Resumen de Seismic retrofitting of masonry vault using CFRP

Laura Anania, Antonio Badalà, Giuseppe D’agata

• español

  Las bóvedas de mampostería representan uno de los elementos sísmicos más vulnerables de un edificio antiguo. También generalmente no posee una capacidad suficiente de redistribución de la acción sísmica entre las paredes de los edificios. En este artículo, se discute el comportamiento estructural de una bóveda de cañón de mampostería reforzada por la nueva tecnología en la aplicación de polímero reforzado con fibra de carbono (C-FRP) desde el punto de vista teórico y experimental. El C-FRP se aplica de forma que asuma una forma de Ω alrededor de un núcleo de concreto realizado en la bóveda extrados. Esta disposición permite que la bóveda acanalada reforzada CFRP resultante asuma la resistencia necesaria y la rigidez de membrana y flexión para asegurar la capacidad de redistribución de acción sísmica antes mencionada y para evitar el colapso local de la bóveda. La predicción teórica de la resistencia última se derivó de acuerdo con las ocurrencias observadas durante los experimentos (trituración de albañilería, rotura de FRP, desprendimiento, deslizamiento a lo largo de la junta de mortero). Con este objetivo, se desarrolló un nuevo enfoque paso a paso incremental de análisis de límites, teniendo en cuenta el mecanismo de falla de cizalladura en cada unión de mortero. La resistencia al cizallamiento se evalúa mediante la ley de fricción de Mohr-Coulomb para la unión de mortero y por otras relaciones de código italiano no lineales para refuerzo de Ω-Wrap de CFRP. En el proceso de análisis incremental aproximado, el valor actual de la resistencia al cizallamiento depende del esfuerzo de compresión resultante del paso anterior.

• English

  Masonry vaults represent one of the most seismic vulnerable element in an ancient building. It also generally does not possess an adequate capability of redistribution of the seismic action among the walls of the buildings. In this paper, the structural behaviour of a masonry barrel vault strengthened by a new technology in applying Carbon Fiber Reinforced Polymer (C-FRP) is discussed from both theoretical and experimental point of view. The C-FRP is applied such as to assume an Ω shape around a concrete core realized at the vault extrados. This arrangement allows the resulting CFRP reinforced ribbed vault to assume the necessary strength and membranal and flexural rigidity so as to ensure the aforementioned seismic action redistribution capability and to avoid local collapse of the vault. A theoretical prediction of ultimate strength was derived in agreement with the occurrences observed during the experiments (masonry crushing, FRP rupture, debonding, sliding along the mortar joint). To this aim, a novel incremental step-by-step lower bound limit analysis approach was developed taking into account for the shear failure mechanism at each mortar joint. The shear strength is evaluated by the Mohr-Coulomb friction law for the mortar joint and by other nonlinear Italian Code relations for CFRP Ω-Wrap reinforcement. In the approximated incremental analysis process the current value of the shear strength, depend on the compressive stress resulting from the previous step.