Experimental and analytical investigation on bonded anchors for masonry retrofitting

Unreinforced masonry structures exhibit significant seismic vulnerability, particularly at wall-to-wall connections, where inadequate detailing often prevents the activation of a global box-like behavior. This study investigates the effectiveness of post-installed bonded steel rebars for retrofitting orthogonal masonry wall connections, aiming to enhance the monolithic response and out-of-plane seismic performance. A comprehensive experimental and analytical study is presented, including two extensive test campaigns conducted in 2022 and 2025 on four full-scale T-shaped masonry specimens. Specimens were built with solid clay brick, and a “weak” connection between orthogonal walls was realized to consider the real on-site conditions and induce there the failure. The specimens were first tested in the unreinforced configuration; subsequently, they were retrofitted with different anchor layouts, and subjected to cyclic out-of-plane loading. The experimental results highlight the strong influence of masonry variability and connector density on stiffness, strength, displacement capacity, and failure mechanisms. Dense anchorage configurations promoted stable stiffness, small relative displacement and full box-like behavior, while sparse layouts resulted in early stiffness degradation and lack of monolithic behavior. An analytical model is proposed, combining local anchor verifications with global formulations derived from the kinematic limit state method. The model was validated using the experimental findings, demonstrating a good predictive capacity.

Le strutture in muratura non armata presentano una significativa vulnerabilità sismica, in particolare a livello dei collegamenti tra pareti ortogonali, dove un inadeguato dettaglio costruttivo spesso impedisce l’attivazione di un comportamento scatolare globale. La presente tesi analizza l’impiego di barre d’acciaio post-installate con ancoraggio chimico per il rinforzo dei collegamenti tra pareti ortogonali in muratura, con l’obiettivo di migliorare la prestazione fuori piano e ottenere un comportamento monolitico. Si presentano in primo luogo i risultati di un articolato programma sperimentale, comprendente due campagne di prova condotte nel 2022 e nel 2025 su quattro provini murari a scala reale con geometria a T. I provini sono stati realizzati con mattoni pieni in laterizio e con un collegamento intenzionalmente “debole” tra le pareti ortogonali, al fine di riprodurre condizioni costruttive realistiche riscontrabili negli edifici esistenti ed indurre la rottura in corrispondenza della connessione. I campioni non rinforzati sono stati inizialmente testati sotto carico monotono; successivamente, sono stati rinforzati considerando differenti configurazioni degli ancoraggi, e sottoposti a carichi ciclici fuori piano. I risultati sperimentali evidenziano la forte influenza della variabilità della muratura e della densità dei connettori sulla rigidezza, sulla capacità resistente, sulla capacità deformativa e sui meccanismi di collasso. Le configurazioni con elevata densità di ancoraggi hanno mostrato una rigidezza stabile, ridotti spostamenti relativi e un comportamento scatolare, mentre configurazioni con pochi ancoraggi hanno mostrato un degrado precoce della rigidezza e una mancata attivazione del comportamento monolitico. Infine, si propone un metodo analitico che integra le verifiche locali degli ancoraggi con una formulazione globale basata sul metodo cinematico agli stati limite. Il modello, validato attraverso i risultati sperimentali, ha mostrato una buona capacità predittiva, fornendo uno strumento affidabile ed efficace per la progettazione degli interventi di rinforzo su strutture in muratura esistenti.