Warunki jakie powinien spełniać materiał konstrukcyjny można ograniczyć do trzech najważniejszych:

1. Odkształcenia elementu nie mogą przekroczyć wartości podyktowanych jego przeznaczeniem (warunek sztywności).

2. Utrata stanu granicznego nośności musi być wykluczona z dostatecznym stopniem bezpieczeństwa (warunek wytrzymałości).

3. Koszta budowy danego elementu muszą być jak najniższe (warunek ekonomii). 

W gruntach na ogół mamy do czynienia z dwoma pierwszymi punktami od których powstały stany graniczne. Problematykę ekonomiczną gruntu można przenieść na etap daleko przed projektowaniem.

Problematyka doboru badań

Najbardziej problematyczny ze względu na mechanikę gruntu oraz pracę konstrukcji jest określenie odkształcalności gruntu, szczególnie w przypadku skomplikowanych brył o różnych naprężeniach zadanych na grunt, gdzie może dojść do nierównomierności osiadania. Według zaleceń PN-81/B-03020 moduł odkształcenia jest stałą wielkością niezależną od odkształceń i naprężeń, a jedynie od rodzaju gruntu i jego stanu, ewentualnie przyporządkowania do konkretnej historii naprężeń – kolumn A-C lub D – iłów bez znaczenia czy mamy do czynienia z iłami rzecznymi młodszymi lub skonsolidowanym podłożem mioceńskim. Z badań Gryczmańskiego (2005) wynika, że osiadania obliczone z normy 03020 mogą być 3-5 razy większe od pomierzonych co znacząco wpływa na koszty budowy. Norma ta zajęła się trywialnymi problemami jakie występują w doborze parametrów tj. określaniem stopnia plastyczności lub zagęszczenia prostymi, łatwo dostępnymi metodami, których kolejno przełożenie na dobór modułów ściśliwości lub odkształcenia zajmował dosłownie kilka minut. Dodatkowo nomogramy zakładają stałą wartość modułu w obrębie danej grupy gruntów. W dzisiejszych czasach można byłoby to odnieść do sytuacji, gdzie pacjent idzie do lekarza, któremu nie chce się nawet go wysłuchać, więc włącza dyktowanie głosowe, a receptę wypisuje ChatGPT z tym, że norma 03020 nie miała możliwości uczenia się na podstawie zebranych danych. I tak działa to od panad 40 lat. 

Główną problematyką w określeniu prawidłowych parametrów odkształceniowych są: 

• zakresy obciążeń i odkształceń gruntu, 
• historia naprężenia i ewentualnego odciążenia, 
• współczynnik filtracji, 
• granulometria gruntu (wskaźnik plastyczności także), 
• cykliczność obciążeń, 
• laminacja i jej kierunki, 
• struktura i tekstura gruntu, 
• wielofazowość,
• Skład mineralny,
• Kształt ziaren,
• Nieciągłości,
• Wiązania, wytrącenia i rekrystalizacja,
• Wartość średniego efektywnego naprężenia,
• Dewiator naprężenia,
• Kierunki naprężeń głównych,
• Czas przy aktualnym stanie naprężenia,
• Ścieżka naprężenia,
• Lepkość,
• Wpływ od zmiany kierunków naprężeń głównych,
• Długość drogi odpływu, 
• Zmiany prędkości naprężenia. 

(EKO)nomiczne rozwiązanie

Tak naprawdę nieekonomiczne budownictwo doprowadziło do powstania nowych norm i bardziej udoskonalonych metod badawczych, szczególnie w zakresie bardzo małych odkształceń, w którym pracuje znaczna część konstrukcji (0,001-0,5%). Rozwój tych technik doprowadziło do obserwacji silnej nieliniowości nie tylko różnych rodzajów gruntów, ale także tych samych gruntów przy zadanych różnych obciążeniach lub w obrębie których działały różne naprężenia prekonsolidacji. Kolejnym wnioskiem jest, że badania laboratoryjne przy standardowych, zewnętrznych pomiarach przemieszczeń nie zapewniły tej dokładności wyników i różnią się od terenowych badań, które wykazywały na podstawie analiz wstecznych znacznie dokładniejsze parametry. Z rozwiązaniem przyszły badania z lokalnymi pomiarami przemieszczeń co pozwoliło wiarygodne wyznaczenie modułów odkształceń odpowiadającym pracy konstrukcji, gdzie charakterystyka naprężenie-odkształcenie wykazuje największą nieliniowość. Z czasem pojawiły się wciąż udoskonalane badania terenowe, które zaczęły odpowiadać tym właśnie zakresom odkształceń. Na utrudnienia natrafiono z wyznaczaniem modułów w zakresie bardzo małych odkształceń lub odkształceń sprężystych. Z pomocą przyszły terenowe badania sejsmiczne, które pozwoliły wyznaczyć prędkości fal sejsmicznych metodą downhole lub crosshole, a tym samym weryfikować jakość prób i jej ewentualnego naruszenia przy poborze i wyznaczyć w sposób ciągły charakterystykę gruntu w zakresie bardzo małych odkształceń sprężystych. 

Wnioski

Coraz częściej prowadzone bazy danych i korelacje do badań laboratoryjnych, oparte na analizach wstecz osiadań konstrukcji pozwalają tak dobierać badania lub współczynniki, aby w bezpieczny i ekonomiczny sposób projektować posadowienie budynku. Z powyższego wynika, że proste i tanie metody wyznaczania parametrów podłoża na ogół przynoszą daleko idące skutki podczas realizacji inwestycji. Skomplikowane badania laboratoryjne na ogół wymagają dużego czasu i nakładu finansowego. Powstają jednak kolejne terenowe metody badawcze, które pozwalają na zredukowanie czasu i finansów potrzebnych do niedawna aby zrealizować podobny zakres. Każdorazowo korelacje w przypadku skomplikowanych zagadnień powinny się opierać na dobrze wykonanej części laboratoryjnej.