مهندسی سازه و ساخت

مهندسی سازه و ساخت

بررسی رفتار لرزه‌ای خارج صفحة دیوارهای بنایی غیر باربر مسلح شده توسط کامپوزیت سیمانی الیاف‌دار

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان
1 استادیار، دانشکده‌ فنی مهندسی، دانشگاه علم و فرهنگ، تهران، ایران
2 کارشناس ارشد، دانشگاه علم و فرهنگ، تهران، ایران
3 -دانشجو دکتری عمران سازه، دانشگاه علم و فرهنگ، تهران، ایران
4 دانشیار، گروه مهندسی عمران، دانشگاه اراک، ایران
چکیده
دیوارهای میان‌قابی بنایی، به‌عنوان عناصر غیرسازه‌ای در بسیاری از ساختمان‌ها، در برابر نیروهای خارج از صفحه ناشی از زلزله بسیار آسیب‌پذیر هستند. روش‌های سنتی مقاوم‌سازی، مانند استفاده از وال‌پست با چالش‌هایی نظیر دشواری اجرا، افزایش وزن و تداخل با معماری مواجه‌اند. در این پژوهش، عملکرد خارج صفحه دیوارهای بنایی غیرسازه‌ای تحت بارگذاری چرخه‌ای، با استفاده از دو تکنیک نوین مقاوم‌سازی شامل تسلیح خارجی با مش قائم و تسلیح میان‌رجی با منسوجات فیبرکربنی (FRCM) بررسی شد. برای این منظور، ۹ نمونه دیوار بنایی در سه گروه شاهد، تقویت‌شده با مش قائم و تقویت‌شده میان‌رجی ساخته شده و تحت بارگذاری چرخه‌ای خارج صفحه قرار گرفتند. پارامترهای مورد ارزیابی شامل ظرفیت خمشی، سختی اولیه، شکل‌پذیری و ضریب رفتار غیرخطی بودند. نتایج نشان داد که تقویت با مش قائم خارجی منجر به افزایش حدود ۳۲۴ درصدی، و روش میان‌رجی حدود ۳۰۵ درصدی در ظرفیت خمشی نسبت به نمونه‌های شاهد شده‌اند. همچنین، سختی اولیه در روش‌های مذکور به ترتیب حدود ۷ و ۱۰ برابر افزایش یافته و ضریب رفتار و شکل‌پذیری نیز بهبود یافته است. اختلاف ناچیز بین عملکرد این دو روش، مزایای اجرایی و کاهش محدودیت‌های فنی در روش میان‌رجی را برجسته می‌کند. یافته‌ها نشان می‌دهند که استفاده از سامانه‌های FRCM، به‌ویژه در حالت میان‌رجی، می‌تواند راهکاری مؤثر، سبک، و قابل‌اجرا برای مقاوم‌سازی لرزه‌ای دیوارهای غیرسازه‌ای بنایی بدون افزایش وزن یا پیچیدگی ساخت باشد.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Investigation of out-of-plane behavior of non-bearing masonry walls reinforced with cement matrix and fiber

نویسندگان English

Ali Hajiakbari 2
Mohammad Chakahfar 3
mehdi Mousavi 4
2 M.Sc.in Civil Engineering – Structure, University of Science and Culture, Tehran, Iran
3 PhD Student in Civil Engineering –Structure, University of Science and Culture, Tehran, Iran
4 Associate Professor, Department of Civil Engineering, Arak University, Iran
چکیده English

Infill masonry walls, commonly used as non-structural components in buildings, are highly vulnerable to out-of-plane forces induced by earthquakes. Traditional retrofitting methods, such as the use of steel walers, often face challenges including implementation difficulties, increased structural weight, and architectural incompatibility. This study investigates the out-of-plane seismic performance of non-structural masonry walls using two novel reinforcement techniques: external vertical mesh reinforcement and bed-joint reinforcement with carbon fiber fabrics (FRCM systems). To this end, nine half-scale wall specimens were constructed in three groups control, externally reinforced, and bed-joint reinforced—and tested under cyclic out-of-plane loading using a hydraulic actuator. Evaluated parameters included flexural capacity, initial stiffness, ductility, and response modification factor. Experimental results showed that external vertical mesh reinforcement led to approximately a 302% increase in flexural capacity, while the bed-joint reinforcement method resulted in a 195% improvement compared to the control group. Initial stiffness increased by about 700% and 200% respectively for the two methods, along with notable improvements in ductility and energy dissipation capacity. The comparable seismic performance of the two techniques highlights the practical advantages and reduced technical constraints of the bed-joint method. Overall, the findings suggest that FRCM systems particularly the bed-joint approach offer an effective, lightweight, and practical solution for seismic retrofitting of non-structural masonry walls without adding significant weight or construction complexity.

کلیدواژه‌ها English

Infill Masonry Wall
Seismic Retrofitting
Fiber-Reinforced Cementitious Matrix (FRCM)
bed-joint mesh
Cement-based Plaster
[1] Gencturk, B., Sezen, H., Mieler, M., Griffith, M., Gudhka, P., & Garai, R. (2025). Vulnerability assessment of buildings in the aftermath of 2023 Turkiye earthquake sequence. Earthquake Spectra41(2), 1616-1641.
[2] Bratu, C., Šokić, D., Ademović, N., Isik, E., Bulajić, B., Radu, D., & Hadzima-Nyarko, M. (2025). Assessment of Masonry-Infilled Steel Frames Using Existing Experimental Tests Database in Comparison to Standards. Buildings15(2), 190.
[3] Onat, Ö., & Evci, P. U. (2024). A parametric study in reinforced concrete frames with different infill wall materials. Bulletin of Earthquake Engineering22(9), 4447-4476.
[4] de Felice, G., Carloni, C., Nanni, A., Aldea, C. M., Banthia, N., Bentz, D. P., ... & Triantafillou Maria Rosa Valluzzi, A. P. T. C. (2020). Guide to Design and Construction of Externally Bonded Fabric-Reinforced Cementitious Matrix (FRCM) and Steel-Reinforced Grout (SRG) Systems for Repair and Strengthening Masonry Structures. In ACI 549.6 R-20 (pp. 1-159). American Concrete Institute.
[5] Thomoglou, A. K., Jagadesh, P., & Voutetaki, M. E. (2023). Review of out-of-plane strengthening techniques of unreinforced masonry walls. Fibers11(9), 78.
[6] Hojdys, Ł., & Krajewski, P. (2021). Tensile behaviour of FRCM composites for strengthening of masonry structures—An experimental investigation. Materials14(13), 3626.
[7] De Risi, M. T., Furtado, A., Rodrigues, H., Melo, J., Verderame, G. M., Arêde, A., ... & Manfredi, G. (2022). Influence of textile reinforced mortars strengthening on the in-plane/out-of-plane response of masonry infill walls in RC frames. Engineering Structures254, 113887.
[8] Harajli, M., ElKhatib, H., & San-Jose, J. T. (2010). Static and cyclic out-of-plane response of masonry walls strengthened using textile-mortar system. Journal of materials in civil engineering22(11), 1171-1180.
[9] Bellini, A., Incerti, A., Bovo, M., & Mazzotti, C. (2018). Effectiveness of FRCM reinforcement applied to masonry walls subject to axial force and out-of-plane loads evaluated by experimental and numerical studies. International Journal of Architectural Heritage12(3), 376-394.
[10] Türkmen, Ö. S., Wijte, S. N., De Vries, B. T., & Ingham, J. M. (2021). Out-of-plane behavior of clay brick masonry walls retrofitted with flexible deep mounted CFRP strips. Engineering Structures228, 111448.
[11] Sisti, R., Corradi, M., & Borri, A. (2016). An experimental study on the influence of composite materials used to reinforce masonry ring beams. Construction and Building Materials122, 231-241.
[12] Borri, A., Castori, G., & Grazini, A. (2009). Retrofitting of masonry building with reinforced masonry ring-beam. Construction and Building Materials, 23(5), 1892-1901.
[13] AC 434. (2024). Acceptance Criteria for Masonry and Concrete Strengthening Using Fabric-Reinforced Cementitious Matrix (FRCM) and Steel Reinforced Grout (SRG) Composite Systems. International Code Council-Evaluation Service (ICC-ES)
[14]  Newmark, N. M., & Hall, W. J. (1982). Earthquake spectra and design. Engineering Monographs on Earthquake Criteria.
[15] Building and Housing Research Center. (2015). Iranian code of practice for seismic resistant design of buildings (Standard No. 2800, 4th ed.). BHRC - PN Z 253. Tehran, Iran.

  • تاریخ دریافت 15 مرداد 1404
  • تاریخ بازنگری 08 شهریور 1404
  • تاریخ پذیرش 15 شهریور 1404