Effectiveness of plasters and textile reinforced mortars for strengthening clay masonry infill walls subjected to combined in‐plane/out‐of‐plane actions / Wirksamkeit von Putz und textilbewehrtem Mörtel bei der Verstärkung von Ausfachungswänden aus Ziegelmauerwerk, die kombinierter Scheiben‐ und Pla

This work presents the results of experimental tests on full-scale one-bay, one-storey reinforced concrete (RC) frames, filled with non-load-bearing clay masonry walls. The infill walls were made with clay masonry units characterized by a high percentage of voids and low strength. Such ‘light’ infill walls have shown fragile behaviour during recent earthquakes, due to the combined effects of damage produced by out-of-plane seismic action, together with in-plane deformation of the RC frame. In this context, various solutions to the problems involved in external reinforcement of ‘light’ infill walls, typically found in existing RC buildings but still used in common construction practice, have recently been developed. These solutions are: i) special lime-based plaster with geo-polymer binder; ii) bidirectional composite meshes applied with inorganic matrices, i.e., Textile Reinforced Mortars (TRM); iii) TRM improved by anchorage of the mesh to the RC frame. For these construction elements, a special set-up for combined in-plane/out-of-plane cyclic testing, already used for other infill wall types at the University of Padova, was used. In particular, this work describes: a) materials and systems for strengthening infill walls; b) experimental results of infill walls under in-plane loads; c) effects of out-of-plane loads on previously in-plane damaged infill walls. The final aim was to achieve complete mechanical characterization of infill walls in both original and strengthened conditions, and to validate the effectiveness of the proposed strengthening systems. In diesem Beitrag werden die Ergebnisse experimenteller Grosversuche mit eingeschossigen, bewehrten Stahlbetonrahmen und nichttragenden Ausfachungswanden aus Ziegelmauerwerk vorgestellt. Die Ausfachungswande wurden mit Ziegelsteinen erbaut, die sich durch einen hohen Prozentsatz an Hohlraumen und eine geringe Festigkeit auszeichneten. “Leichte“ Ausfachungswande dieser Art haben bei Erdbeben in jungster Zeit aufgrund einer kombinierten Schadigung, hervorgerufen durch seismische Plattenbeanspruchung und Verformungen des Stahlbetonrahmens in Scheibenebene, empfindlich reagiert. In diesem Kontext wurden in letzter Zeit verschiedene Losungen fur die Problematik entwickelt, die u. a. eine externe Verstarkung der “leichten“ Ausfachungswande, die fur die bestehenden Stahlbetontragwerke typisch sind und im Rahmen der ublichen Baupraxis nach wie vor Anwendung finden, umfassen. Diese Losungen sind: i) spezieller Putz auf Kalkbasis mit Geopolymer-Binder; ii) zweiachsige Verbundmatten, die mit anorganischen Geweben, z. B. textilverstarktem Mortel (Textile Reinforced Mortars (TRM)), angebracht werden; iii) textilverstarkter Mortel (TRM) mit Verankerung der Matte am Stahlbetonrahmen. Fur diese Konstruktionselemente wurde ein spezieller Aufbau fur zyklische Versuche mit kombinierter Scheiben- und Plattenbeanspruchung angewendet, der bereits bei anderen Arten von Ausfachungswanden an der Universitat von Padua zum Einsatz kam. In diesem Beitrag werden insbesondere die folgenden Punkte beschrieben: a) Materialien und Systeme fur die Verstarkung von Ausfachungswanden; b) experimentelle Ergebnisse fur Ausfachungswande unter Scheibenbeanspruchung; c) Auswirkungen der Plattenbeanspruchung auf durch Scheibenbeanspruchung geschadigte Ausfachungswande. Das abschliesende Ziel bestand in einer vollstandigen mechanischen Beschreibung der Ausfachungswande bei Originalbedingungen und bei den nach einer Verstarkung bestehenden Bedingungen sowie in der Bestatigung der Wirksamkeit der vorgeschlagenen Verstarkungssysteme.

[1]  M. Mohammadi,et al.  Methods to Improve Infilled Frame Ductility , 2011 .

[2]  Gian Michele Calvi,et al.  SEISMIC RESPONSE OF REINFORCED CONCRETE FRAMES INFILLED WITH WEAKLY REINFORCED MASONRY PANELS , 2001 .

[3]  A. Prota,et al.  Experimental In-Plane Behavior of Tuff Masonry Strengthened with Cementitious Matrix–Grid Composites , 2006 .

[5]  S. Rizkalla,et al.  Anchorage systems for FRP strengthening of infill masonry structures , 2013 .

[6]  J. Ingham,et al.  Polymer textiles as a retrofit material for masonry walls , 2014 .

[7]  Ezio Giuriani,et al.  Experimental testing of engineered masonry infill walls for post-earthquake structural damage control , 2015, Bulletin of Earthquake Engineering.

[8]  P. Lourenço,et al.  Behavior of masonry infill panels in RC frames subjected to in plane and out of plane loads , 2011 .

[9]  Angelo Masi,et al.  Performance of non-structural elements in RC buildings during the L’Aquila, 2009 earthquake , 2011 .

[10]  C. Modena,et al.  Shear behavior of masonry panels strengthened by FRP laminates , 2002 .

[11]  F. Porto,et al.  Out-of-plane behaviour of infill masonry panels strengthened with composite materials , 2014 .

[12]  Antonio Nanni,et al.  Fiber-reinforced polymer strengthening of unreinforced masonry walls subject to out-of-plane loads , 2003 .

[13]  Sanja Hak,et al.  Damage Control for Clay Masonry Infills in the Design of RC Frame Structures , 2012 .

[14]  T. Triantafillou,et al.  Textile-reinforced mortar (TRM) versus FRP as strengthening material of URM walls: in-plane cyclic loading , 2007 .

[15]  D. Abrams,et al.  Behavior of Reinforced Concrete Frames with Masonry Infills , 1994 .