griffiths DV, Fenton GA, Manoharan N. Undrained bearing capacity of two-strip footings on spatially random soil. Int J Geomech. 2006;6(6):421–7. https://doi.org/10.1061/(ASCE)1532-3641(2006)6:6(421).
  5. Ghazavi M, Dehkordi PF. Interference influence on behavior of shallow footings constructed on soils, past studies to future forecast: A state-of-theart review. Transp Geotech. 2021;27:100502. https://doi.org/10.1016/j.trgeo. 2020.100502.
  6.  Lloret-Cabot M, Fenton GA, Hicks MA. On the estimation of scale of fluctuation in geostatistics. Georisk. 2014;8(2):129–40. https://doi.org/10.10 80/17499518.2013.871189.
  7. Cami B, Javankhoshdel S, Phoon K-K, Ching J. Scale of fluctuation for spatially varying soils: estimation methods and values. ASCE-ASME J Risk Uncertain Eng Syst Part A Civ Eng. 2020;6(3):04020029. https://doi. org/10.1061/AJRUA6.0001083.
  8.  Wang M-Y, Liu Y, Ding Y-N, Yi B-L. Probabilistic stability analyses of multi-stage soil slopes by bivariate random fields and finite element methods. Comput Geotech. 2020;122:103529. https://doi.org/10.1016/j.compgeo. 2020.103529.
  9. Ching J, Phoon K-K. Impact of autocorrelation function model on the probability of failure. J Eng Mech. 2019;145(4):04018123. https://doi. org/10.1061/(ASCE)EM.1943-7889.0001549.
  10. Zaskórski Ł, Puła W, Griffiths DV. Bearing capacity assessment of a shallow foundation on a two-layered soil using the random finite element method. In: Huang J, Fenton GA, Zhang L, Griffiths DV, editors. Geo-Risk 2017: Geotechnical risk assessment and management. Reston: ASCE; 2017. pp. 468–77.
  11.  Kawa M. Zastosowania pól losowych do opisu anizotropowych ośrodków gruntowych w wybranych zagadnieniach geoinżynierii 2023. Wrocław: Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej.
  12.  Kawa M, Puła W, Truty A. Probabilistic analysis of the diaphragm wall using the hardening soil-small (HSs) model. Eng Struct. 2021;232:111869. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2021.111869.
dr inż. Joanna Pieczyńska-Kozłowska, Politechnika Wrocławska, Wydział Budownictwa Lądowego i Wodnego
ORCID: 0000-0001-9304-7059
mgr inż. Yada Tesfaye Boru, Politechnika Wrocławska, Wydział Budownictwa Lądowego i Wodnego
ORCID: 0000-0002-9902-957X
prof. dr hab. inż. Wojciech Puła, Politechnika Wrocławska, Wydział Budownictwa Lądowego i Wodnego
ORCID: 0000-0002-2169-0739

dr inż. Joanna Pieczyńska-Kozłowska, Politechnika Wrocławska, Wydział Budownictwa Lądowego i Wodnego
ORCID: 0000-0001-9304-7059

Correspondence address: joanna.pieczynska-kozlowska@pwr.edu.pl

Full paper:

DOI: 10.15199/33.2025.09.23

Article in PDF file

Received: 17.04.2025 / Artykuł wpłynął do redakcji: 17.04.2025 r.
Revised: 04.06.2025 / Otrzymano poprawiony po recenzjach: 04.06.2025 r.
Published: 19.09.2025 / Opublikowano: 19.09.2025 r.