constructionСтроительство и реконструкцияBuilding and Reconstruction2073-7416Орловский государственный университет имени И.С. Тургенева10.33979/2073-7416-2025-120-4-22-38construction-946Research ArticleТЕОРИЯ ИНЖЕНЕРНЫХ СООРУЖЕНИЙ. СТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИTHEORY OF ENGINEERING STRUCTURES. BUILDING UNITSМетодика экспериментальных исследований прочности толстых железобетонных плит при действии продавливливающей нагрузкиExperimental research methodology for punching shear strength of thick reinforced concrete slabsКабанцевО. В.KabantsevO. V.

Кабанцев Олег Васильевич - д-р техн. наук, директор научно-технических проектов, профессор кафедры железобетонных и каменных конструкций

 г. Москва

Kabantsev Oleg V. - Dr. Sci. (Engineering), Director of Scientific and Technical Projects, Professor of the Department of Reinforced Concrete and Stone Structures

Moscow

ovk531@gmail.comКрыловС. Б.KrylovS. B.

Крылов Сергей Борисович - д-р техн. наук, академик РААСН, заведующий лабораторией механики железобетона

 г. Москва

Krylov Sergey B. - Dr. Sci. (Engineering), Academician of the RAACS, Head of the Laboratory of Reinforced Concrete Mechanics

 Moscow

niizhb_lab8@mail.ruТрофимовС. В.TrofimovS. V.

Трофимов Сергей Владиславович - аспирант кафедры Железобетонные и каменные конструкции; научный сотрудник лаборатории механики железобетона

 г. Москва

Trofimov Sergey V. -Postgraduate Student of the Department of Reinforced Concrete and Stone Structures; Researcher at the Laboratory of Reinforced Concrete Mechanics

 Moscow

niizhb_lab8@mail.ruФГБОУ ВО «Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет»National Research Moscow State University of Civil EngineeringНаучно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт бетона и железобетона (НИИЖБ) им. А.А. Гвоздева АО «НИЦ «Строительство»Research Institute of Concrete and Reinforced Concrete (NIIZHB) named after A.A. Gvozdev, JSC Research Center "Construction"ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет»; Научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт бетона и железобетона (НИИЖБ) им. А.А. Гвоздева АО «НИЦ «Строительство»National Research Moscow State University of Civil Engineering; Research Institute of Concrete and Reinforced Concrete (NIIZHB) named after A.A. Gvozdev, JSC Research Center "Construction"202504092025042240Copyright © Кабанцев О.В., Крылов С.Б., Трофимов С.В., 20252025Кабанцев О.В., Крылов С.Б., Трофимов С.В.Kabantsev O.V., Krylov S.B., Trofimov S.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://construction.elpub.ru/jour/article/view/946

 В статье рассматриваются вопросы методики выполнения экспериментальных исследований особенностей силового сопротивления железобетонных плит увеличенной толщины («толстых» плит) без устройства поперечного армирования с различными характеристиками армирования растянутой зоны бетона. Проведен критический анализ нормативных методов (СП 63.13330, Eurocode 2, ACI 318, Model Code 2020), выявивший их расхождение с экспериментальными результатами при отношении пролета среза к рабочей высоте сечения ≤2,0. На основе результатов сопоставительного анализа практики отечественных и зарубежных исследований и выполненных численных расчетов представлено обоснование характеристик экспериментальных образцов для выполнения исследований прочности, трещинообразования и механизмов разрушения железобетонных плит при продавливании. Разработана методика нагружения экспериментальных образцов, обеспечивающая создание продавливающего эффекта в опорной зоне. Разработаны методы контроля напряженно-деформированного состояния образцов при поэтапном нагружении.

This article examines methodological approaches for experimental studies of loadbearing behavior in thick reinforced concrete slabs (without shear reinforcement) with varying tensile zone reinforcement characteristics. A critical analysis of regulatory standards (SP 63.13330, Eurocode 2, ACI 318, Model Code 2020) reveals their inconsistency with experimental data when the shear spanto-effective depth ratio is ≤2.0. Through comparative analysis of domestic and international research practices and numerical simulations, the study establishes justification for test specimen parameters to investigate strength, crack formation, and failure mechanisms under punching shear. The developed loading methodology ensures punching effect generation in the support zone, complemented by comprehensive stress-strain monitoring techniques during incremental loading stages.

железобетонные плитыпродавливаниенапряженно-деформированное состояниеметодика экспериментальных исследованийreinforced concrete slabspunching shearstress-strain behaviorexperimental methodology.Данная работа была реализована в рамках Программы развития НИУ МГСУ на 2025 2036 годы в рамках реализации Программы стратегического академического лидерства «Приоритет-2030».The research was conducted as part of the development program for 2025-2036 of Moscow State University of Civil Engineering under the framework of strategic academic leadership program "Priority 2030".ReferencesКоровин Н.Н., Голубев А.Ю. Продавливание толстых железобетонных плит // Бетон и железобетон. 1989. №11. С. 20-23.Korovin N.N., Golubev A.Yu. Punching of thick reinforced concrete slabs. Beton i zhelezobeton. 1989. No. 11. Pp. 20-23. (rus)Kang S.M., Na S.J., Hwang H.J. Two-way shear strength of reinforced concrete transfer slab-column connections. Engineering Structures. 2021. Vol. 231. Pp. 1-11. DOI:10.1016/j.engstruct.2020.111693.Kang S.M., Na S.J., Hwang H.J. Two-way shear strength of reinforced concrete transfer slab-column connections. Engineering Structures. 2021. Vol. 231. Pp. 1-11.Трекин Н.Н., Крылов В.В., Трофимов С.В., Евстафьева Е.Б., Саркисов Д.Ю. Экспериментально-теоретическое исследование прочности плит на продавливание // Вестник МГСУ. 2021. Т. 16. №8. С. 1006-1014. DOI: 10.22227/0869-7493.2021.16.08.1006-1014.Trekin N.N., Krylov V.V., Trofimov S.V., Evstaf'eva E.B., Sarkisov D.Yu. Experimental-theoretical study of punching shear strength of slabs. Vestnik MGSU. 2021. Vol. 16. No. 8. Pp. 1006-1014. DOI: 10.22227/0869-7493.2021.16.08.1006-1014. (rus)Трекин Н.Н., Саркисов Д.Ю., Крылов В.В., Евстафьева Е.Б., Андрян К.Р. Несущая способность монолитных железобетонных плит на продавливание при статическом и динамическом нагружении // Строительство и реконструкция. 2022. №5. С. 67-79. DOI: 10.33979/2073-7416-2022-103-5-67-79.Trekin N.N., Sarkisov D.Yu., Krylov V.V., Evstaf'eva E.B., Andryan K.R. Bearing capacity of monolithic reinforced concrete slabs under punching shear under static and dynamic loading. Stroitel'stvo i rekonstruktsiya. 2022. No. 5. Pp. 67-79. DOI: 10.33979/2073-7416-2022-103-5-67-79. (rus)Алексейцев А.В., Антонов М.Д. Сопротивляемость прогрессирующему разрушению монолитных каркасов зданий при локальных повреждениях узлов от продавливания // Вестник МГСУ. 2024. Т. 19. №9. С. 1454-1468.Alekseytsev A.V., Antonov M.D. Resistance to progressive collapse of monolithic building frames under local damage of nodes from punching. Vestnik MGSU. 2024. Vol. 19. No. 9. Pp. 1454-1468. (rus)Зенин А.С., Болгов А.Н., Сокуров А.З., Кудинов О.В. Прочность на продавливание плоских плит перекрытий в зонах опирания на торцы стен // Бетон и железобетон. 2022. №2 (610). С. 35-40.Zenin A.S., Bolgov A.N., Sokurov A.Z., Kudinov O.V. Punching shear strength of flat slabs in wall support zones. Beton i zhelezobeton. 2022. No. 2 (610). Pp. 35-40. (rus)Болгов А.Н., Иванов С.И., Сокуров А.З., Невский А.В. О расчете прочности узлов сопряжения железобетонных колонн и плит в монолитно-каркасных высотных зданиях // Бетон и железобетон. 2021. №4 (606). С. 39-44.Bolgov A.N., Ivanov S.I., Sokurov A.Z., Nevskiy A.V. On calculation of strength of joints between reinforced concrete columns and slabs in monolithic-frame high-rise buildings. Beton i zhelezobeton. 2021. No. 4 (606). Pp. 39-44. (rus)Кабанцев О.В., Песин К.О., Карлин А.В. Анализ напряженно-деформированного состояния плитных конструкций в приопорных зонах // International Journal for Computational Civil and Structural Engineering. 2017. Т. 13. №1. С. 55-62.Kabantsev O.V., Pesin K.O., Karlin A.V. Analysis of stress-strain state of slab structures in support zones. International Journal for Computational Civil and Structural Engineering. 2017. Vol. 13. No. 1. Pp. 55-62. (rus)Тамразян А.Г., Манаенков И.К. К расчету плоских железобетонных перекрытий при локальном приложении нагрузки // Безопасность строительного фонда России. Проблемы и решения. 2017. №1. С. 156-161.Tamrazyan A.G., Manaenkov I.K. On calculation of flat reinforced concrete slabs under local load application. Bezopasnost' stroitel'nogo fonda Rossii. Problemy i resheniya. 2017. No. 1. Pp. 156-161. (rus)Манаенков И.К. Определение граничных значений толщины плоских железобетонных перекрытий из условия продавливания // Инженерный вестник Дона. 2025. №6. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n6y2025/10162.Manaenkov I.K. Determination of limiting values of flat reinforced concrete slab thickness from punching condition. Inzhenernyy vestnik Dona. 2025. No. 6. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n6y2025/10162. (rus)Коровин Н.Н., Ступкин А.В. Продавливание железобетонных плит колонной // Бетон и железобетон. 1978. №7. С. 36-38.Korovin N.N., Stupkin A.V. Punching of reinforced concrete slabs by column. Beton i zhelezobeton. 1978. No. 7. Pp. 36-38. (rus)Руф Л.В., Викман Э.А. Преднапряжение в железобетонных перекрытиях, сооружаемых методом подъема // Бетон и железобетон. 1977. №5. С. 18-19.Ruf L.V., Vikman E.A. Prestressing in reinforced concrete floors constructed by lift-slab method. Beton i zhelezobeton. 1977. No. 5. Pp. 18-19. (rus)Rizk E., Marzouk H., Hussein A. Effect of reinforcement ratio on punching capacity of RC plates // Canadian Journal of Civil Engineering. 2011. Vol. 38. No. 7. Pp. 729-740. DOI: 10.1139/l11-053.Rizk E., Marzouk H., Hussein A. Effect of reinforcement ratio on punching capacity of RC plates. Canadian Journal of Civil Engineering. 2011. Vol. 38. No. 7. Pp. 729-740. DOI: 10.1139/l11-053.Guandalini S., Burdet O.L., Muttoni A. Punching tests of slabs with low reinforcement ratios // ACI Structural Journal. 2009. Vol. 106. №. 1. Pp. 87-95.Guandalini S., Burdet O.L., Muttoni A. Punching tests of slabs with low reinforcement ratios. ACI Structural Journal. 2009. Vol. 106. No. 1. Pp. 87-95.Истомин А.Д. Экспериментальные исследования продавливания монолитных плит колоннами прямоугольного сечения // Актуальные проблемы строительной отрасли и образования: Сборник докладов Первой Национальной конференции. Москва, 2020. С. 69-74.Istomin A.D. Experimental studies of punching of monolithic slabs by rectangular columns. Aktual'nye problemy stroitel'noy otrasli i obrazovaniya: Sbornik dokladov Pervoy Natsional'noy konferentsii. Moscow, 2020. Pp. 69-74. (rus)Филатов В.Б., Галяутдинов З.Ш. Экспериментальное исследование и методика расчета прочности железобетонных плит при продавливании // Градостроительство и архитектура. 2021. Т. 11. №4 (45). С. 53-65.Filatov V.B., Galyautdinov Z.Sh. Experimental study and calculation method of strength of reinforced concrete slabs under punching. Gradostroitel'stvo i arkhitektura. 2021. Vol. 11. No. 4 (45). Pp. 53-65. (rus)Muttoni A., Fernández Ruiz M. Size effect on punching shear strength: Differences and analogies with shear in one-way slabs // fib Bulletin. Punching shear of structural concrete slabs. 2017. №81. Pp. 59-72. DOI: 10.35789/fib.BULL.0081.Ch04.Muttoni A., Fernández Ruiz M. Size effect on punching shear strength: Differences and analogies with shear in one-way slabs. fib Bulletin. Punching shear of structural concrete slabs. 2017. No. 81. Pp. 59-72. DOI: 10.35789/fib.BULL.0081.Ch04.Bažant Z.P., Dönmez A. Size Effect on Punching Strength of Reinforced Concrete Slabs with and without Shear Reinforcement // ACI Structural Journal. 2017. Vol. 114 №4. Pp. 875-886. DOI: 10.14359/51689719.Bažant Z.P., Dönmez A. Size effect on punching strength of reinforced concrete slabs with and without shear reinforcement. ACI Structural Journal. 2017. Vol. 114. No. 4. Pp. 875-886. DOI: 10.14359/51689719.Li K.K.L. Influence of Size on Punching Shear Strength of Concrete Slabs: MEng dissertation. Montreal: McGill University, 2000. 92 pp.Li K.K.L. Influence of Size on Punching Shear Strength of Concrete Slabs: MEng dissertation. Montreal: McGill University, 2000. 92 p.Lips S., Fernández Ruiz M., Muttoni A. Experimental Investigation on Punching Strength and Deformation Capacity of Shear-Reinforced Slabs // ACI Structural Journal. 2012. Vol. 109 pp. 889-900.Lips S., Fernández Ruiz M., Muttoni A. Experimental Investigation on Punching Strength and Deformation Capacity of Shear-Reinforced Slabs. ACI Structural Journal. 2012. Vol. 109. Pp. 889-900.Einpaul J. Punching strength of continuous flat slabs: PhD thesis. Lausanne: EPFL, 2016. 211 pp.Einpaul J. Punching strength of continuous flat slabs: PhD thesis. Lausanne: EPFL, 2016. 211 p.Birkle G. Punching of Fat Slabs: The Influence of Slab Thickness and Stud Layouts: PhD dissertation. Calgary: UCalgary, 2004. 217 pp.Birkle G. Punching of Fat Slabs: The Influence of Slab Thickness and Stud Layouts: PhD dissertation. Calgary: UCalgary, 2004. 217 p.СП 63.13330.2018 «СНиП 52-01-2003 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения». Москва: Минстрой России, 2018. 143 с.SP 63.13330.2018 "SNiP 52-01-2003 Concrete and reinforced concrete structures. Main provisions". Moscow: Minstroy Rossii, 2018. 143 p. (rus)EN 1992-1-1:2004 Eurocode 2: Design of concrete structures - Part 1-1: General rules and rules for buildings. Brussels: CEN, 2004.EN 1992-1-1:2004 Eurocode 2: Design of concrete structures - Part 1-1: General rules and rules for buildings. Brussels: CEN, 2004.ACI Committee 318. Building Code Requirements for Structural Concrete (ACI 318-19) and Commentary (ACI 318R-19). American Concrete Institute: Farmington Hills, MI, 2019. 624 pp.ACI Committee 318. *Building Code Requirements for Structural Concrete (ACI 318-19) and Commentary (ACI 318R-19). American Concrete Institute: Farmington Hills, MI, 2019. 624 p.fib Model Code for Concrete Structures 2020. fib Lausanne: Ernst&Sohn, 2020.fib Model Code for Concrete Structures 2020. fib Lausanne: Ernst & Sohn, 2020.Muttoni A., Coronelli D., Martinelli L. Testing of a full-scale flat slab building for gravity and lateral loads. Engineering Structures. 2021. No. 243. Pp. 1–17. DOI:10.1016/j.engstruct.2021.112551.Muttoni A., Coronelli D., Martinelli L. Testing of a full-scale flat slab building for gravity and lateral loads. Engineering Structures. 2021. No. 243. Pp. 1-17. DOI: 10.1016/j.engstruct.2021.112551.Ladner M., Schaeidt W., Gut S. Experimentelle Untersuchungen an Stahlbeton-Flachdecken. EMPA Bericht. 1977. №. 205. 96 pp.Ladner M., Schaeidt W., Gut S. Experimentelle Untersuchungen an Stahlbeton-Flachdecken. EMPA Bericht. 1977. No. 205. 96 p.Болгов А.Н. Работа узлов сопряжения колонн из высокопрочного бетона с перекрытием в монолитных зданиях с рамно-связевой системой: дис. ... канд. тех. наук: 05.23.01. Москва, 2005. 152 с.Bolgov A.N. Behavior of joints between high-strength concrete columns and slabs in monolithic buildings with frame-bracing system: PhD thesis. Moscow, 2005. 152 p. (rus)EAD 160057-00-0301 L- or Z-shaped metal sheets for the increase of punching shear resistance of flat slabs or footings and ground slabs. EOTA. 2021.EAD 160057-00-0301 L- or Z-shaped metal sheets for the increase of punching shear resistance of flat slabs or footings and ground slabs. EOTA. 2021.

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