Ο σκοπός αυτής της διπλωματικής εργασίας είναι η σύγκριση της αποτελεσματικότητας της ενίσχυσης, στοιχείων από φέρουσα τοιχοποιία, με μανδύες συνθέτων υλικών, οι οποίοι αποτελούνταν από στρώσεις ανθρακοϋφάσματος, με οργανική ή ανόργανη μήτρα και με τοποθέτηση ράβδων οπλισμού, από ανθρακονήματα, μέσα στους συνεχείς αρμούς της τοιχοποιίας. Αρχικά δίνονται μορφολογικά και γενικά τεχνικά χαρακτηριστικά. Γίνεται μια σύντομη ιστορική ανασκόπηση για την τοιχοποιία και ακολουθεί ο διαχωρισμός της σε βασικές κατηγορίες. Αναφέρονται οι πρώτες ύλες των τεχνητών λιθοσωμάτων και η διαδικασία παραγωγής τους και στη συνέχεια σημειώνονται τα βασικά είδη τους, με τις συνήθεις διαστάσεις και οι τεχνικές προδιαγραφές τους. Γίνεται ακόμα αναφορά στις κατηγορίες και στις ιδιότητες των κονιαμάτων και των επιχρισμάτων που χρησιμοποιούνται. Ακολουθεί μια περίληψη της μηχανικής της τοιχοποιίας. Περιγράφεται η λειτουργία της άοπλης τοιχοποιίας και ο προσδιορισμός της αντοχής της, υπό θλιπτικά, καμπτικά και διατμητικά φορτία, κατά τον Ευρωκώδικα 6 (EC6) και Τάσιο. Περιγράφονται επίσης τα ελαστικά χαρακτηριστικά της τοιχοποιίας και ο τρόπος, με τον οποίο αυτή συμπεριφέρεται υπό οριζόντια πλευρική φόρτιση, ενώ φέρει θλιπτικά φορτία. Στη συνέχεια γίνεται περιγραφή των ενισχύσεων κατασκευών με σύνθετα υλικά. Κατηγοριοποιούνται τα σύνθετα υλικά και δίνονται οι ιδιότητες των συνθέτων ινο-πλισμένων υλικών. Αναφέρονται εν συντομία οι ιδιότητες των υλικών, ινών και ρητινών, που χρησιμοποιούνται συνήθως για την κατασκευή ινοπλισμένων πολυμερών. Ακόμα αναφέρονται τα βασικά συστήματα ενίσχυσης και οι ιδιότητες των συνθέτων υλικών. Ακολουθεί η μικρομηχανική των υλικών αυτών και οι επιπτώσεις, των περιβαλλοντικών συνθηκών, στην ανθεκτικότητά τους. Επίσης, γίνεται μια περιληπτική αναφορά στις τεχνικές ενισχύσεων δομικών στοιχείων με σύνθετα υλικά. Έπεται μια σύντομη αναφορά στις βάσεις σχεδιασμού ενισχύσεων με σύνθετα υλικά. Δίνονται οι καταστατικοί νόμοι των υλικών για οριακή κατάσταση αντοχής, τόσο για πλήρη συνεργασία όσο και για αποκόλληση του συνθέτου υλικού από την κατασκευή, και για οριακή κατάσταση λειτουργικότητας. Επίσης σχολιάζεται και το θέμα της συνάφειας των συνθέτων υλικών με το υπόστρωμα (τοιχοποιία). Ακολούθως περιγράφονται τα υλικά κατασκευής και ενίσχυσης, τα πειραματικά δοκίμια και δίνονται οι μηχανικές τους ιδιότητες. Ακόμα γίνεται περιγραφή των ειδών των δοκιμίων, που δημιουργήθηκαν, της διαδικασίας ενισχύσεώς τους, σύμφωνα με τους τρόπους που είχαν αποφασιστεί, δηλαδή με κατασκευή μανδυών και με τοποθέτηση ράβδων οπλισμού από σύνθετα υλικά. Επίσης περιγράφονται εν συντομία ο μηχανικός εργαστηριακός εξοπλισμός, που χρησιμοποιήθηκε για την εκτέλεση των πειραματικών διαδικασιών. Στην συνέχεια γίνεται αναλυτική προσομοίωση για κάθε είδος δοκιμίου και ενίσχυσης, από όπου εξάγεται και η θεωρητική τιμή της αντοχής τους, και περιγραφή της πειραματική διαδικασίας, που ακολούθησε για τον έλεγχό τους. Ακολούθως, γίνεται σύγκριση μεταξύ των τρόπων ενίσχυσης και αναφορά των σχετικών πλεονεκτημάτων και τα μειονεκτημάτων τους, ανά κατηγορία δοκιμίων. Τέλος, δίνονται τα συμπεράσματα της εργασίας, που συνοπτικά είναι ότι η χρήση α-νόργανης μήτρας για την κατασκευή μανδυών προσφέρει, με σχετική μείωση της αντοχής, μεγαλύτερη παραμορφωσιμότητα και ικανότητα απορρόφησης ενέργειας και ότι η ενίσχυση, με τοποθέτηση ράβδων ανθρακονήματος, μέσα στους συνεχείς αρμούς της τοιχοποιίας, είναι επισφαλής, λόγω της μη ικανοποιητικής συνάφειάς τους με το συνδετικό κονίαμα, αποτελέσματα, τα οποία μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την καλύτερη διαστασιολόγηση των ενισχύσεων με σύνθετα υλικά. Επίσης αναφέρονται κάποια θέματα που χρήζουν περαιτέρω μελέτης, όπως η τοποθέτηση των ράβδων ανθρακονημάτων σε άλλες θέσεις και διευθύνσεις, το απαιτούμενο ποσοστό ινών και η πιθανή τροποποίηση των πειραματικών διατάξεων, ώστε να πραγματοποιηθεί ακριβέστερη προσομοίωση των πραγματικών στοιχείων και φορτίσεων, μιας κατασκευής. / The purpose of this study is the comparison between the use of fibre-reinforced polymers (FRP) as strengthening materials for masonry walls with jackets of polymeric matrix (organic and inorganic) using carbon fabrics and strips (into the constant joints of masonry). First of all, is discribed the history of masorny and its categories. Then, are mentioned the first materials for bricks, the procedure for their produce and their sizes. Also, are mentioned the categories of mortar and plaster. Moreover, is discribed the mechanics of masonry according the Eurocode 6(EC6) and the professor Tasios. Furthermore, are reported the categories of composite materials and their qualities. Also, is annotated the connection between the composite materials and the masonry (substratum). Apart from this, are described the materials that were used to form and reinforce elements of masonry wall. Also, are described the types of elements of masonry wall, that were built, the procedure for their reinforcement and the mechanical equipment of the laboratory, where expirements took place. Moreover, are annotated the analytical model for every type of masonry element, from where theoritical values were taken and the experimental procedure. Furthermore, is presenced the comparison between every type of reinforcment and their advantages or disadvantages. Finally, are decribed subjects for future usage and results of this study.

The structural response of unreinforced masonry elements strengthened with hybrid elastomeric/fiber materials was investigated through material characterization and flexural experiments. Material characterization tests were performed on various unreinforced and reinforced elastomeric materials to identify those materials that were best suited for use as structural retrofits. After material characterization was completed, the three most promising material systems were selected for further investigation, including one unreinforced elastomer film and two reinforced elastomer films with fiber orientations at 0/90° and +/- 45° relative to the major axis of the masonry elements. A series of four-point bending tests were performed on the selected masonry and epoxy bonded elastomer/fiber hybrid retrofits to determine the structural response of the composite systems. The experimental load-deformation response was used, along with material characterization results, in the development of a semi-empirical model to predict the static moment capacity of the strengthened masonry system. This model will be used in the development of reliable design criteria for masonry walls strengthened with these advanced materials.

Γίνεται μια γενική ανφορά στο πρόβλημα της ενίσχυσης φέρουσας τοιχοποιίας με σύνθετα υλικά και παρουσιάζονται οι μέχρι τώρα τεχνικές και τρόποι εφαρμογής της μεθόδου. Στη συνέχεια αναπτύσεται λογισμικό το οποίο συνδιάζει την χρήση των πεπερασμένων στοιχείων και των προσομοιωμάτων θλιπτήρων-ελκυστήρων για την σύνθεση του τασικού πεδίου μεμονομένων δομικών στοιχείων Φ.Τ. Αντικειμενικός σκοπός είναι η σύνθεση ενός δικτυώματος από την επίλυση του οποίου να προκύπτει η τοπολογία των οπλισμών και η εκτίμηση του απαιτούμενου εμβαδού σύνθετου υλικού. Παρουσιάζονται τα πειραματικά αποτελέσματα που έχουν προκύψει απο δοκίμια περισφιγμένα διαφόρους τύπους σύνθετου υλικού, για διαφορετικά γεωμετρικέ χαρακτηριστικά και ποσότητες οπλισμού, καθώς και υλικό εμποτισμού. Βαθμονομείται ένα αναλτυικό προσομοίωμα για την περισφιγμένη τοιχοποιία με σύνθετα υλικά. Καταστρώνονται οι εξισώσεις σχεδιασμού Φ.Τ. ενισχυμένης με σύνθετα υλικά για τις κλασσικές περιπτώσεις καταπόνησης και συντίθεται λογισμικό που χρησιμοποιεί τις εξισώσεις αυτές. / Strengthening of masonry structures with FRPs. A general overview of the method and presentation of all the related topics that are known until today. Evaluation of a software that combines the finite element method with the strut-and -tie models in the composition of the stress field of a given load bearing masonry element. The purpose of the method is to compose a truss, from the given stress field, in order to identify the topology of the reinforcment (FRP strips), as well as the amount of the strips needed to be placed in the positions of the struts. Experimental investigation of the confined masonry with FRPs. Presentation of the experimental data using specimens with various b/h ratios confined with different type of fibers, layers of reinforcement, smoothening radious of the corners and with different type of impregnation materials. Synthesis of the equations governing the most important cases of strengthening masonry structures with FRPs and composition of a software for the design of such cases.

Masonry structures constitute a significant portion of building stock worldwide. Seismic performance of unreinforced masonry has been far from satisfactory. Masonry is purported to be a major source of hazard during earthquakes by reconnaissance surveys conducted aftermath of an earthquake. Reasons for the poor performance of masonry structures are more than one namely lack of deformational capacity, poor tensile strength & lack of earthquake resistance features coupled with poor quality control and large variation in strength of materials employed. Fibre Reinforced Plastic (FRP) composites have emerged as an efficient strengthening technique for reinforced concrete structures over the past two decades. Present thesis is focused towards analysing the behaviour of Fibre Reinforced Plastic (FRP) strengthened masonry under axial compression and in-plane shear loading. Determination of in-planes hear resistance of large masonry panels requires tremendous effort in terms of cost, labour and time. Masonry assemblages like prisms and triplets that represent the state of stress present in masonry walls and masonry in-fills when under the action of in-planes hear forces present an alternative option for research and analysis purposes. Hence, present research is focused towards analysing the performance of FRP strengthened masonry assemblages and unreinforced masonry assemblages. Chapter1 provides a brief review on the behaviour of masonry shear walls and masonry in-fills under the action of in-plane shear forces in addition to the performance of masonry structures during past earthquakes. Review of available literature on FRP confinement of masonry prisms with bed joints inclined from 00 to 900 to the loading axis under axial compression, analytical models available for FRP confined concrete, shear strength of masonry triplets attached with FRP is presented. Chapter 2 primarily focuses on determining the various properties of the materials involved in this research investigation. Test procedure and results of the tests conducted to determine the mechanical and related properties of the materials involved are presented. Elastic properties and stress-strain response of burnt clay brick, mortar and FRP laminates are presented. Studies conducted on behaviour of GFRP confined masonry prisms under monotonic axial compression are included in Chapter 3. The study comprised of testing masonry prisms, both unconfined and FRP confined masonry prisms under axial compression. Stretcher bond and English bond prisms, with bed joints normal and parallel to loading axis are included in this study. Two grades of GFRP,360g/m2 and 600 g/m2 are employed to confine masonry prisms. The experimental program involved masonry prism types that accounted for variations in masonry bonding pattern, bed joint inclination to the loading axis and grade of GFRP. Review of the available analytical models predicting compressive strength of FRP confined masonry prism is presented. Available models for FRP confinement of masonry are re-calibrated using the present experimental data generating new coefficients for the already existing model to develop new expression for predicting the compressive strength of FRP confined prisms. In addition to the prism types mentioned earlier, behaviour of unconfined and GFRP confined stretcher bond prisms with bed joints inclined at 300, 450 & 600 to the loading axis are further investigated. Chapter 4 primarily deals with the shear strength and deformational capacity of masonry triplets that represent joint shear failure in masonry. An experimental program involving masonry triplets attached with different types of FRP(GFRP and CFRP), grade of FRP, percentage area covered by FRP and reinforcement pattern is executed. This exercise determined the influence of these parameters over the enhancement achieved in terms of shear strength and ultimate displacement. Results of tests conducted on stretcher bond prisms presented in chapter 3 and results of tests on shear triplets presented in this chapter are combined to study the interaction between shear and normal stresses acting along the masonry bed joint at different angles of inclination. The thesis culminated with chapter 5 as concluding remarks highlighting the salient Information pertaining to the behaviour of FRP strengthened masonry under axial compression and in-plane shear loading obtained as an outcome of the research conducted as a part of this thesis.