CONSTRUCTION AND ARCHITECTURE

Analysis of soil-structure interaction for pile-raft and slab foundations under complex soil stratification with account for creep, liquefaction and cyclic loading

Authors

  • Iurii A. Kirilov National Research Moscow State University of Civil Engineering, 129337, Yaroslavskoye Shosse 26, Moscow, Russia
  • Ivan N. Levichkin National Research Moscow State University of Civil Engineering, 129337, Yaroslavskoye Shosse 26, Moscow, Russia
  • Mazan S. Burulov National Research Moscow State University of Civil Engineering, 129337, Yaroslavskoye Shosse 26, Moscow, Russia
  • Danil S. Konstantinov National Research Moscow State University of Civil Engineering, 129337, Yaroslavskoye Shosse 26, Moscow, Russia
  • Fedor V. Dolzhikov National Research Moscow State University of Civil Engineering, 129337, Yaroslavskoye Shosse 26, Moscow, Russia

How to cite

GOST Kirilov I. A., Levichkin I. N., Burulov M. S., Konstantinov D. S., Dolzhikov F. V. Analysis of soil-structure interaction for pile-raft and slab foundations under complex soil stratification with account for creep, liquefaction and cyclic loading // STROITEL'NYE I DOROZHNYE MASHINY. 2026. Vol. 70. No. 6. P. 10-21. DOI: 10.25726/o7515-5858-7779-l
APA Kirilov, I. A., Levichkin, I. N., Burulov, M. S., Konstantinov, D. S. & Dolzhikov, F. V. (2026). Analysis of soil-structure interaction for pile-raft and slab foundations under complex soil stratification with account for creep, liquefaction and cyclic loading. STROITEL'NYE I DOROZHNYE MASHINY, 70(6), 10-21. https://doi.org/10.25726/o7515-5858-7779-l

Abstract

The persistent gap between predicted and observed settlements of pile-raft and slab foundations on sites with complex soil stratification remains an open issue in design practice despite the advanced apparatus of numerical modelling: the standard linear-elastic formulation does not reproduce the combined influence of the rheology of soft interlayers, the cyclic degradation of contact resistance and the possible liquefaction of water-saturated sand. The study compares two structural solutions for the substructure of a seventeen-storey building resting on a five-layer profile by means of an author's computational model that integrates load redistribution between the slab and the piles, a time-dependent settlement forecast based on a nonlinear creep scheme and an assessment of the liquefaction potential of the sand horizon through the cyclic stress ratio. Engaging the slab is found to reduce the settlement of an individual pile by approximately 29% and to transfer about 29% of the total load to the raft, while the creep contribution to the final settlement after twenty-five years reaches 38%, and cyclic loading with about ten thousand cycles lowers the unit shaft resistance to 0.82 of the initial value. The cyclic stress ratio calculation shows that the factor of safety against liquefaction drops below unity only in the upper part of the saturated layer, which alters not the tip bearing capacity but the load transfer pattern in the middle third of the pile. The joint account of the three factors shifts the design settlement from a quasi-instantaneous to a long-term value and moves the critical interaction zone from the slab base to the contact of the shaft with the rheologically active interlayers.

Keywords

soil-structure interaction piled-raft foundation pile cap complex stratification soil creep liquefaction cyclic loading load redistribution time-dependent settlement

References

Го Ю., Чжао Ц., Ли М., Лю Ю., Хоу С., Уге Б.У. Упругопластический прогноз осадок плитного фундамента, усиленного сваями разной длины с промежуточной грунтовой подушкой // Основания, фундаменты и механика грунтов. 2024. № 2. С. 15-21.

Гультяев Р.С., Стаселько Е.Л., Анфиногенов В.А., Краев А.Н. Учёт ползучести грунтов при расчётах фундаментов // Транспортные сооружения. 2024. Т. 11. № 3.

Конюшков В.В. Усилия и деформации в свайном поле со сплошной ростверковой плитой // Жилищное строительство. 2022. № 4. С. 20-26.

Кравченко П.А., Парамонов М.В., Сливец К.В. Особенности распределения нагрузки между элементами свайного фундамента с низким ростверком // Геотехника. 2022. Т. 14. № 4. С. 44-57.

Мирсаяпов И.Т. Влияние виброползучести бетона на осадки свай плитно-свайного фундамента // Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета. 2021а. № 1 (55). С. 5-12.

Мирсаяпов И.Т. Несущая способность плитно-свайных фундаментов с учётом перераспределения усилий между сваями при циклическом нагружении // Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета. 2021б. № 2 (56). С. 5-12.

Мирсаяпов И.Т., Шараф Х.М.А. Осадка оснований глинистых грунтов при блочных циклических нагружениях // Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета. 2023. № 3 (65). С. 18-25.

Сарыпов К.О. Изменение свойств грунта свайных фундаментов при динамических воздействиях и разжижения деградирующих мёрзлых грунтов // Научно-техническое и экономическое сотрудничество стран АТР в XXI веке. 2025. Т. 1. С. 348-350.

Сидоров В.В., Алмакаева А.С. Оценка осадки свайно-плитного фундамента в псевдонелинейной постановке // Жилищное строительство. 2023. № 9. С. 74-85.

Тер-Мартиросян А.З., Сидоров В.В., Алмакаева А.С. Графоаналитический метод расчёта осадки сваи в многослойном массиве с учётом отрыва и проскальзывания сваи по грунту // Жилищное строительство. 2023. № 11. С. 37-43.

Тер-Мартиросян З.Г., Акулецкий А.С. Взаимодействие сваи большой длины с окружающим многослойным и подстилающим грунтами // Вестник МГСУ. 2021а. Т. 16. № 2. С. 168-175.

Тер-Мартиросян З.Г., Акулецкий А.С. Взаимодействие сваи большой длины с многослойным массивом грунта с учётом упругих и реологических свойств и упрочнения // Вестник МГСУ. 2021б. Т. 16. № 5. С. 608-614.

Тер-Мартиросян З.Г., Тер-Мартиросян А.З., Акулецкий А.С. Напряжённо-деформированное состояние слабых и насыпных грунтов, армированных железобетонными и грунтовыми сваями соответственно // Вестник МГСУ. 2021в. Т. 16. № 9. С. 1182-1190.

Тер-Мартиросян З.Г., Филиппов К.А. Решение задачи осадки сваи под действием вертикальной статической нагрузки с учётом пластических свойств грунтов основания // Вестник МГСУ. 2022. Т. 17. № 7. С. 871-881.

Шакиров М.И. Деформации грунтовых оснований плитно-свайных фундаментов при циклическом нагружении // Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета. 2022. № 1 (59). С. 19-28.

Issue

Section

CONSTRUCTION AND ARCHITECTURE

Metrics

72 views
0 downloads
Want to publish with us?
Submit an article

Machine-readable metadata

Similar Articles

1 2 3 4 > >> 

You may also start an advanced similarity search for this article.

Most read articles by the same author(s)