bzhbБетон и железобетонConcrete and Reinforced Concrete0005-98893034-1302АО «НИЦ «Строительство»10.37538/0005-9889-2026-3(634)-100-111AZMFCXbzhb-298Research ArticleСТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИНатурные испытания бескапительной сталефибробетонной плиты с комбинированным армированиемFull-scale testing of steel fibre reinforced concrete flat slabhttps://orcid.org/0000-0002-8199-7214РусановВ. Е.RusanovV. E.

Владимир Евгеньевич Русанов, канд. техн. наук, доцент, генеральный директор

WoS ResearcherID: A-5349–2016

AuthorID: 649211

ул. Кольская, д. 2, корп. 6, 129329, г. Москва

Vladimir E. Rusanov, Cand. Sci. (Engineering), Associate Professor, General Director

WoS ResearcherID: A-5349–2016

AuthorID: 649211

2 Kolskaya St., Bldg. 6, 129329, Moscow

VLRUSANOV@MAIL.RUhttps://orcid.org/0000-0003-1627-2142МильчевскийП. С.MilchevskyP. S.

Павел Сергеевич Мильчевский, заместитель генерального директора

WoS ResearcherID: PMW-7404–2026

AuthorID: 1145970

ул. Кольская, д. 2, корп. 6, 129329, г. Москва

Pavel S. Milchevsky, Deputy General Director

WoS ResearcherID: PMW-7404–2026

AuthorID: 1145970

2 Kolskaya St., Bldg. 6, 129329, Moscow

MILCHEVSKY.PS@NIZTA.RUhttps://orcid.org/0000-0001-5576-7215АйдаровС. Р.AidarovS. R.

Станислав Русланович Айдаров, канд. техн. наук, доцент, научный консультант

WoS ResearcherID: KFR-4832–2024

AuthorID: 1236296

ул. Кольская, д. 2, корп. 6, 129329, г. Москва

Stanislav R. Aidarov, Cand. Sci. (Engineering), Associate Professor, Scientific Consultant

WoS ResearcherID: KFR-4832–2024

AuthorID: 1236296

2 Kolskaya St., Bldg. 6, 129329, Moscow

STANISLAV.AIDAROV@GMAIL.COMhttps://orcid.org/0009-0005-0241-8712МасловП. С.MaslovP. S.

Павел Сергеевич Маслов, менеджер, эксперт технологии сталефибробетона

 

ул. Клары Цеткин, д. 2, 127299, г. Москва

Pavel S. Maslov, manager, expert for steel fibre reinforcement technology

2 Klary Tsetkin St., 127299, Moscow

ps.masloff@yandex.ruООО «НИЦ Тоннельной ассоциации»РоссияResearch Center of the Tunnelling Association LLCRussian FederationАО «Северсталь Менеджмент»РоссияJSC «Severstal Management»Russian Federation2026220720266343100111Copyright © Русанов В.Е., Мильчевский П.С., Айдаров С.Р., Маслов П.С., 20262026Русанов В.Е., Мильчевский П.С., Айдаров С.Р., Маслов П.С.Rusanov V.E., Milchevsky P.S., Aidarov S.R., Maslov P.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.bzhb.ru/jour/article/view/298Введение

Введение. В практике строительства применение сталефибробетона (СФБ) в бескапительных безригельных плитах перекрытия ограничено, несмотря на его потенциал повышения трещиностойкости и снижения трудоёмкости армирования. В данной работе рассматривается конструкция с комбинированным армированием, сочетающим стальную фибру и локальное стержневое армирование.

Цель

Цель. Экспериментально подтвердить работоспособность и несущую способность бескапительной плиты из СФБ с комбинированным армированием на основе натурных испытаний.

Материалы и методы

Материалы и методы. Испытания выполнены на полноразмерной плите перекрытия локального очистного сооружения в возрасте 30 суток. Использован бетон класса B30 и стальная фибра Hendix® Prime 75/52 в количестве 70 кг/м[3] . Нагрузка прикладывалась ступенчато в центре пролёта на площадке 1,5 × 3,0 м. Максимальная нагрузка составила 15,5 тс (3,45 тс/м[2] ). Для обоснования эквивалентности нагрузок использовалась конечно-элементная модель и упругий расчёт по первой группе предельных состояний.

Результаты

Результаты. Установлено, что плита работает упруго до 65 % максимальной нагрузки. При дальнейшем нагружении наблюдается снижение жёсткости и нелинейный рост прогибов (до 2,10 мм), при этом трещинообразование визуально не выявлено. После разгрузки остаточная деформация составила 0,14 мм.

Выводы

Выводы. Полученные результаты подтверждают возможность эффективного применения СФБ с комбинированным армированием в бескапительных плитах. Конструкция обеспечивает требуемую несущую способность и трещиностойкость при снижении объёма традиционного армирования, что делает данный подход перспективным для практического применения.

Introduction

Introduction. The use of steel fibre reinforced concrete (SFRC) in flat slabs without capitals remains limited despite its potential to improve crack resistance and reduce reinforcement complexity. This study investigates a slab with combined reinforcement, integrating steel fibres with localized bar reinforcement.

Aim

Aim. To experimentally verify the structural performance and load-bearing capacity of a column-supported SFRC flat slab with combined reinforcement through full-scale testing.

Materials and Methods

Materials and Methods. Full-scale tests were carried out on a slab of a local wastewater treatment facility at the age of 30 days. The concrete class was B30, and Hendix® Prime 75/52 steel fibres were used at a dosage of 70 kg/m[3] . The load was applied stepwise at the slab centre over an area of 1.5 × 3.0 m. The maximum load reached 15.5 tonnes-force (3.45 tonnes-force/m[2] ). A finite element model and elastic analysis at the ultimate limit state were used to ensure equivalence between test and design loading conditions.

Results

Results. The slab exhibited elastic behaviour up to approximately 65 % of the maximum load. Further loading resulted in stiffness reduction and nonlinear deflection growth, reaching 2.10 mm at peak load. No visible cracking was observed. Residual deformation after unloading was 0.14 mm.

Conclusions 

Conclusions . The results confirm the feasibility of using SFRC with combined reinforcement in flat slabs. The proposed solution ensures adequate load-bearing capacity and crack resistance while reducing conventional reinforcement, indicating strong potential for practical implementation.

сталефибробетонстальная фибрабескапительная плитабезригельное перекрытиекомбинированное армированиенатурные испытанияпрогибтрещиностойкостьметод конечных элементовsteel fibre reinforced concretesteel fibreflat slabcombined reinforcementfull-scale testingdeflectioncrack width controlfinite element analysisReferencesPujadas P., Blanco A., de la Fuente A., Aguado A. Cracking behavior of FRC slabs with traditional reinforcement. Materials and Structures, 2012, vol. 45, pp. 707–725. DOI: https://doi.org/10.1617/s11527-011-9791-0.Pujadas P., Blanco A., de la Fuente A., Aguado A. Cracking behavior of FRC slabs with traditional reinforcement. Materials and Structures, 2012, vol. 45, pp. 707–725. DOI: https://doi.org/10.1617/s11527-011-9791-0.Клюев А.В. Сталефибробетон для сборно-монолитного строительства // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2011. № 2. С. 60–63. EDN: NYATIP.Klyuev A.V. Steel fibre reinforced concrete for precast-monolithic construction. Bulletin of Belgorod State Technological University named after V.G. Shukhov, 2011, no. 2, pp. 60–63. EDN: NYATIP.Groli G., Caldentey A.P. Improving cracking behaviour with recycled steel fibres targeting specific applications – analysis according to fib Model Code 2010. Structural Concrete, 2017, vol. 18, pp. 29–39. DOI: https://doi.org/10.1002/suco.201500170.Groli G., Caldentey A.P. Improving cracking behaviour with recycled steel fibres targeting specific applications – analysis according to fib Model Code 2010. Structural Concrete, 2017, vol. 18, pp. 29–39. DOI: https://doi.org/10.1002/suco.201500170.Гонов М.Е. Механические свойства фибробетонов при динамическом сжатии // Проблемы прочности и пластичности. 2022. Т. 84. № 1. С.130–148. DOI: https://doi.org/10.32326/1814-9146-2022-84-1-130-148. EDN: CRBUYR.Gonov M.E. Mechanical properties of fibre-reinforced concrete under dynamic compression. Problems of Strength and Plasticity, 2022, vol. 8, no. 1, pp. 130–148. DOI: https://doi.org/10.32326/1814-9146-2022-84-1-130-148. EDN: CRBUYR.Камалова К.Д. Исследование усиления фибробетоном узлов монолитных железобетонных рамно-стержневых систем многоэтажных зданий при аварийных воздействиях // Научный электронный журнал «Меридиан». 2020. Т. 37. № 3. С. 465–467. EDN: WJLLDO. URL: https://meridian-journal.ru/site/article5be0/Kamalova K.D. Investigation of strengthening of joints of monolithic reinforced concrete frame systems of multi-storey buildings using fibre-reinforced concrete under accidental actions. Scientific Electronic Journal “Meridian”, 2020, vol. 37, no. 3, pp. 465–467. EDN: WJLLDO. URL: https://meridian-journal.ru/site/article5be0/.Groli G., Pérez A., Marchetto F., Aríñez F. Serviceability performance of FRC columns under imposed displacements : An experimental study. Engineering Structures, 2015, vol. 101, pp. 450–464. DOI: https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2015.07.035.Groli G., Pérez A., Marchetto F., Aríñez F. Serviceability performance of FRC columns under imposed displacements: An experimental study. Engineering Structures, 2015, vol. 101, pp. 450–464. DOI: https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2015.07.035.Vasanelli E., Micelli F., Aiello M.A., Plizzari G. Crack width prediction of FRC beams in short and long term bending condition. Materials and Structures, 2014, vol. 47, pp. 39–54. DOI: https://doi.org/10.1617/s11527-013-0043-3.Vasanelli E., Micelli F., Aiello M.A., Plizzari G. Crack width prediction of FRC beams in short- and long-term bending conditions. Materials and Structures, 2014, vol. 47, pp. 39–54. DOI: https://doi.org/10.1617/s11527-013-0043-3.Teng T., Chu Y-A, Chang F-A, Shen B-C, Cheng D-S. Development and validation of numerical model of steel fiber reinforced concrete for high-velocity impact. Computational Materials Science, 2008, vol. 42, pp. 90–99. DOI: https://doi.org/10.1016/j.commatsci.2007.06.013.Teng T., Chu Y.-A., Chang F.-A., Shen B.-C., Cheng D.-S. Development and validation of a numerical model of steel fibre reinforced concrete for high-velocity impact. Computational Materials Science, 2008, vol. 42, pp. 90–99. DOI: https://doi.org/10.1016/j.commatsci.2007.06.013.Wu H., Lin X., Zhou A. A review of mechanical properties of fibre reinforced concrete at elevated temperatures. Cement and Concrete Research, 2020, vol. 135, 106117. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2020.106117.Wu H., Lin X., Zhou A. A review of mechanical properties of fibre reinforced concrete at elevated temperatures. Cement and Concrete Research, 2020, vol. 135, 106117. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2020.106117.Магдеев У.Х., Морозов В.И., Пухаренко Ю.В., Хегай А.О. Эффективное использование высокопрочной арматуры в дисперсно-армированных железобетонных конструкциях без предварительного напряжения // Academia. Архитектура и строительство. 2016. № 2. С.106–112. EDN: WFFVFB.Magdeev U.Kh., Morozov V.I., Pukharenko Yu.V., Khegai A.O. Efficient use of high-strength reinforcement in fibre-reinforced concrete structures without prestressing. Academia. Architecture and Construction, 2016, no. 2, pp.106–112. EDN: WFFVFB.Aidarov S, Mena F, de la Fuente A. Structural response of a fibre reinforced concrete pile-supported flat slab: full-scale test. Engineering Structures, 2021, vol. 239, 112292. DOI: https://doi.org/10.1016/J.ENGSTRUCT.2021.112292.Aidarov S., Mena F., de la Fuente A. Structural response of a fibre reinforced concrete pile-supported flat slab: full-scale test. Engineering Structures, 2021, vol. 239, 112292. DOI: https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2021.112292.Клюев С.В., Клюев А.В., Сопин Д.М. Тяжелонагруженные полы на основе мелкозернистых фибробетонов // Инженерно-строительный журнал. 2013. T. 38. № 3. С. 7–14. DOI: https://doi.org/10.5862/MCE.38.1. EDN: PZETQZ.Klyuev S.V., Klyuev A.V., Sopin D.M. Heavy-duty floors based on fine-grained fibre-reinforced concrete. Magazine of Civil Engineering, 2013, vol. 38, no. 3, pp. 7–14. DOI: https://doi.org/10.5862/MCE.38.1. EDN: PZETQZ.de la Fuente A., Escariz R.C., De Figueiredo A.D., Molins C., Aguado A. A new design method for steel fibre reinforced concrete pipes. Construction and Building Materials, 2012, vol. 30, pp. 547–555. DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2011.12.015.de la Fuente A., Escariz R.C., De Figueiredo A.D., Molins C., Aguado A. A new design method for steel fibre reinforced concrete pipes. Construction and Building Materials, 2012, vol. 30, pp. 547–555. DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2011.12.015.de la Fuente A., Pujadas P., Blanco A., Aguado A. Experiences in Barcelona with the use of fibres in segmental linings. Tunnelling and Underground Space Technology, 2012, vol. 27, pp. 60–71. DOI: https://doi.org/10.1016/j.tust.2011.07.001.de la Fuente A., Pujadas P., Blanco A., Aguado A. Experiences in Barcelona with the use of fibres in segmental linings. Tunnelling and Underground Space Technology, 2012, vol. 27, pp. 60–71. DOI: https://doi.org/10.1016/j.tust.2011.07.001.di Prisco M., Martinelli P., Parmentier B. On the reliability of the design approach for FRC structures according to fib Model Code 2010: the case of elevated slabs. Structural Concrete, 2016, vol. 17, pp. 588–602. DOI: https://doi.org/10.1002/suco.201500151.di Prisco M., Martinelli P., Parmentier B. On the reliability of the design approach for FRC structures according to fib Model Code 2010: the case of elevated slabs. Structural Concrete, 2016, vol. 17, pp. 588–602. DOI: https://doi.org/10.1002/suco.201500151.Rusanov V., Aidarov S., Pujadas P., Ikumi T., de la Fuente A. Experimental and design-oriented research on fiber reinforced concrete segmental tunnel linings: A systematic review. Structural Concrete, 2026. DOI: https://doi.org/10.1002/suco.70538.Rusanov V., Aidarov S., Pujadas P., Ikumi T., de la Fuente A. Experimental and design-oriented research on fibre reinforced concrete segmental tunnel linings: a systematic review. Structural Concrete, 2026. DOI: https://doi.org/10.1002/suco.70538.Ивлев М.А., Недосеко И.В. Сталефибробетон в производстве малоформатных изгибаемых элементов // Вестник СГАСУ. Градостроительство и архитектура. 2012. Т. 8. № 4. С. 86–91. DOI: https://doi.org/10.17673/Vestnik.2012.04.16. EDN: RSDKXX.Ivlev M.A., Nedoseko I.V. Steel fibre reinforced concrete in the production of small-sized flexural elements. Bulletin of SGASU. Urban Planning and Architecture, 2012, vol. 8, no. 4, pp. 86–91. DOI: https://doi.org/10.17673/vestnik.2012.04.16. EDN: RSDKXX.Aidarov S., Nadaždi A., Pugach E., Tošić N., de la Fuente A. Cost-oriented analysis of fibre reinforced concrete column-supported flat slabs construction. Journal of Building Engineering, 2022, vol. 51, 104205. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jobe.2022.104205.Aidarov S., Nadaždi A., Pugach E., Tošić N., de la Fuente A. Cost-oriented analysis of fibre reinforced concrete column-supported flat slabs construction. Journal of Building Engineering, 2022, vol. 51,104205. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jobe.2022.104205.Martinelli P., Colombo M., de la Fuente A., Cavalaro S., Pujadas P., di Prisco M. Characterization tests for predicting the mechanical performance of SFRC floors: design considerations. Materials and Structures, 2021, vol. 54, no. 2, pp.1–16. DOI: https://doi.org/10.1617/s11527-020-01598-2.Martinelli P., Colombo M., de la Fuente A., Cavalaro S., Pujadas P., di Prisco M. Characterization tests for predicting the mechanical performance of SFRC floors: design considerations. Materials and Structures, 2021, vol. 54, no. 2, pp. 1–16. DOI: https://doi.org/10.1617/s11527-020-01598-2.Facconi L., Plizzari G., Minelli F. Elevated slabs made of hybrid reinforced concrete: Proposal of a new design approach in flexure. Structural Concrete, 2019, vol. 20, pp. 52–67. DOI: https://doi.org/10.1002/suco.201700278.Facconi L., Plizzari G., Minelli F. Elevated slabs made of hybrid reinforced concrete: proposal of a new design approach in flexure. Structural Concrete, 2019, vol. 20, p. 52–67. DOI: https://doi.org/10.1002/suco.201700278.Monserrat-López A., Bairán J.M., de la Fuente A., Fernández Ruiz M. Resistance partial factor calibration for SFRC elements without shear reinforcement subjected to punching shear according to EN 1992–1-1:2023. Engineering Structures, 2025, vol. 343 (Part D), 121219. DOI: https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2025.121219.Monserrat-López A., Bairán J.M., de la Fuente A., Fernández Ruiz M. Resistance partial factor calibration for SFRC elements without shear reinforcement subjected to punching shear according to EN 1992–1-1:2023. Engineering Structures, 2025, vol. 343 (Part D),121219. DOI: https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2025.121219.Nguyen-Minh L., Rovňák M., Tran-Quoc T., Nguyen-Kim K. Punching shear resistance of steel fiber reinforced concrete flat slabs. Procedia Engineering, 2011, vol. 14, pp. 1830–1837. DOI: https://doi.org/10.1016/j.proeng.2011.07.230.Nguyen-Minh L., Rovňák M., Tran-Quoc T., Nguyen-Kim K. Punching shear resistance of steel fibre reinforced concrete flat slabs. Procedia Engineering, 2011, vol. 14, pp. 1830–1837. DOI: https://doi.org/10.1016/j.proeng.2011.07.230.Tan K.H., Venkateshwaran A. Punching shear in steel fiber-reinforced concrete slabs with or without traditional reinforcement. ACI Structural Journal, 2019, vol. 116, pp.107–118. DOI: https://doi.org/10.14359/51713291.Tan K.H., Venkateshwaran A. Punching shear in steel fibre reinforced concrete slabs with or without traditional reinforcement. ACI Structural Journal, 2019, vol. 116, pp. 107–118. DOI: https://doi.org/10.14359/51713291.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.