В модели, например, размером 12 на 12 метров ширина железобетонного контура была равна 10 сантиметрам, а отношение ширины к пролету составляло 1 : 120 в то время, как из условия обеспечения устойчивости при сжатии оно должно быть не меньше 1 : 25 — 1 : 30. Естественно, что контур такого сечения не мог работать и на изгиб в горизонтальной плоскости. Он не выдерживал даже собственного веса, тем более он абсолютно не в состоянии был воспринимать весьма значительные (в 40 раз большие) горизонтальные усилия, возникающие при провисании мембраны. Однако мембранное покрытие с контуром такого очертания оказалось весьма прочным. Оно выдержало нагрузку, превышающую 300 килограммов на квадратный метр. Аналогичные результаты были получены и в экспериментальных мембранных покрытиях больших размеров, например, 27 на 24 метра.
Испытания этих, а также многочисленных других моделей показали, что при всех видах их очертаний и при всех видах их нагружений горизонтальные смещения контуров составляли всего 1/1200—1/2000 пролета, причем они практически не увеличивались и при неравномерном расположении нагрузки.
Почему же при столь значительных нагрузках прогиб контура в горизонтальной плоскости оказывается очень небольшим? Объясняется это тем, что мембрана, будучи растянутой в двух направлениях, становится весьма жесткой на изгиб в своей плоскости и тем самым практически не дает перемещаться и контуру. В этой безызгибной конструкции возникают только сжимающие усилия.
Благодаря этому опорные контуры мембранных покрытий можно делать экономичными и легкими при любом их очертании в плане. Это главный вывод из многолетних исследований, который значительно расширяет возможности создания таких покрытий.
В природе мембраны встречаются часто. Перепонки крыльев летучих мышей, плавники рыб, листья многих растений — мембранные конструкции: пленки, натянутые между жесткими элементами. Большая распространенность мембран в природе легко объяснима. Это предельно рациональные, высокоэффективные конструкции: при минимальной затрате материала достигается максимальная прочность. Скажем, лист клена тонок и легок, но, будучи «составленным» из множества мембран-секций, противостоит и ветру, и дождю, и граду.
В поведении металлических мембран, в законах, по которым они работают, не все еще ясно. Очень сложны методики расчета мембранных конструкций. Но бесспорен главный факт: как и их природные прототипы, они отличаются способностью к оптимизации формы, веса и прочностных свойств.
