Ермолов - Пневматические строительные конструкции

Пневматические строительные конструкции/В." В. Ермолов, У. У. Бэрд, Э. Бубнер и др.; Под ред. В. В. Ермолова. — М.: Стройиздат, 1983.— 439 с, ил.

Обобщен опыт возведения сооружений из пневматических  конструкций в мировой практике, приведены сведения о последних разработках в области создания эффективных материалов оболочек, новых  пневматических строительных конструкций и современных методов расчета. Авторы — крупнейшие специалисты мира, известные своими трудами в различных областях проектирования и использования пневматических строительных конструкций.

Для научных и инженерно-технических работников.

Табл. 42, рис. 355, список лит.: 209 назв.

Рекомендовано к изданию канд. техн. наук В. П. Шлаковым

© Стройиздат, 1983

Предисловие

Можно смело сказать, что ни один из видов строительных конструкций не претерпел в столь короткий срок такого бурного развития, как пневматические конструкции. Менее 40 лет отделяет нас от того события, когда разложенная на земле бесформенная груда мягкой технической ткани ожила под действием  включенного вентилятора, по ткани побежали волны, она начала вспухать и  подниматься, неуверенно покачиваясь и, наконец, наполнившись воздухом,  неустойчивый матерчатый пузырь почти .мгновенно стал упругим и устойчивым. В это чудо поверили, лишь ощупав купол руками, ощутив его стойкость и упругую  незыблемость.

А сейчас уже около ста тысяч таких сооружений смонтированы на всех  континентах мира и их изготавливают во всех технически развитых странах. Пневматические строительные конструкции не имеют ни предшественников, ;т традиций. В них все ново — и материалы, и принципы функционирования, и характер эксплуатации. Мало того, они как строительный объект не  укладываются в привычные представления об инженерных сооружениях, о  произведениях строительного искусства.

Традиционные материалы — древесина, камень, металлы, бетон отличались тяжестью, жесткостью, способностью оказывать высокое сопротивление всем  видам напряженного состояния: растяжению, сжатию, изгибу, сдвигу, кручению.

Материалы мягких оболочек пневматических сооружений могут сопротивляться только растяжению.

В традиционных конструкциях принцип предварительного напряжения  всегда рассматривался не более как средство искусственного перераспределения усилий в конструкции с целью оптимального использования механических свойств применяемых жестких материалов. Предварительное напряжение в пневматических конструкциях — непременное условие возможности их функционирования.

Создаваемое воздухоподающим оборудованием, оно является основой их  существования.

Эксплуатация традиционных зданий сводится лишь к обеспечению их сохранности, исправности, к созданию заданных условий комфорта. Если эти  условия не соблюдаются, здание становится неполноценным в смысле способности выполнения своих функций. Эксплуатация воздухоопорных зданий требует  прежде всего абсолютно надежной работы воздухоподающей системы. Прекращение подачи воздуха в этом случае не потеря комфорта, а прекращение  существования сооружения.

Сорок лет (а если вести счет от начала массового производства, то двадцать лет)—срок очень небольшой для приобретения нужного опыта проектирования, изготовления, монтажа и эксплуатации столь новых сооружений. Известно, что кажущаяся простота пневматических конструкций привела к тому, что их изготовлением стали заниматься многие предприятия. Пионер в области  пневматических сооружений Уолтер У. Бэрд организовал фирму «Бэрдэйр» в 1956 г., а в 1957 г. только в США насчитывалось уже около 50 подобных фирм. «Пневматический бум», охвативший всю Северную Америку, Европу и Японию, архитектор Р. М. Эигельбрехт [1], перефразируя известную строку С. Т. Колриджа,  обрисовал как «Пузыри, пузыри везде...»'. Этот начавшийся в 60-х годах «бум» и сопутствующая ему конкуренция фирм привели к тому, что некоторые предприниматели, не будучи достаточно компетентными, не смогли рашить ряд конструктивных и технологических проблем совершенно незнакомого вида сооружений и не сумели обеспечить ни должного качества своей продукции, ни должного уровня их эксплуатации.

Наступила пора трезвого осмысления опыта применения пневматических  конструкций в строительстве — пора подведения итогов, признания ошибок,  констатации изменения точек зрения формулирования новых задач.

Главный вывод состоит в том, что пневматические конструкции оказались не такими простыми, какими они представлялись на первый взгляд. В то же время они обнаружили ряд неожиданных качеств, открыли некоторые возможности, о которых ранее не догадывались или в которых сомневались. Все это  позволило несколько по-иному представить себе те инженерные, технологические и архитектурные проблемы, которые возникли в процессе развития  пневматических строительных конструкций во всем мире.

Сейчас в некоторых странах, особенно остро переживающих энергетический кризис, отмечается повышение интереса к экономике пневматических сооружений.

Это вызвано главным образом повышенным по сравнению с капитальными  сооружениями расходом горючего на отопление помещений, отделенных от  внешней среды очень тонкой оболочкой. Существуют две тенденции преодоления  последствий кризиса: повышение термического сопротивления оболочек путем их дублирования или устройства ограждающих и поглощающих слоев и др.; использование оболочки в качестве коллектора солнечной энергии.

В условиях недостаточного опыта изготовления и использования новых, необычных и непривычных сооружений особое значение приобретает  интенсивный обмен опытом специалистов, посвятивших себя задаче успешной реализации этой перспективной разновидности пространственных конструкций. Нет ничего удивительного в том, что за сравнительно короткое время был проведен ряд интернациональных форумов, посвященных только пневматической строительной тематике: в Штутгарте (1967), Чикаго (1971), Делфте (1972), Колумбии, штат Мериленд (1Э73), Лас-Вегасе (1974), Венеции (1977), ;1ондоне (1980).

Необходимо подчеркнуть организационную роль ИАСС (Международной  ассоциации по пространственным конструкциям), которая не только провела  половину перечисленных выше мероприятий, но начиная с 1967 г. обязательно  включала тему пневматических конструкций в программу всех своих конгрессов и симпозиумов, состоявшихся в Токио и Киото (I97I), Монреале (1976), Алма-Ате (1977), Моргантауие (1978), Мадриде (1979), Оулу (1980). Крометого, ИАСС организовала под председательством проф. И. Цубои рабочую группу по  пневматическим конструкциям, которая поставила одной из своих задач разработку международных норм проектирования и эксплуатации пневматических  конструкций.

Настоящее издание как бы продолжает традицию обмена опытом и  информацией. Для участия в нем был привлечен ряд крупнейших специалистов из  десяти стран, известных своими научными трудами или практической  деятельностью в области пневматических строительных конструкций.

Книга в основном посвящена пневматическим конструкциям воздухоопорного типа (включая пневматические линзы и подунжи), что объясняется их  более широким распространением по сравнению с другими разновидностями —пневмостержневыми и пневмопанельными конструкциями.

Авторами статей сборника являются (в порядке оглавления): В. В. Ермолов, д-р техн. наук, профессор Московского архитектурного института; У. У. Бэрд, президент фирмы «Бэрдэйр», США; Э. Бубнер, др-инж., профессор университета в Эссене, ФРГ; Л. Виттинг, технический директор фирмы «Рукка», Финляндия; С. Б. Вознесенский, канд. техн. наук, зав. лабораторией пневматических  конструкций ЦНИИ строительных конструкций, Москва; 3. Голуб, канд. техн. наук, и Л. Штепанек, инженер, НИИ строительных конструкции в Брио, ЧССР; Ю. Н. Орса, архитектор, Москва; Ю. Мурата, архитектор. Токио, Япония; И. Линекер, архитектор, Маттигхофеи, Австрия; Э. Фрицтие, Г. Вольф и Г. Айзенхут, инженеры. Высшее техническое училище, Дрезден, ГДР; В. Круммхойер, др-инж.. Институт технического волокна, Вупперталь, ФРГ; Д. Л. Г. Старджен и М. В. Уардл, научные сотрудники фирмы «Дюпон», США; К- Ищии, др.-инж., профессор университета в Иокогаме, Япония; В. И. Усюкин, д-р техн. наук,  профессор МВТУ им. Н. Э. Баумана; Э. Хауг, др-инж., сотрудник НИИ инженерных систем, Рунгис, Франция; М. Майовецки, др-инж., и Дж. Тирони, др-инж.,  профессора университета в Болонье, Италия; Р. Харнах, др-инж., профессор  университета в Бохуме, ФРГ.

I. Мировая практика пневматических сооружений

ПРОШЛОЕ, НАСТОЯЩЕЕ И БУДУЩЕЕ ПНЕВМАТИЧЕСКИХ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

В. В. Ермолов (СССР)

В самой середине нынешнего века страницы газет и  популярной технической периодики запестрели сенсационными  заголовками: «Воздушные замки XX века», «Сооружает вентилятор»,  «Крышу держит воздух», «Дома из ... воздуха», «Воздух в роли строителя», «Надуйте, пожалуйста, здание!», «Этажи поднимает ветер» и т. п.

Поскольку пневматические или надувные конструкции — вещь не такая уж новая (достаточно вспомнить аэростаты и надувные лодки), казалось бы, оснований для ажиотажа было  недостаточно. Ведь известно, что надувные замкнутые оболочки  существовали с незапамятных времен. Во всяком случае, «изобретательские заявки» на их использование в качестве плавсредств были выбиты на каменных стенах Ассирии почти 3000 лет тому назад.

Тем не менее, эмоции журналистов были вполне обоснованы. Появилось совершенно новое направление использования  надувных конструкций. Только современная техника, в частности химия полимеров, сделала выработку прочных и воздухонепроницаемых материалов такой массовой, что стала возможной реализация идеи о покрытии мягкими оболочками многих сотен квадратных метров полезной площади,

Несмотря на кажущуюся простоту пневматические  строительные конструкции являются продуктом высоко развитой техники второй половины XX в. При всей стародавности идеи как  реальность они появились совсем недавно. И в этом нет ничего  удивительного. Дело не только в том, что в прошлых веках еще не  было синтетического волокна (но были хлопок и натуральный шелк), полимеров для придания тканям воздухонепроницаемости (но  были натуральные смолы и масла), электровентиляторов (по были кузнечные мехи и паровые машины), хотя все это очень важно.

Однако еще важнее такие факторы, как прочность и долговечность материалов, а также устойчивость работы воздухоподающих  систем, которые делают эксплуатацию сооружений надежной, как делает надежным самолет устойчивость работы его двигателей, т. е. все то, что составляет понятие высокой технической культуры, необходимого уровня которой минувшие века еще не достигли.

Пневматические строительные конструкции обычно делят на две совершенно самостоятельные группы: воздухонесомые и воздухоопорные, отличающиеся друг от друга принципом статической работы, конструкцией и характером эксплуатации (табл. 1). Воздухонесомые (надувные) конструкции — это стержни или панели, несущая способность которых (сопротивление сжатию,  изгибу, кручению) обеспечивается постоянным давлением воздуха в их замкнутом объеме. Как правило, они представляют собой  отдельные конструктивные элементы с высоким внутренним  давлением воздуха, требующим соответственно высокой степени  герметизации. Если бы удалось преодолеть неимоверные трудности  достижения абсолютной герметичности, то это были бы идеальные строительные конструкции, обладающие высокой несущей  способностью при необычайной легкости. В настоящее время мы еще  далеки от такого совершенства.

Воздухоопорные конструкции работают совсем по-другому. Их оболочка просто «лежит» на воздухе, которому выйти из-под нее некуда. Она «опирается» на воздух. Для противодействия  внешним нагрузкам давление воздуха несколько повышается по  сравнению с атмосферным. Вследствие низкого (100—400 Па) давления воздуха и непрерывной его подачи вентилятором особых требований к герметичности оболочки не предъявляется. Важно лишь, чтобы утечку воздуха компенсировало его поступление от  вентилятора, что обычно трудностей не представляет. Воздухоопорные оболочки крепятся к опорному контуру (грунту или прилегающим жестким конструкциям).

Функциональное различие между воздухонесомыми и воздухоопорными конструкциями с точки зрения строителей состоит в том, что первые являются сравнительно небольшими конструктивными элементами (балками, стойками, арками, панелями и др.), тогда как вторые настолько велики, что представляют собой целое  здание, в котором можно жить и работать. Отсюда их  эксплуатационное различие — давление воздуха в полезном пространстве,  образованном воздухонесомыми конструкциями, равно атмосферному, а под оболочкой воздухоопорного сооружения превышает его.

Из этой классификации выпадает особый вид двухслойных  покрытий, которые называют пневмолинзами, если они перекрывают круглый, овальный или многоугольный план, и пневмоподушками— при прямоугольном плане. Пневмолинзы по принципу статической работы следует отнести к воздухоопорному типу, а по такому признаку, как отсутствие избыточного давления в  эксплуатируемом пространстве, они ближе к воздухонесомым, представляя  собой не здание в целом, что является признаком воздухоопорных сооружений, а лишь один его конструктивный элемент—покрытие.

Прошлое. Воздухонесомые и воздухоопорные конструкции  развивались разными путями, и история у них разная. Зарождение воздухонесомых, в буквальном смысле слова  «надувных», конструкций теряется во мгле веков. Во всяком случае бесспорно, что первыми были замкнутые оболочки, изготовленные из шкур или внутренностей животных. Это емкости (бурдюки) и плавсредства (пузыри, плоты). Затем после развития ткачества— воздушные шары, аэростаты, дирижабли, надувные лодки, катера и др. примеров нестроительного применения замкнутых надувных оболочек можно привести очень много, начиная с уже упомянутых ассирийских плотов на надутых бурдюках. Интересно, что идея наполнения воздухом замкнутых оболочек не обошла и великого Леонардо, правда, в развлекательном плане. Вазари  свидетельствует: «Изготовив особую восковую смесь, Леонардо на ходу  лепил из нее тончайших зверюшек, которых, надувая, заставлял  летать по ветру...» И дальше: «Нередко он тщательно очищал от жира кишки холощеного барана и до того их истончал, что они умещались на ладони. В другой комнате он поставил кузнечные мехи, к которым прикреплял один край вышеназванных кишок.

Затем надувал их так, что они заполняли собой всю комнату,  каковая была огромной. И всякий, кто в комнате находился,  принужден был забиваться в угол. Этим он показывал, что  прозрачные, полные воздуха кишки, которые вначале занимали мало  места, могут занимать потом очень много места, и сравнивал это с талантом» [2].

Первым документированным предложением по использованию воздухонесомых конструкций в строительстве является  изобретение «аэробалки», представленное инженером И. А. Сумовским российскому Министерству путей сообщения в 90-х годах прошлого века. Известно также, что Сумовский запатентовал свое  изобретение в США в декабре 1893 г. (американский патент № 511472).

Идея «аэробалки» осеняла впоследствии многие умы.  Некоторые идеи были реализованы, например палатка Канешиге Номура «Тент-модерн» размером 2X2X2 м с каркасом из четырех пневмостержней (японский патент № 65170, 1929 г.). Кстати, его сын Риотаро Номура возглавляет сейчас «Тайо Когио» — крупнейшую в Японии и одну из ведущих в мире фирм по производству  пневматических и тентовых конструкций. Подобные палатки (типа  «Иглу») серийно производят в Англии с 1936 г. до сего времени.

Говоря о пневматических конструкциях, нельзя не упомянуть имя проф. Г. И. Покровского, выступавшего с 1936 г. в печати с проектами зданий из пневмостержневых и пневмолинзовых  элементов. Сам автор тогда считал их фантастическими, но сейчас их уже можно назвать устаревшими и отнюдь не потому, что они были негодными, а просто действительность прошла через них и  опередила их. Заметим, что изображенное им пневмолинзовое  покрытие зала (рис. 1) является первой публикацией этой идеи, которая в очень яркой форме была материализована фирмой Бэрдэйр в 1959 г. в виде покрытия над летним театром в Бостоне. После  бостонского театра пневмолинзы в мировой строительной практике использовались неоднократно. Например, ими была перекрыта в 1974 г. целая торговая улица шириной 29,4 м и протяженностью 185 м в г. Марле, ФРГ. Однако размеры бостонского покрытия (диаметр 44 м) до сих пор остаются рекордными.

Развитие воздухоопорных, типично строительных конструкций шло совсем другими путями. Несмотря на успехи  воздухоплавания, начавшегося еще в XVIII в. (полеты Крякутного в 1731 г. ибратьев Монгольфье в 1783 г.) и основанного на использовании подъемной силы горячего воздуха (а затем водорода и гелия),  заключенного в большую газонепроницаемую оболочку, мысль об использовании этих же оболочек, но прикрепленных к земле и  наполненных воздухом, родилась до удивления поздно. Вероятно, ее рождению помешал пафос воздухоплавания, и «приземлять» его казалось нелепым. Только этим можно объяснить то, что  опущенные на землю аэростаты заграждения, лежавшие во время войны на городских площадях, не превратились в надувные дома.

А ведь надувные здания были изобретены еще в 1917 г.  английским инженером Фредериком У. Ланчестером (английский  патент № 119339). Это была конструкция воздухоопорного  цилиндрического свода со сферическими окончаниями, содержавшего все элементы современного пневматического сооружения — оболочку, анкерное устройство для крепления к грунту, входные шлюзы, воздухоподающую установку и даже систему усиливающих  кольцевых канатов, которую и сейчас еще считают новинкой.

В 1938 г. Ф. У. Ланчестер опубликовал в печати новый проект воздухоопорного купола диаметром 330 м, как бы парящего над капитальным, квадратным в плане зданием. В конструкции купола были предусмотрены горизонтальные кольцевые канаты усиления, на наш взгляд, менее нужные, чем меридиональные.

Следующий проект воздухоопорного здания был разработан в 1941 г. американцем Гербертом Г. Стивенсом. Это был очень  пологий сферический сегмент с диаметром основания 366 м. 

Замечательно то, что материалом оболочки служила листовая сталь  толщиной 1,27 мм. Обращает на себя внимание тот факт, что и первоначальный проект Лаичестера, и проект Стивенса были выдвинуты в военные годы (соответственно 1917 и 1942). Первый предназначался для размещения полевых госпиталей, второй для авиасборочных  заводов. Оба проекта подчеркивали, с одной стороны, стремление  инженеров помочь своим странам преодолеть трудности военного времени, а с другой — демонстрировали присущую только  пневматическим сооружениям ценную для того времени способность быть смонтированными за несколько дней.

Ни один из этих проектов, тем не менее, реализован не был.

Мало того, они были просто забыты. И когда в 1946 г.  американский авиационный инженер Уолтер У. Бэрд, выполняя задание (опять-таки военного характера) по разработке конструкции  радиопрозрачного укрытия для вращающихся антенн радиолокаторов дальнего обнаружения, натолкнулся на мысль об использовании пневматических оболочек, он даже не знал о проектах Лаичестера, инженерный гений которого сумел превратить пневматический  конструктивный элемент — «аэробалку» — в воздухоопорное здание.

Первое в мире реальное воздухоопорное здание,  смонтированное У. У. Бэрдом в 1948 г., представляло собой сферический купол диаметром 16 и высотой 12 м. Некоторое время это изобретение держалось под секретом, но когда к началу 50-х годов сотня таких «радомов» выстроилась вдоль северных границ Америки, скрывать их стало бессмысленным. В 1956 г. Бэрд решил организовать свою собственную фирму «Бэрдэйр». Бизнес оказался выгодным, хотя сразу же появилось несколько конкурирующих фирм. Одна из них— «Сидэйр» — ухитрилась выбросить на рынок первые образцы своей продукции даже раньше Бэрда. В 1957 г. в США  насчитывалось уже около 50 подобных фирм. Многие из них не выдержали конкурентной борьбы и прекратили свое существование, чему  способствовало и то, что, не обладая опытом Бэрда, они совершили ряд технических ошибок, которые показали им, что воздухоопорные сооружения не так уж просты, как это может показаться с  первого взгляда.

Европа в создании пневматических сооружений оказалась  позади, и первым воздухоопорным зданием, которое увидели  европейцы на своей земле в 1958 г., был изготовленный американской фирмой «Ирвин» выставочный павильон авиакомпании ПАНАМ на брюссельской Всемирной выставке. Вслед за этим во многих европейских странах и в Японии началось интенсивное освоение пневматических сооружений. Специализированные фирмы  возникли практически во всех технически развитых странах.

Несмотря на ранние проектные начинания в области  пневматических строительных конструкций (имеются в виду разработки Сумовского и Покровского), практическая реализация идеи воздухоопорных зданий в СССР началась с некоторым запозданием.

Первое пневматическое сооружение — сферический купол  диаметром 36 м был создан в 1959 г., второе — шлемовидный купол  диаметром 22 м — в 1960 г., третье — полуцилиндрический свод сосферическими торцами и автоматической системой регулирования поддува воздуха был смонтирован в 1960 г., а в 1961 г.  экспонировался на ВДНХ в Москве. Оно стало первым в стране  пневматическим сооружением, доступным для обозрения многим тысячам посетителей выставки.

Отделение истории воздухонесомых пневматических  конструкций от истории воздухоопорных зданий не должно создавать  впечатления полной независимости их развития друг от друга. Это было сделано лишь для того, чтобы показать, что идея использования в качестве эксплуатируемого пространства подоболочечного объема с повышенным давлением воздуха оказалась настолько плодотворной, что немедленно вызвала к жизни многие забытые проекты пневмостержневых и пневмопанельных строительных  конструкций.

На самом деле обе разновидности пневматических сооружений развивались одновременно, параллельно, и очень часто одни и те же научно-исследовательские организации, конструкторские  бюро, специализированные предприятия и фирмы занимались ими обеими. Это вполне естественно. Не говоря об общем принципе, сходных материалах и расчетно-теоретических проблемах, воздухонесомые и воздухоопорные конструкции нередко объединялись в едином сооружении комбинированного типа, обладающем  признаками того и другого типов.

Настоящее. Воздухонесомые (пневмостержневые и пневмопанельные) строительные конструкции в настоящее время заметного распространения не получили. В СССР насчитывается несколько экспериментальных образцов. За рубежом серийный их выпуск также не производится, несмотря на ряд попыток многих фирм, в том числе таких солидных, как «Бэрдэйр» (США) и «Тайо Когио» (Япония). Это объясняется следующими недостатками  воздухонесомых конструкций: ограниченность пролетов, при экономической целесообразности не превышающих 12—15 м;

высокое рабочее давление воздуха в оболочках,  обусловливающее повышение требований к материалам, и трудности обеспечения полной герметичности;

высокая стоимость, в 3—4 раза превышающая стоимость  воздухоопорных зданий.

Существенным достоинством воздухонесомых конструкций  является отсутствие избыточного давления воздуха в  эксплуатируемом пространстве и связанного с этим процесса шлюзования. 

Однако реализация данного преимущества сдерживается наличием указанных выше недостатков. Воздухоопорные сооружения, наоборот, получили в  строительстве очень широкое распространение. Общее число их во всем мире составляло в 1972 г. 20 тыс., а в 1976 г. — 50 тыс. единиц.  Считается, что сейчас их около 100 тыс., т. е. ими перекрыто по меньшей мере 50 млн. м2 полезной площади. Воздухоопорные здания  отличаются простотой конструкции, безопасностью и безотказностью при эксплуатации, низкой стоимостью, способностью перекрывать большие пролеты, а при условии постановки внутренних оттяжек— неограниченные площади.

Статистика последних лет свидетельствует, что в основном это складские помещения (50—70 %) и покрытия спортивных  сооружений (20—40%). Выставочные павильоны и укрытия строительно-монтажных площадок, более эффектные по размерам или  эстетическим качествам, уступают им по массовости применения.

Нынешнее состояние и тенденции развития строительных  конструкций типа мягких оболочек характеризуются следующими чертами: сдвиг в сторону стационарного использования воздухоопорных оболочек (т. е. во всевозрастающем числе случаев монтаж их  осуществляется на стационарных фундаментах), блокирования с  капитальными сооружениями, повышения долговечности сооружений;

расширение практики использования «мягких каркасов» — канатно-сетчатого усиления оболочек (например, в США около 30 % воздухоопорных зданий изготавливают с таким усилением);

некоторая «заторможенность» развития воздухонесомых  пневматических конструкций;

повышение интереса к тентовым покрытиям, т. е. к мягким  оболочкам, предварительное натяжение которых создается не  аэростатическим способом, а механическим;

зарождение «пневматической архитектуры» — появление таких пневматических зданий и сооружений, которые можно отнести к произведениям искусства.

Качественную сторону этого процесса определяют следующие технические достижения или тенденции:

успешная разработка новых материалов мягких оболочек — прочных, долговечных, несгораемых, недорогих;

повышение функциональной устойчивости (надежности) воздухоподающей системы путем использования автоматики,  обеспечивающей своевременное введение в действие дублирующих  вентиляторов или резервных генераторов электроэнергии по сигналам датчиков о падении давления воздуха под оболочкой, отсутствии тока в сети, повышении скорости ветра;

решение проблемы больших пролетов;

решение проблемы перекрытия больших площадей с созданием искусственного климата под оболочкой;

исследование возможности использования оболочек в качестве коллекторов солнечной энергии.

Совершенствование материалов оболочек. Принципиальные требования, предъявляемые к материалам оболочек  пневматических конструкций, сводятся к двум: прочности и  воздухонепроницаемости. Обоим этим требованиям удовлетворяют  композиционные материалы, состоящие из силовой основы (ткани или сетки) и воздухонепроницаемого слоя (полимерного покрытия или  дублирующей пленки). В результате появляются два вида материалов— ткани, покрытые или пропитанные пастообразными полимерами, и двойные пленки с размещенным между ними армирующим слоем в виде сетки из синтетического волокна. Первый вид  распространен значительно шире, чем второй.

Кроме этих двух требований, названных принципиальными,  поскольку с ними связана возможность реализации принципа  пневматической конструкции вообще, существует ряд дополнительных— несгораемости, светопроницаемости, стойкости против  химической или биологической агрессии, против действия низких и  высоких температур, требования технологичности в смысле массовости производства, удобства стыкования полотнищ и др. Всем им  современные материалы в той или иной степени удовлетворяют. 

Однако есть еще один важный показатель совершенства материала оболочек — долговечность. И в настоящее время тенденция  развития материалов склоняется не столько в сторону прочности,  сколько в сторону долговечности.