Experimental and analytical study on the in-and out-of-plane interaction of infill walls subject to combined seismic and energy retrofitting using textile reinforced mortal and thermal insulation

Abstract

The effect of in-plane damage on the out-of-plane response of reinforced and thermally insulated masonry elements and infills was examined in this dissertation experimentally and analytically. Structural reinforcement was realized through the use of textile reinforced mortar while regular expanded polystyrene was used for thermal in-sulation. Various specimen configurations were tested both in- and out-of-plane sequentially within a strong frame using hydraulic actuators to impose the respective loads. Experimental results have shown that the TRM-based strengthening scheme can improve the out-of-plane response of masonry infills both in terms of strength and stiffness, especially in the case of pre-damaged walls. The addition of insulation arranged in a "sandwich" configuration resulted in a slight out-of-plane improvement, but was not as effective in the case of pre-damaged specimens. Last but not least, numerical and analytical models are proposed which can predict the out-of-plane behavior of masonry elements and infills while also accounting for the existence of reinforcement and prior damage.

Στην παρούσα διατριβή, εξετάστηκε πειραματικά και αναλυτικά η επίδραση της εντός του επιπέδου βλάβης στην εκτός επιπέδου απόκριση ενισχυμένων και θερμομονωμένων στοιχείων τοιχοποιίας και τοιχοπληρώσεων. Η ενίσχυση των δοκιμίων έγινε με χρήση ινοπλεγμάτων σε ανόργανη μήτρα, ενώ ως λύση θερμομόνωσης επιλέχθηκαν πλάκες διογκωμένης πολυστερίνης. Δοκιμάστηκαν διάφορες διατάξεις ενίσχυσης τόσο σε εντός όσο και σε εκτός επιπέδου πειραματικές δοκιμές, οι οποίες έλαβαν χώρα εντός ισχυρού πλαισίου, κάνοντας χρήση υδραυλικών εμβόλων για την επιβολή των αντίστοιχων φορτίων. Τα πειραματικά αποτελέσματα έδειξαν ότι το προτεινόμενο σχήμα ενίσχυσης με βάση τα ινοπλέγματα μπορεί να βελτιώσει την εκτός επιπέδου απόκριση των στοιχείων τοιχοποιίας και τοιχοπληρώσεων τόσο σε επίπεδο αντοχής όσο και δυσκαμψίας, ειδικά στην περίπτωση τοίχων που έχουν υποστεί ζημιά. Η προσθήκη μόνωσης σε διάταξη τύπου "σάντουιτς" οδήγησε σε ελαφρώς βελτιωμένη εκτός επιπέδου συμπεριφορά των δοκιμίων χωρίς βλάβη, αλλά δεν ήταν το ίδιο αποτελεσματική στην περίπτωση δοκιμίων με προϋπάρχουσα βλάβη. Τέλος, προτείνονται αριθμητικά και αναλυτικά μοντέλα που μπορούν να προβλέψουν την εκτός επιπέδου συμπεριφορά στοιχείων τοιχοποιίας και τοιχοπληρώσεων, λαμβάνοντας ταυτόχρονα υπόψη την ύπαρξη οπλισμού και ενδεχόμενης ζημιάς.