143977 (Вклад Лолейта А.Ф. в развитие теории и практики железобетонных конструкций)

Министерство образования и науки Украины

Национальная академия природоохранного и курортного строительства

Архитектурно-строительный факультет

Реферат

по дисциплине «Введение в специальность»

на тему: «Вклад Лолейта А.Ф. в развитие теории и практики железобетонных конструкций»

Выполнил

студент группы ПГС-107д

Мамедов К. Н.

Проверил

к. т. н. Пушкарев Б. А.

г. Симферополь, 2008

Содержание

Железобетон в России. А. Ф. Лолейт. 3

Новые идеи 9

Безбалочные перекрытия 15

Сейсмостойкое строительство 18

Новые нормы 19

Другие теории 21

Развитие теории 23

Список использованной литературы 25

Железобетон в России. А. Ф. Лолейт

Cоветская наука о железобетоне и практика его применения строились и развивались на надежной основе завоеваний, опыта и традиций научного подхода к решению инженерных задач, составляющего заслугу отечественных инженеров и среди них, в первую очередь, Н. М. Абрамова, Б. Н. Акимова, Н. А. Белелюбского, Н. Б. Богуславского, С. И. Дружинина, Д. Ф. Жаринцева, А. С. Кудашева, А. Ф. Лолейта, И. С. Подольского, С. И. Рудницкого.

Первыми среди первых бесспорно должны быть названы Н. А. Белелюбский и А. Ф. Лолейт.

Начало уверенному применению железобетона в России положил торговый дом «Юлий Гук и К°», устроивший в 1886 г. на Московских бойнях железобетонные плиты и своды, которые были испытаны, а свод пролетом 7,5 м и толщиной около 5 см был после испытаний перевезен вместе с опорной стальной рамой на один из заводов торгового дома.

Идя по пути развития железобетонных конструкций сперва весьма осторожно, затем по мере развития их теории более уверенно, торговый дом «Юлий Гук и К°» уже к 1890 г. осознал всю важность нового строительного материала и решил для более успешного его развития выделить свой строительный отдел в самостоятельное дело, основав Акционерное общество для производства бетонных и других строительных работ.

В должности расчетчика проектного отдела только что выделенного общества начал работать А. Ф. Лолейт.

Одним только акционерным обществом для производства бетонных и железобетонных работ в первый период его деятельности были выполнены:

1886 г. — плиты и своды па Московских бойнях (рис. 1);

1887 г. — своды площадью 14 000 м2 и яйцевидный коллектор под насыпью, там же;

1888 г. — восьмигранный куполообразный свод пролетом 7,8 м, там же;

1889 г. — своды площадью около 1800 м2 на Реутовской мануфактуре;

1891 —1893 гг. — переходные мостики пролетом от 7,8 до 14,2 м, своды, бассейн для фонтана и другие конструкции в здании Верхних торговых рядов в Москве (ныне ГУМ), купол и несущие конструкции лож в Варшавском театре;

Рис. 1. Конструкции, испытывавшиеся на Московских бойнях в 1886 г.: а – железобетонная плита; б – железобетонный свод пролётом 7,5 м; в – то же, 4,26 м.

1893 г. — полуэллиптическая труба отверстием 2,15 2.56 м на Московско-Казанской железной дороге под насыпью высотой 10 м;

1895 г. — арочный мост пролетом 32. м над линией электрической железной дороги на Нижегородской всероссийской торгово-промышленной выставке, открывшейся в 1896 г.;

1896 г. — свод пролетом 10 м над фойе у царской ложи в Большом театре, а всего за 1896 г. — 61 000 м2 сводов, плоских перекрытий и стен; в 1897 г. — 81000 м2, в 1898 г.— 73 000 м2, в 1899 г. — 1 000 000 м2 и т. д.

Постройки акционерного общества выбраны в качестве примера развития железобетонного строительства в России не только потому, что общество, как уже сказано, было зачинателем в этом деле, и не только потому, что большинство перечисленных конструкций хорошо известно и их можно осмотреть и сейчас, но и потому, что большинство из них были рассчитаны, спроектированы и построены при самом активном участии А. Ф. Лолейта: и поражающие легкостью мостики Верхних торговых рядов, и труба под насыпью железной дороги (рис. 2) и изящный мост на Нижегородской выставке.

Рис. 2. Железобетонная полуэллиптическая труба под насыпь железной дороги, 1893 г.

Постройка Верхних торговых рядов и сооружения Нижегородской выставки знаменательны еще и тем, что тут встретились два замечательных русских инженера — В. Г. Шухов (1853—1939) и А. Ф. Лолейт, который был моложе Шухова на 15 лет.

Имя Артура Фердинандовича Лолейта неотделимо от науки о железобетоне. Оно стоит в ряду тех, кто своими трудами и беспримерной энергией внес существенный вклад в дело культурного и технического прогресса нашей Родины.

А. Ф. Лолейт родился 5 (18) июня 1868 г. в Орле. К моменту его поступления в гимназию детей было уже пятеро, и они составляли довольно шумную компанию. Тем более, что семья пополнялась еще несколькими учениками, которых воспитывали в доме: заработки главы семьи необходимо было пополнять...

Пример родителей, семейная обстановка дружбы, взаимопомощи и взаимоуважения рано подсказали Артуру необходимость участвовать в материальном обеспечении семьи. Начиная с 4-го класса, т. е. с 13 лет, Артур уже стал репетитором по математике и латыни, а с 16 лет занялся подготовкой мальчиков к вступительным экзаменам в гимназию или реальное училище. В 1886 г., блестяще окончив гимназию, заработав летом уроками полтораста рублей, Артур отправился в Москву с намерением поступить в университет.

Он был принят на математическое отделение физико-математического факультета, на котором вели тогда научную и педагогическую работу крупнейшие наши ученые — астроном Ф. А. Бредихин, основоположник гидро- и аэромеханики Н. Е. Жуковский, математик Ф. Е. Орлов, физик А. Г. Столетов, астроном и геодезист Н. Я. Цингер.

Успешно продвигаясь во всех университетских науках, зарабатывая на жизнь уроками, Артур был озабочен выбором жизненного пути по окончании образования, тем более что стесненность в материальных средствах заставляла думать о его скорейшем завершении. Несмотря на хорошо выраженные педагогические способности, перспектива учительской работы его не привлекала. Он все более склонялся к мысли, что математика имеет цену только как орудие глубокого проникновения в различные области естествознания. Его целиком захватила прикладная механика, ради которой было начато изучение ряда необязательных тогда курсов — сопротивления материалов, строительной механики, теории гидравлических двигателей.

Переутомление активнейшей учебной работой, соединенной с частными уроками, настойчивые советы проф. Ф. Е. Орлова (читавшего курс прикладной механики), вынудили Артура (а улучшившиеся домашние обстоятельства позволили ему) отложить государственные экзамены на год после получения в 1890 г. свидетельства об окончании университетского курса. Этот год был использован им не только для отдыха. По совету Ф. Е. Орлова Артур пишет в это время сочинение на тему, заданную факультетом для соискания медалей: «Теория шарнирных сочленений». К октябрю 1890 г. сочинение было представлено, а 12 января 1891 г. на годичном акте университета Артуру Фердинандовичу Лолейту была вручена за него серебряная медаль как второму после С. А. Чаплыгина, получившего золотую. Весной были сданы государственные экзамены и получен диплом 1-й степени об окончании факультета по прикладной механике.

Осенью того же 1891 г. А. Ф. Лолейт был призван в армию и едва не выбрал карьеру военного, поступив на одногодичное отделение (специально для окончивших высшие учебные заведения) военного училища.

Однако к концу пребывания в училище произошло событие, заставившее круто изменить планы па будущее. Директор - распорядитель Московского акционерного общества для производства бетонных и других строительных работ Ю. А. Гук, в доме которого Артур бывал еще студентом, предложил ему поступить на службу в проектный отдел общества в качестве расчетчика. Он снабдил его немногочисленными изданиями на немецком и французском языках, которыми исчерпывалась тогда литература по железобетону.

В 1892—1893 гг. А. Ф. Лолейт проектировал и участвовал в сооружении переходных мостиков и зонтообразного свода пролетом 14,5 м в здании Верхних торговых рядов в Москве.

9 июня 1894 г. он получил соответствующее свидетельство и был сразу же назначен помощником заведующего работами и управляющим бетонным заводом. Позднее он главный инженер, далее — директор правления акционерного общества. Аналитический ум и знания математика-теоретика, инженерная трезвость практика, энтузиазм и романтика на редкость удачно сочетались в этом человеке.

В 1894 г. он был занят проектированием 32-метрового моста для Нижегородской выставки, рассчитанного как упругий кривой брус с защемленными (под надстройками в виде павильонов) концами.

Эта и прежние работы позволили А.Ф. Лолейту выступить в 1895 г. на II съезде русских зодчих в Москве с докладом «Краткий очерк общей теории системы Монье и значение ее в области развития технических знаний», опубликованном в трудах съезда и отдельной брошюрой акционерного общества («Краткий очерк общей теории системы Монье». Ю. Гук и К°, М., 1895).

В этой работе А. Ф. Лолейт показал, что железобетон — это не совокупность бетона и железа, а новый материал, в котором бетон и железо составляют одно неразрывное целое, что «на поверхности соприкосновения бетона и железа развивается некоторая сила, не допускающая их взаимного перемещения, и ее существование есть та необходимая данная, на которой основано совместное употребление бетона и железа».

Осуществляя свое решение заняться совершенствованием теории железобетона, в развитие мыслей первого доклада, А. Ф. Лолейт закончил в 1897 г. работу «Вероятная величина модуля упругости бетона и влияния ее на распределение сопротивления в бетонных конструкциях», оставшуюся, к сожалению, неопубликованной. В ней он показал, что при расчетах железобетонных изгибаемых элементов можно обойтись без определения модулей упругости бетона и стали, а достаточно знать отношение их величин; что нейтральный слой даже в бетонных и тем более в железобетонных изгибаемых элементах находится не посередине высоты сечения; что расчеты по Кенену дают избыточные запасы прочности, так как его формулы не отражают зависимости между положением нейтральной оси, содержанием и расположением арматуры в сечении, Лолейт предложил свои формулы для определения напряжении в сжатом и растянутом бетоне и арматуре.

σб.р. =

В 1902 г. в работе «Два частных случая расчета железобетонных арок» А. Ф. Лолейт впервые обратился к гипотезе Консидера о повышенной растяжимости армированного бетона, особенно в плитах: «бетон в присутствии железа насыщается его свойствами». Приняв ее за основу, он вывел расчетные формулы для определения несущей способности железобетонных изгибаемых элементов и еще раз указал, что принятые тогда способы расчета не позволяют полностью использовать несущую способность арматуры. «Полную величину своего сопротивления железо развивает лишь при нагрузках, в несколько раз превышающих расчетную безопасную нагрузку».

Новые идеи

В 1904 г. А. Ф. Лолейт доложил работу «О коэффициенте прочности железобетонных сооружений» и в том же году, в феврале, сделал еще один доклад Московскому архитектурному обществу — «К вопросу о правилах приемки железобетонных сооружений», который был опубликован в «Записках общества» (1905 -1906 гг.).

Эта, к сожалению, малоизвестная работа устанавливает новую, более раннюю (на 26 лет) дату нашего приоритета в пересмотре теории железобетона.

Анализируя в этом докладе расчет балочного пешеходного моста пролетом 26 м, выстроенного близ Вены, Лолейт показал, что расчет изгибаемых железобетонных элементов по упругой стадии их работы, принятой автором проекта, совершенно недопустим: «Не трудно видеть, что, применяя подобный метод расчета, легко вывести какие угодно напряжения, что, может быть, весьма удобно, чтобы втереть очки лицам, для которых достаточно увидеть на бумаге низкую величину напряжений у вытянутого ребра».

Затем было показано, что напряжения в растянутом бетоне получились малыми только потому, что отношение

n =

было взято равным 25, а значит, модуль упругости бетона был принят очень низким. Правда, говорил Лолейт далее, есть конструкторы, которые считают возможным принимать n равным даже 40, но достойно внимания, что столь низкие величины модуля упругости бетона (отвечающие n=40 и Ea≈2000000 кГ/см2) были открыты» лишь после изобретения железобетонных конструкций, когда понадобилось найти способ для объяснения противоречий между теорией и данными опытов.

Показав, что отношение модулей упругости n не может равняться 25, а составляет по его опытным данным лишь n = 8, Лолейт выполнил сравнительные расчеты балки и построил соответствующие эпюры напряжений в расчётном сечении (рис. 3), нашёл для каждой положение нейтрального слоя.

Рис. 3. Эпюры напряжений в расчетном сечении тавровой мостовой балки по А. Ф. Лолейту: а – габариты сечения; б, в – при расчетах по упругой стадии для разных значений n; г – с учетом гипотезы Консидера; д – по стадии разрушения.

Затем он заявил: «Из сопоставления эпюр ясно, какое разнообразие в распределении напряжений получается для одной и той же величины момента в зависимости от того, будет ли для расчета применена гипотеза Навье, пологая n = 25 и n = 8; или гипотеза Консидера» и продолжил: «Совершенно иное получается, если рассматривать мгновенное равновесие, предшествующее моменту разрушения: так как бетон при этом перестаёт принимать участие в сопротивлении растяжению, то тем самым устраняется из расчёта фактор, приводивший к неопределённости разрешения задачи; нейтральная ось занимает совершенно определённое положение, характеризующее 3-й период деформации». Он построил эпюру напряжений и сказал далее: «Если принять величины временных сопротивлений соответственно для железа – разрыву σа = 3600 кГ/см2; для бетона – сжатию σб = 200 кГ/см2, то нетрудно увидеть, что при имеющемся в рассматриваемом нами случае соотношении между размерами бетона и сечением арматуры, подверженной растяжению, разрушение произойдёт вследствие достижения железом величины временного сопротивления σа при наибольшей, так сказать критической, величине изгибаемого момента в опасном сечении».