Вклад Лолейта А.Ф. в развитие теории и практики железобетонных конструкций (стр. 3 из 4)
Рис. 4. Неразрезная тавровая балка, плита которой в пролетах и над опорами расположена в сжатой зоне: а – эпюра моментов; б – конструкция балки.
В сообщении XII цементному съезду (1908) дана была оценка работы бетона сжатой плиты таврового сечения и предложены нерезрезные тавровые балки с волнистой плитой, распологаемой и над опорами, и в пролётах в сжатой зоне (рис. 4).
В 1910 г. на XIII съезде был сделан доклад «О влиянии избытка воды в растворе на прочность железобетонных конструкций». В этом докладе еще раз взят был под защиту литой бетон, более однородный по качеству, чем трамбованный вручную. Малая прочность бетона на растяжение, говорил Лолейт, не является его природным свойством; она – следствие местных дефектов качества.
В 1899 г. сооружено уже 26 железобетонных труб под насыпью одной только Витебск-Жлобинской железной дороги. В 1900 г. построены железобетонные своды над винным подвалом в Москве. В 1902 г. в Москве в здании мастерских акционерного общества выполнены пустотные железобетонные стены, которые потом были подвергнуты всесторонним исследованиям на прочность и теплозащитные качества. В 1912 г. Лолейт расскажет об их конструкции и результатах исследований XIV цементному съезду и тогда же предложит устраивать пустотные плоские железобетонные перекрытия (рис. 5).
В том же здании Лолейт совместил надоконные перемычки с крайними рёбрами перекрытия (окна под потолок), применил железобетон для устройства водяных ванн и вытяжных колпаков у кузнечных горнов.
Безбалочные перекрытия
Рассматривая задачу уменьшения высоты балок ребристых перекрытий, А. Ф. Лолейт предложил делать плиту волнистой, располагая её над опорами и в пролётах балок в сжатой зоне. Затем – пологие веерные своды покрытий, пологие настолько, что сегодня им дали бы название вспарушенных плит.
В тот же период 1908 - 1909 гг. Лолейту пришлось встретиться с необходимостью устройства сплошной железобетонной фундаментной плиты минимальной высоты, нагруженной колоннами. Делать её ребристой обычного типа было невозможно. Пришлось решать задачу уменьшения высоты рёбер, увеличивая их ширину, и, наконец, в пределе, вовсе убрав рёбра, но утолстив плиту. Для выяснения потребной толщины такой безбалочной плиты Лолейт сперва воспользовался формулой Грасгофа для пластинки, подпёртой в отдельных точках, в том виде, в котором она приведена в справочнике Хютте. Разработав затем свои расчетные формулы, Лолейт уширил колонны капителями в месте их примыкания к плите во избежание её продавливания и применил в 1907 г. получившуюся конструкцию в виде железобетонного стола под налив бидонов молоком на заводе фирмы Чичкина, а затем в качестве покрытия сперва по сетке колонн 5,46
3,36, затем 6 6 и 8,4 5 м. В марте 1912 г. Лолейт докладывал о безбалочных перекрытиях цементному съезду в Москве. 
В 1913 г. в докладе Русскому обществу испытания материалов в Москве «К вопросу о теории расчета безбалочных железобетонных перекрытий» А. Ф. Лолейт демонстрировал фотографии осуществлённых построек (рис. 6), принципа размещения нижней и верхней (надколонной) арматуры; уточнения в методике расчета плиты как скрещивающихся надколонных и пролетных полос (рис 7а), и пришел к выводу, что при отношении пролетов безбалочной плиты более двух она должна рассчитываться как работающая по одному, короткому направлению. Для надежного защемления плиты в крайних пролётах он предложил устраивать по периметру перекрытия свободно свешивающиеся консольные полосы. Лолейтом впервые была предложена так называемая двухпутная система армирования плит безбалочных перекрытий (рис 7б), он впервые осуществил их армирование заранее заготовленными сетками.
Безбалочные перекрытия были первой, так сказать истинно железобетонной, конструкцией. Разделение ребристого перекрытия на этажно опёртые друг на друга элементы – плиту, второстепенную балку, главную балку, колонну – свойственно сборности стали или дерева. В железобетоне такое разграничение функций хоть и общепринято, но противоестественно. Железобетонную плиту за счет приопорных утолщений можно превратить в активный конструктивный элемент, приближающийся по распределению внутренних усилий к системе пологих оболочек, что побудило отдельных авторов так именно её и рассматривать.
Работы А. Ф. Лолейта по теории и практике строительства безбалочных перекрытий имели не только решающее значение в развитии этих конструкций, но послужили толчком к решению других сложных теоретических и практических задач.
В ту пору, когда методы расчета железобетонных конструкций как упругих систем были господствующими и единственными, А. Ф. Лолейт считал, что статистически неопределимые конструкции работают не так, как они рассчитаны, а как они заармированы.
К вопросу о несоответствии между действительной работой конструкции под нагрузкой и тем, какой она предполагается в расчете, Лолейт возвращался ещё не раз.
Сейсмостойкое строительство
12 сентября 1927 г. произошло разрушительное землетрясение в Крыму. Его последствия привлекли внимание строителей к делам восстановления разрушений и выработке правил сейсмостойкого строительства.
Уже в октябрьском номере журнала «Строительная промышленность» А. Ф. Лолейт откликнулся на это статьёй «К постановке проблемы», в декабрьском номере – ещё одной: «Об учёте добавочных усилий, развивающихся в элементах сооружений при землетрясениях». В этих двух статьях, которые следует рассматривать как единое целое, Лолейт впервые сформулировал главное требование: «точно фиксировать границы областей, в пределах которых воспрещается возведение каких бы то ни было сооружений без учёта добавочных внешних сил, заменяющих в статических расчётах влияние на сооружение землетрясений». Если можно будет определить районы предполагаемых землетрясений и установить их максимальные силы, дав им точное цифровое выражение, следует воздвигать сооружения соответственно усиленными, чтобы они не разрушались даже при сильных толчках.
Лолейт предлагал:
учитывать горизонтальную (как доминирующую) составляющую сейсмического ускорения умножением веса соответствующего элемента на определённый коэффициент;
снижать одновременно величину коэффициента запаса при расчетах прочности этого элемента на сейсмические воздействия, «довольствуясь коэффициентом запаса в 2/3 от принятого для нормальных условий»;
поскольку погонная жёсткость междуоконных столбов мала в сравнении с таковой для междуэтажных поясов, рассматривать их как стойки безраскосной фермы, к поясам которой приложены горизонтальные, действующие в противоположных направлениях усилия;
перекрытия и покрытия так опирать и так выполнять, чтобы они работали как жёсткие диафрагмы;
поперечные и продольные стены должны быть прочно перевязаны в пространственно работающую конструкцию, составляющую вместе с перекрытиями неизменяемый ящик, и т. п.
Возражая одному из своих оппонентов, писавшему, что безбалочные перекрытия Лолейта в Ленинакане не провалились будто бы не потому, что были правильно рассчитаны, а потому, что смогли устоять при сниженных коэффициентах запаса, Лолейт писал: «Трудно спорить против того, что большое количество плохо рассчитанных сооружений существует. Значит ли это, однако, что надо и впредь делать научно необоснованные расчеты там, где имеются расчеты, отвечающие всем запросам здоровой инженерной мысли?»
В 1928 г. Комиссия по строительству при СТО поручила А. Ф. Лолейту составить проект новых технических условий и норм на основе отзывов разных ведомств и учреждений, полученных в разное время, на первоначальный проект, составленный Бюро нормирования Госплана СССР в 1926 г.
Однако эти отзывы и замечания были весьма разноречивыми, а в самих технических условиях и нормах, как говорил Лолейт, «не было принципиальной установки, как нет принципиальной установки ни в одних из существующих в настоящее время во всём мире норм».
Он создал этот проэкт так, как он считал нужным это сделать, «на основании своей 38-летней практики». Проект был издан в 1929 г. под названием «Технические условия и нормы проектирования и возведения бетонных и железобетонных сооружений», был разослан специалистам и организациям на отзыв, а в апреле 1930 г. был вынесен на обсуждение первой Всесоюзной конференции по бетону и железобетону в Москве. С докладом «Новый проект норм» выступил А. Ф. Лолейт.
Центральным пунктом прений, развернувшихся на конференции вокруг проекта ТУиН, была гипотеза Консидера, на которую Лолейт опирался ещё в ранних своих работах.
Принятие этой гипотезы в корне меняло построение формул для расчета прочности изгибаемых элементов. Взамен общепринятой гипотезы о пропорциональности между напряжениями и деформации предполагалось, что распределение напряжений в сечении очерчивается некоторой ломаной. Таким образом, первые трещины в растянутой зоне бетона ожидались не тогда, когда крайнее волокно получит предельное удлинение, возникающее при осевом напряжении, а тогда, когда такое удлинение будет достигнуто волокном, отстоящим от крайнего на некоторую величину.
Это означало, что на участке постоянных напряжений высотой с бетон способен получать дополнительные удлинения при постоянных напряжениях, за счет своих пластических свойств, проявляющихся по Консидеру, в присутствии арматуры.