Облегчению веса стальных конструкций, помимо улучшения качества стали, способствовало также развитие новых научных представлений о работе металла в конструкциях: в середине 20-х годов было доказано, что вследствие упругопластических свойств стали в статически неопределимых системах под нагрузкой происходит перераспределение и выравнивание напряжений. Раскрытие этого явления дало возможность производить расчеты не по слабейшему элементу, а по разрушающей нагрузке на конструкцию в целом, что позволило повысить расчетные напряжения и уменьшить сечения.
Существенным этапом в развитии стальных конструкций явилось внедрение сварки, которая, хотя и была известна еще в 90-х годах, однако стала применяться в строительстве лишь в конце 20-х годов XX столетия. Одним из первых крупных сварных сооружений был каркас здания 60-м высоты в Атлантик-Сити (США, 1929). Сварные конструкции по сравнению с клепаными давали экономию металла до 15%•
С внедрением сварки намечается новая тенденция в развитии стальных конструкций — преобладание сплошных конструкций над сквозными, решетчатыми. Наряду с решетчатыми фермами получили распространение жесткие’сварные рамы из листовой или профильной стали.
В 1920—1930 гг. строилось множество железнодорожных стальных балочных и арочных мостов. После 1930 г. в связи с быстрым ростом автомобильного транспорта началось усиленное строительство шоссейных дорог и мостов. В эти же годы, преимущественно в США, стали строить шоссейные большепролетные висячие мосты. В 1931 г. был закончен Вашингтон- бридж в Нью-Йорке с главным пролетом 1067 м, а в 1937 г. — мост через залив Голден Гейт в Сан-Франциско с пролетом 1280 м и рамными стальными пилонами высотой 225 м и, наконец, в 1964 г. был построен в Нью-Йорке мост Верразано с пролетом 1295 м.
Возникшие еще в начале века здания каркасной конструкции, в которых функции несущих и ненесущих элементов (каркас и навесные стеновые панели) были четко разделены, стали появляться в различных странах. Постепенно отрабатывались конструктивные детали стен-экранов, формировалась тектоника этого типа зданий.
В этот период небоскребы со стальными каркасами в Нью-Йорке достигли циклопических размеров: в 1931 г. за 19 месяцев был построен «Эмпайр Стейт билдинг», имеющий 102 этажа и общую высоту 381 му а в 1935 г. закончена группа небоскребов Рокфеллер-центра с главным корпусом в 72 этажа. Таким образом, типы стальных конструкций, возникшие еще в XIX в., достигли своего крайнего развития. Это были такие же каркасы, но с более мощными сечениями и из лучшей стали.
В эти годы лишь отдельные инженеры начинали думать о возможности создания пространственных конструкций из металла: Бернар Лафай и Р. Ле Риколе во Франции, Б. Фуллер в США. Им в то время, по всей вероятности, были неизвестны пространственные конструкции из металла, построенные В. Г. Шуховым в России еще в конце XIX в. Идеи Шухова намного опередили свое время, но в 30-е годы, когда начали развиваться пространственные конструкции уже из железобетона и дерева, поиски аналогичных металлических конструкций стали неизбежны.
К, 1920 г. такие конструкции из железобетона, как рамы и каркасы для промышленных и многоэтажных зданий, безбалочные перекрытия, арки и ребристые купола, были уже хорошо освоены и получили широкое распространение. Однако наиболее творческим инженерам, работавшим с этим сравнительно новым строительным материалом, становилось ясным, что повторение в железобетоне плоских стержневых систем, присущих традиционным материалам—древесине и стали, не является оптимальным и что для железобетона надо искать другие, более соответствующие его качествам пластические формы.
Первым объектом, в котором железобетон был использован по-новому, были ангары в Орли (Франция), построенные инж. Э. Фрейсине в 1916—1924 гг. Здесь впервые были применены тонкостенные волнистые своды пролетом 80,75 м. Толщина их стенок была от 8 до 20 см при высоте 62,5 ж, что оказалось возможным благодаря волнистой поверхности, которая обеспечивала необходимую жесткость свода (рис. 2).
В середине 20-х годов в ряде стран начинаются исследования тонкостенных пространственно работающих конструкций: оболочек, складок, шатров, куполов, коротких оболочек и др. В 1925 г. в Иене (Германия) был построен купол-оболочка диаметром 40 м\ через несколько лет при строительстве крытых рынков этот диаметр был увеличен до 76 м.
В 1928—1934 гг. во Франции и Италии появились оболочки с разнозначной кривизной. Развитие железобетонных оболочек в эту пору было связано исключительно с их инженерно-экономическими преимуществами: если в плоских несущих конструкциях (рамах, каркасах) увеличение пролетов вызывает большие изгибающие моменты, для восприятия которых требуется увеличение сечений и соответственно веса самой конструкции, то собственный вес оболочек при увеличении перекрываемой площади возрастает весьма незначительно. Изгибающие моменты в пространственной конструкции незначительны по сравнению с усилиями сжатия и растяжения, действующими в сечениях оболочки. К тому же оболочки совмещают несущую и ограждающую функции покрытия, что еще более повышает их экономичность. В это время в расчетах оболочек не учитывали моменты, фактически в них возникающие. В 1933—1936 гг. в СССР были опубликованы работы В. 3. Власова, в которых впервые была изложена моментная теория оболочек.
Оболочки развивались и совершенствовались, но применяли их лишь для покрытия промышленных сооружений. В 1934 г. в Италии на заводе (близ Милана) литейная была перекрыта оболочкой, имевшей поверхность гиперболического параболоида (Ж. Барони). В 1938 г. появились зонтичные оболочки над складом в Ферраре.
