Masonry Walls Reinforced with FRP Bars Subjected to Out-of-Plane Loading

Abstract

This article presents the results of a research program on the behavior of masonry walls reinforced with FRP bars subjected to out-of-plane loads. The article also proposes a preliminary protocol for the flexural design of masonry walls reinforced with FRP bars. The objectives of this investigation were: (1) evaluate the flexural behavior of masonry walls reinforced with FRP bars subjected to out-of-plane loads, and (2) develop preliminary design recommendations. Ten masonry walls, 2 m [6.6 ft] high, were subjected to out-of-plane loads, tested under quasi-static loading cycles. The test specimens included walls constructed using concrete and clay masonry units, reinforced with Glass FRP (GFRP) and Carbon FRP (CFRP) bars in different configurations. All the FRPreinforced masonry walls showed a bilinear moment-deflection curve with one steep slope up to cracking of masonry and a decrease in stiffness after cracking. The majority of the walls failed due to crushing of masonry in the compression side. After failure occurred and as the out-of-plane load was progressively removed, the walls returned to a position close to the initial vertical position. In general, the approaches used to calculate flexural strengths and deflections provided good agreement with the experimental results.

Este artículo presenta los resultados de un programa de investigación sobre el comportamiento de muros de mampostería reforzados con barras de FRP sometidos a cargas fuera del plano. El artículo también propone un protocolo preliminar para el diseño a flexión de muros de mampostería reforzados con barras de FRP. Los objetivos de esta investigación fueron: (1) evaluar el comportamiento a flexión de muros de mampostería reforzados con barras de FRP sometidos a cargas fuera del plano, y (2) desarrollar recomendaciones preliminares de diseño. Diez muros de mampostería, de 2 m [6,6 pies] de altura, fueron sometidos a cargas fuera del plano, probados bajo ciclos de carga cuasi-estáticos. Las muestras de ensayo incluían muros construidos con unidades de mampostería de hormigón y arcilla, reforzados con barras de FRP de vidrio (GFRP) y de FRP de carbono (CFRP) en diferentes configuraciones. Todos los muros de mampostería reforzados con FRP mostraron una curva de momento-deflexión bilineal con una pendiente pronunciada hasta el agrietamiento de la mampostería y una disminución de la rigidez después del agrietamiento. La mayoría de los muros fallaron debido al aplastamiento de la mampostería en el lado de compresión. Después de producirse el fallo y a medida que se eliminaba progresivamente la carga fuera del plano, los muros volvían a una posición cercana a la posición vertical inicial. En general, los enfoques utilizados para calcular las resistencias a la flexión y las deformaciones proporcionaron un buen acuerdo con los resultados experimentales.