Experimental characterization of masonry triplet by shear tests

The thesis titled "Experimental characterization of masonry triplet by shear test" focuses on the structural reinforcement of masonry constructions, a material that has been used for millennia for its robustness under compressive loads. As a quasi-brittle material, masonry exhibits weakness in tension, making it prone to cracking and fractures under out-of-plane bending and horizontal actions. This issue is particularly relevant in a context like Italy, a country rich in architectural heritage and frequently exposed to earthquakes, where it becomes essential to consolidate existing structures without altering their internal integrity. Fiber Reinforced Polymer (FRP) offers an effective solution for strengthening these structures by applying reinforcement to the exterior of the walls, avoiding direct intervention on the building’s internal structure. In this thesis, an analysis of the technical and mechanical properties of the materials was conducted to better understand their behavior under stress. The study aims to evaluate the performance of masonry brick triplets in three distinct configurations: unreinforced, partially reinforced, and fully reinforced with FRP. Based on experimental data, the research relies on three-point bending tests on the mortar as well as shear tests on the triplets, conducted using an INSTRON machine. These tests provide valuable data, including load-displacement curves (stroke) and load-crack opening curves (clip opening), allowing for analysis of both total deformation and crack opening. The obtained measurements yield key values such as maximum load, maximum strength, and fracture energy. These results suggest that the addition of FRP plays a significant role in consolidating masonry structures. In an unreinforced triplet, masonry remains fragile and tends to crack under shear loads, primarily due to weak adhesion between the mortar and bricks, which can lead to sudden failures. In contrast, a triplet reinforced with FRP shows a notable improvement in strength, limiting crack propagation and enhancing the structure’s capacity to withstand higher loads before failure.

La tesi intitolata "Experimental characterization of masonry triplet by shear test" si concentra sul rinforzo strutturale delle costruzioni in muratura, un materiale utilizzato da millenni per la sua robustezza sotto carichi di compressione. Tuttavia, essendo un materiale quasi fragile, la muratura presenta debolezze in trazione, che la rendono soggetta a fessurazioni e fratture sotto flessioni fuori piano e azioni orizzontali. Questo problema è particolarmente rilevante in un contesto come l’Italia, un paese ricco di patrimonio architettonico e frequentemente esposto a terremoti, dove diventa essenziale consolidare le strutture esistenti senza alterarne l’integrità interna. Il polimero rinforzato con fibre (FRP) rappresenta una soluzione efficace per rinforzare queste strutture, applicando il rinforzo all’esterno dei muri, evitando interventi diretti sulla struttura interna dell’edificio. In questa tesi, è stata condotta un’analisi delle proprietà tecniche e meccaniche dei materiali per comprendere meglio il loro comportamento sotto sforzo. Lo studio mira a valutare le prestazioni delle triplette in muratura in tre configurazioni distinte: non rinforzate, parzialmente rinforzate e completamente rinforzate con FRP. Basandosi su dati sperimentali, la ricerca si avvale di test di flessione a tre punti sul malta e di test di taglio sulle triplette, eseguiti con una macchina INSTRON. Questi test forniscono dati preziosi, inclusi i grafici carico-spostamento globale (stroke) e carico-apertura della fessura (clip opening), permettendo di analizzare sia la deformazione totale che l’apertura della fessura. Le misurazioni ottenute forniscono valori chiave come il carico massimo, la resistenza massima e l'energia di frattura. I risultati suggeriscono che l’aggiunta di FRP svolge un ruolo significativo nel consolidamento delle strutture in muratura. In una tripletta non rinforzata, la muratura rimane fragile e tende a fessurarsi sotto carichi di taglio, principalmente a causa della debole adesione tra malta e mattoni, che può portare a rotture improvvise. Al contrario, una tripletta rinforzata con FRP mostra un miglioramento notevole della resistenza, limitando la propagazione delle fessure e aumentando la capacità della struttura di sopportare carichi più elevati prima della rottura.