["Petra Triller, Miha Tomaževič, Matija Gams »POTRESNI ODZIV VEČETAŽNIH STRIŽNIH ZIDANIH STEN IN UČINEK UTRJEVANJA S KOMPOZITNIMI OBLOGAMI POTRESNI ODZIV VEČETAŽNIH STRIŽNIH ZIDANIH STEN IN UČINEK UTRJEVANJA S KOMPOZITNIMI OBLOGAMI SEISMIC RESPONSE OF MULTISTOREY PLAIN MASONRY WALLS AND EFFICIENCY OF STRENGTHENING WITH COMPOSITES Petra Triller, univ. dipl. inž. grad. akad. prof. dr. Miha Tomaževič, univ. dipl. inž. grad. doc. dr. Matija Gams, univ. dipl. inž. grad. Zavod za gradbeništvo Slovenije, Dimičeva ulica 12, 1000 Ljubljana Povzetek l V članku sta predstavljeni dve temi. Prva obravnava potresno obnašanje večetažnih sten, sezidanih iz modularnih zidakov, s poudarkom na opazovanju mehanizmov odziva in porušitve, ki se razvijejo v večetažnih stenah z odprtinami. Druga tema je osredotočena na raziskave utrjevanja takšnega zidovja z malto, armirano z mrežicami iz steklenih vlaken. Za raziskave smo na Zavodu za gradbeništvo Slovenije zgradili in preiskali posamezne zidove in večji trietažni preizkušanec v naravni velikosti. V cikličnem strigu pri konstantnem tlaku smo preizkusili več referenčnih in utrjenih zidov ter trietažni model dimenzij 4 x 4 m v tlorisu in višine 6,7 m. Trietažni model smo najprej obremenili do večjih, a popravljivih poškodb. Zatem smo poškodovani preizkušanec utrdili s kompozit-nimi oblogami iz malte, armirane s steklenimi vlakni (GFRP), ter ga ponovno preiskali, tokrat skoraj do porušitve. V obeh primerih je bil odziv modela na vodoravno obtežbo s t. i. etažnim mehanizmom, pri katerem se večina poškodb skoncentrira v zidovih najšibkejše etaže. V zidovih smo opazili tipične strižne poškodbe z diagonalnimi razpokami. Potresno obnašanje posameznih zidov je bilo zelo podobno odzivu zidnih slopov večetažnega pre-izkušanca. Rezultati kažejo, da je mogoče z ustreznim načinom utrjevanja zidov doseči občutno izboljšanje potresnega obnašanja. Ključne besede: nearmirano zidovje, laboratorijske preiskave, ciklične strižne preiskave, GFRP-kompoziti, utrjevanje Summary l Two topics are presented in the paper. The first one deals with seismic behaviour of multistorey masonry shear walls with openings built from hollow clay units. Special attention is given to the response and failure mechanisms. The second one deals with strengthening of such masonry with fibre reinforced mortar coatings. To study these topics, full scale walls as well as a full scale three storey model were built and tested at Slovenian National Building and Civil Engineering Institute. Reference and strengthened walls as well as the three storey building model with plan dimensions 4 m x 4 m and height of 6.7 m were tested in cyclic shear under constant compressive load. First, the multistorey model was tested in its original state until major but still repairable damage. Then, the damaged model was strengthened with glass fibre (GFRP) mesh reinforced mortar and re-tested to near collapse. In both cases the response to horizontal loads was with storey mechanism, with the majority of damage concentrated in the walls of the weakest storey. The dominant damage was of the diagonal shear type. The seismic response of individual walls tested in cyclic shear was very similar to what was observed in the walls Znanstveni članek UDK 624.042.7:692.2(497.4) 74 POTRESNI ODZIV VEČETAŽNIH STRIŽNIH ZIDANIH STEN IN UČINEK UTRJEVANJA S KOMPOZITNIMI OBLOGAMI» Petra Triller, Miha Tomaževič, Matija Gams of the multistorey model. Results show that seismic response of masonry structures can be significantly improved by an appropriate strengthening method. Key words: unreinforced masonry; laboratory testing; cyclic shear test; glass fibre reinforced polymers (GFRP), strengthening 1*UVOD Pred letom 1964, ko so začeli veljati prvi potresni predpisi, je bilo v urbanih območjih Slovenije sezidanih več večetažnih stanovanjskih stavb v tehnologiji nepovezanega opečnega zidovja (brez navpičnih potresnih vezi). Takrat sodobna gradnja ne dosega zahtev danes veljavnih predpisov. Za Ljubljano je to računsko prikazano npr. v delu Lutmanove [Lutman, 2010]. Ker so izkušnje s potresnim obnašanjem takih stavb omejene in ker takšne stavbe predstavljajo velik delež našega stavbnega fonda, je njihov potresni odziv smiselno natančneje raziskati. Raziskave so še posebno zanimive, ker smo v teh preiskavah prvič v zgodovini ZAG preizkusili trietažni preizkušanec v naravni velikosti in tako opazovali odziv celotnega konstrukcijskega sistema. Take preiskave predstavljajo pomembno nadgradnjo od raziskovanja odziva zidovja na posameznem zidnem slopu in ponujajo nov vpogled v potresni odziv in porušne mehanizme zidanih stavb. Prej omenjeni stavbni fond je nemogoče nadomestiti, zato je treba najti učinkovite načine njegove utrditve oz. izboljšanja njegove potresne odpornosti. Načine utrjevanja in njihov vpliv pa je še bolj pomembno raziskati na celotnih konstrukcijskih sklopih, zato smo trietažni preizkušanec izkoristili tudi za preučevanje možnosti utrditve takih stavb z malto, ki je armirana z mrežico iz steklenih vlaken. Tak način utrjevanja se je namreč uveljavil kot najbolj učinkovit in finančno smotrn pri popotresni obnovi stavb v Italiji. Raziskave obnašanja zidovja na potresno obtežbo se običajno opravijo z laboratorijsko preiskavo na posameznem zidnem slopu oz. zidu. Tak zid predstavlja tipičen zid iz dejanske stavbe, zato se pri preizkušanju skušamo čim bolje približati pogojem, ki nanj delujejo v stavbi med potresom. Slop se zato obremeni s konstantno vertikalno oz. tlačno obremenitvijo in z vodoravnimi obremenitvami simulira potresne obremenitve. Takšne preiskave se na podoben način opravljajo že od leta 1965, med drugimi so njihove rezultate predstavili Mayes in Clough [Mayes, 1975], Calvi [Calvi, 1996] in van Vliet [van Vliet, 2004]. Pogosto pri preizkušanju posameznih zidnih slopov poleg prevladujočega mehanizma, ki je običajno strižni z diagonalnimi razpokami ali pa upogibni s tlačno porušitvijo na vogalih, zasledimo tudi fenomen sukanja zidu (ang. rocking), ki ga pri potresno poškodovanih stavbah ali pa testih in-situ ne opazimo. Na pojav takšnih spremljajočih mehanizmov poleg geometrije zidu, materialnih karakteristik zidovja in stopnje vertikalnih napetosti ključno vplivajo robni pogoji, ki jih zagotovimo v preiskavi [Tomaževič, 2016]. Pojav različnih mehanizmov odziva, ki jih po potresnih ne opazimo, je najverjetneje posledica idealizacije vpetostnih robnih pogojev pri preiskavi posameznega zidu. Da bi to idea-lizacijo v čim večji meri izločili iz raziskave in hkrati preizkusili odziv cele konstrukcije, vključno z interakcijo med slopi, parapeti in prekladami ter med zidovjem in stropnimi ploščami, smo v sklopu te raziskovalne naloge zgradili večetažni preizkušanec z odprtinami. Preizkušanec predstavlja tipično nearmira-no in nepovezano večetažno stavbo, ki je bila v Sloveniji in njeni okolici zgrajena pred letom 1970. Takšne preiskave so v raziskovalnem svetu dokaj redke, saj predstavljajo precejšen finančni in tudi izvedbeni zalogaj. Od drugih raziskav cikličnih strižnih preiskav na večetažnih preizkušancih omenimo npr. preiskave Leiva [Leiva, 1991] ter Heerema [Heerema, 2014], vendar se vsaka posamezna raziskava osredotoča na specifično problematiko, in ne podaja odgovora na vprašanja, na katera smo želeli odgovoriti v raziskavi. Drugi razlog za preiskavo modela večetažne stavbe v naravnem merilu je eksperimentalna analiza možnosti utrjevanja zidanih objektov s sodobnimi tehnikami sanacije. Pri tem je pomembno poudariti, da raziskava na večetažni stavbi omogoča preučevanje sistemske rešitve utrjevanja, ki pri preiskavah posameznih zidov ni mogoča. Ključni problem utrjevanja zidovja je, da mora biti postopek učinkovit in ekonomičen, a hkrati nezahteven za gradnjo. Poleg izboljšanja nosilnosti mora zagotavljati tudi povečano sposobnost sipanja energije, duktilnost in kapaciteto pomikov. Klasične načine utrjevanja (prefugiranje, injektiranje, uporaba armiranih ometov ...) so v zadnjih dveh desetletjih začele nadomeščati nove tehnike, ki temeljijo na uporabi kompozitnih polimernih (FRP) oblog. Zanje je značilno, da so hitrejše, čistejše, enostavnejše in cenovno vedno bolj dostopne, hkrati pa ne zahtevajo začasnega umika ljudi iz stavb, saj pri izvedbi ne posegamo v geometrijo nosilnih elementov. Poznamo več načinov aplikacije FRP-materialov, na tem mestu omenimo tri glavne skupine: uporaba FRP-tkanin, ki jih z epoksidno smolo lepimo na zid, oblaganje zidov s kompozitnimi mrežami v kombinaciji z mrežo iz polimernih vlaken in sidri ter uporaba deformabilnih polimerov, s katerimi opečni zid povežemo s kompozitnimi polimeri. Omenjene načine utrjevanja so na primeru opečnih zidov preiskovali Schwegler [Schwegler, 1994], Triantafillou [Triantafillou, 2001] in Gams s sodelavci [Gams, 2014]. Metoda utrjevanja s kompozitnimi mrežami in z vlakni ojačano malto je že bila potrjena na primeru armiranobetonskih (v nadaljevanju AB) konstrukcij [Hollaway, 1999], v primeru zidovja, predvsem zgrajenega iz votlakov, pa njena učinkovitost še ni dokazana v celoti. Z željo po preučevanju takšne tehnike utrjevanja preiskave osnovnega (neutrjenega) pre-izkušanca nismo izvedli do porušitve, temveč smo jo prekinili, ko so se v zidovih pojavile večje, a še popravljive razpoke. V nadaljevanju smo večetažni preizkušanec utrdili s FRP-materiali in ga ponovno preizkusili; tokrat praktično do porušitve. Poleg večetažne-ga preizkušanca smo v osnovnem in utrjenem stanju preizkusili tudi posamezne zidne slope, s čimer smo pridobili možnost ocene ustreznosti zagotovljenih robnih pogojev v cikličnih strižnih preiskavah. Raziskovalna naloga, v kateri nas je zanimalo, kako se tipična večetažna stanovanjska stavba iz 70. let prejšnjega stoletja obnaša pri potresu in kakšna je učinkovitost modernih tehnik njenega utrjevanja oziroma sanacije, je bila v krajši različici že predstavljena na 38. zborovanju gradbenih konstruktorjev Slovenije, na tem mestu pa podajamo razširjeno analizo obravnavane problematike. 75 Petra Triller, Miha Tomaževič, Matija Gams »POTRESNI ODZIV VEČETAŽNIH STRIŽNIH ZIDANIH STEN IN UČINEK UTRJEVANJA S KOMPOZITNIMI OBLOGAMI 2*MATERIALI 2.1 Zidaki Za gradnjo preizkušancev so bili uporabljeni opečni votlaki z nominalnimi dimenzijami 290/190/190 mm (dolžina/širina/višina), ki jih v skladu z Evrokodom 6 (SIST EN 1996-1-1) uvrščamo v skupino 2 (slika 1). Karakteristična tlačna trdnost zidakov, določena skladno s SIST EN 771-1, znaša 15 MPa. Slika 1* Opečni votlak MB 29-19. 2.2 Malta Zidaki so bili med seboj povezani s podaljšano cementno malto, ki je bila zmešana na gradbišču. Sestavine za malto so bile odmerjene v volumskem razmerju cement: apno : pesek = 0,5 : 1 : 8. Količina dodane vode je bila takšna, da je mešanici ustrezal razlez približno 170 mm. Upogibno in tlačno trdnost malte smo določili s preizkušanjem prizem (40/40/160 mm) v skladu s standardom EN 1015-11. Dodatno smo preizkusili tlačno trdnost malte na kockah (70/70/70 mm). Teste mehanskih lastnosti malte smo naredili pri starosti 28 dni in v času cikličnih strižnih preiskav zidovja. Povprečna vrednost tlačne trdnosti malte pri starosti 28 dni na prizmah (fmpizma28) je znašala 2,0 MPa, na kockah (fmkocka28) pa 1,8 MPa. Pri enaki starosti je bila povprečna upogibna trdnost malte na prizmah (fxl28) 0,7 MPa. Trdnostne karakteristike malte so zbrane v preglednici 1. 2.3 Beton in jeklo za AB-plošče Temeljna plošča in etažne plošče so bile armiranobetonske, armirane z armaturnimi mrežami Q503. Beton kvalitete C30/37 je bil izdelan v betonarni in pripeljan na gradbišče. Med betoniranjem so bili vzeti vzorci betona za določitev tlačne trdnosti skladno s standardom SIST EN 12390-3. Povprečna vrednost izmerjene tlačne trdnosti pri starosti 28 dni, določena na kockah s stranico 150 mm, je znašala 40,8 MPa. 2.4 Trdnostne in deformabilnostne lastnosti zidovja Tlačno trdnost zidovja smo določili na treh pre-izkušancih dimenzij dolžina/višina/debelina = 79/119/19 cm skladno s standardom EN 10521. Povprečna tlačna trdnost zidovja je znašala 3,8 MPa. Shema tipičnega preizkušanca in tlačna porušitev sta prikazani na slikah 2 in 3. Odnos med napetostmi in deformacijami, ki ga pridobimo s preiskavo tlačne trdnosti zidov-ja, predstavlja temelj za izvrednotenje modula elastičnosti zidovja. Tega določimo pri 1/3 vrednosti največje izmerjene napetosti v preiskavi in v primeru obravnavanega zidovja v povprečju znaša 4340 MPa. Podrobnejši rezultati preiskav za vse tri vzorce so v preglednici 2. V skladu s standardom SIST EN 1052-3 smo na vzorcih iz treh zidakov določili začetno strižno trdnost zidovja fvo in pa trenjski kot a (slika 4). Omenjeni karakteristiki smo izvrednotili na osnovi rezultatov preiskav, v katerih so bili vzorci obremenjeni s kombinacijo tlačne in strižne obtežbe. Oznaka Trdnostna karakteristika Povprečna starost vzorcev pri preiskavi (dni) Število vzorcev Povprečna vrednost (MPa) Koeficient variacije (%) fm,kocka,28 28 16 1.8 18 fm,prizma, 28 Tlačna trdnost 28 30 2.0 24 fm,kockaJ55 55 58 1.8 20 fm,prizma,55 55 110 2.4 24 fx1,28 Upogibna trdnost 28 15 0.7 21 fx1,55 55 55 0.8 21 Glede na rezultate testov, kjer je bila porušitev strižnega tipa (8 vzorcev), je znašala začetna strižna trdnost zidovja 0,16 MPa, trenjski kot pa 39,5°, pripadajoči karakteristični vrednosti sta bili 0,13 MPa in 33,4°. Rezultati testiranih vzorcev so prikazani na sliki 5. Slika 2* Shema preizkušanca za test tlačne trdnosti zidovja z označenimi merilnimi mesti in vnosom sile (dimenzije so v metrih). Slika 3* Tlačna porušitev preizkušanca. Zid Tlačna trdnost fc (MPa) Elastični modul E (MPa) C1 3,9 4350 C2 4,1 4180 C3 3,4 4500 Povprečna vrednost 3,8 4340 Preglednica !• Tlačna in upogibna trdnost malte. Preglednica 2 • Rezultati tlačnih preiskav zidovja. Gradbeni vestnik • letnik 67 • april 2018 76 Slika 4* Preizkuševališče za test začetne strižne trdnosti zidovja. Slika 5* Rezultati testov začetne strižne trdnosti zidovja. 2.5 Materiali za utrjevanje Za utrjevanje nearmiranega zidovja smo v eksperimentalni študiji uporabili cementno malto, mreže iz steklenih vlaken in sidra iz steklenih vlaken. Slika 6* Mreža iz steklenih vlaken (levo) in sidra Dvosmerne nosilne mreže iz steklenih vlaken (GFRP), zaščitene z alkalno odporno oblogo, imajo okna dimenzij 18/15 mm (slika 6, levo). Natezna trdnost suhih vlaken znaša 2,6 GPa. Pomembna lastnost mrež je visoka natezna odpornost mreže v obeh smereh, ki v vzdolžni smeri znaša 77 kN/m, v prečni smeri pa 76 kN/m. iz steklenih vlaken (desno). Vezivo pri utrjevanju predstavlja (sanacijska) malta, ojačena s steklenimi mikrovlakni. Zanjo je značilna nizka vrednost modula elastičnosti, ki je podoben opeki oziroma slabemu betonu. Njena tlačna trdnost, določena skladno s standardom EN 998-2, znaša 27,1 MPa, modul elastičnosti, izvrednoten na podlagi standarda EN 13412, pa je 8 GPa. Vrednosti tlačne trdnosti malte, ki je bila preizkušena v laboratoriju pri starosti 109 dni (ob preizkušanju večetažnega vzorca), je na kockah oziroma prizmah znašala 25,2 MPa oziroma 24,0 MPa, medtem ko je upogibna trdnost malte znašala 7,6 MPa. Sistem utrjevanja dopolnjujejo sidra iz steklenih vlaken (slika 6, desno), ki predstavljajo povezavo med konstrukcijskim in utrje-valnim sklopom. Uporabljajo se za sidranje sanacijskega materiala v obstoječo konstrukcijo (zidovje, beton). Zanje je značilna majhna specifična teža, visoka trajnost in nezahtevna vgradnja. Sidra so vrvi debeline 10 mm, ki so sestavljene iz številnih tanjših vlaken, objetih z mrežico. Natezna trdnost slednjih znaša 2,5 GPa, modul elastičnosti pa 70 GPa. 3*GEOMETRIJA PREIZKUŠANCEV 3.1 Zidovi Zidovi za ciklične strižne preiskave so bili enakih dimenzij kot medokenski slopi v večetažnem preizkušancu za lažjo primerjavo in so znašale 1,19/0,79/0,19 m (višina/ dolžina/debelina). Zidovi so bili za lažji transport in sidranje v laboratorijska tla zgrajeni na AB-temeljih. Vodoravne in navpične rege so bile zapolnjene z malto debeline približno 1,0 cm. Minimalni preklop med zidaki je znašal 33 % dolžine zidaka. Na vrhu posameznega zidu je bila zgrajena zidna AB-vez, ki je služila enakomerni razporeditvi vertikalne in horizontalne obtežbe na zid. Shema zidu in instrumentacija med preiskavo sta prikazani na sliki 7. Slika 7* Zidni preizkušanec in instrumentacija. 77 ["Petra Triller, Miha Tomaževič, Matija Gams »POTRESNI ODZIV VEČETAŽNIH STRIŽNIH ZIDANIH STEN IN UČINEK UTRJEVANJA S KOMPOZITNIMI OBLOGAMI 3.2 Večetežni model Večetažni model je bil zgrajen na AB-temelju debeline 30 cm, ki je bil pritrjen v toga laboratorijska tla. Sestavljata ga še dve trietažni strižni steni s svetlo etažno višino 2,01 m, ki so ju na obeh koncih z namenom zagotavljanja stabilnosti zu- naj lastne ravnine povezovale štiri prečne stene. Tlorisni dimenziji preizkušanca sta 3,79 in 3,20 m. Debelina vseh zidov znaša 19 cm. Vodoravne in navpične rege debeline 10 mm so bile v celoti zapolnjene z malto. V vsaki od vzdolžnih sten sta bili v posamezni etaži po dve okenski odprtini, vsaka s površino v velikosti 1,1 m2. Horizontalno nosilno konstrukcijo so predstavljale AB-plošče debeline 12 cm, celotna višina zidnega preizkušanca pa je znašala 6,39 m. Shema modela s prikazanimi dimenzijami in instrumentacijo je prikazana na sliki 8. Slika 8* Geometrija in instrumentacija večetažnega preizkušanca. 4*POTEK PREISKAV IN INSTRUMENTACIJA 4.1 Preizkuševališče Preizkuševališče za ciklične strižne preiskave zidov je sestavljeno iz togih laboratorijskih tal, na katera s prednapetimi vijaki togo vpnemo temelj zidu ter iz jeklenega okvirja, ki služi kot podpora za bat za vnos vodoravne obtežbe na zid. Na vrhu zidu sta zidna AB-vez in močan jekleni nosilec, preko katerega vnašamo vodoravno in navpično obtežbo. Vnašamo jo z dvema hidravličnima batoma na obeh koncih jeklenega nosilca, ki sta z jeklenimi palicami sidrana v klet. Shema preizkuše-vališča je na sliki 9. Temelj večetažne konstrukcije je bil togo vpet v laboratorijska tla, preizkušanec pa je bil sezidan ob masivni reakcijski steni, na kateri so bili pritrjeni hidravlični bati za vnos vodoravne obtežbe. Na vrhu večetažnega pre- izkušanca je bila nameščena jeklena okvirna konstrukcija, ki je služila za raznos vertikalne obtežbe. Vertikalno obtežbo na model so povzročali trije hidravlični bati, ki so bili položeni na jekleno konstrukcijo in so bili z jeklenimi palicami sidrani v klet. Preizkuševališče je prikazano na sliki 10. Slika 9* Pogled na preizkuševališče za ciklične strižne preiskave zidnih slopov. Slika 10* Pogled na preizkuševališče za preiskavo trietažnega modela. 4.2 Instrumentacija Med preiskavami smo s kontaktnimi merilniki pomikov (LVDT) opazovali in merili vodoravne in navpične pomike v različnih točkah, s pomočjo optičnega merilnega 3D-sistema GOM Aramis 78 pa smo merili polje pomikov po celotni površini vzdolžnih sten oziroma posameznih zidov. Za optimalno delovanje sistema je bila površina vseh preizkušancev na eni strani prepleskana z naključnim pikčastim kontrastnim vzorcem. Na drugi strani je površina preizkušanca prebarvana belo za lažje pregledovanje in označevanje nastalih razpok. Sile smo merili na vsakem od hidravličnih batov. V primeru večetažnega modela smo kontrolirali tudi zdrs med zidovi in stropnimi ploščami v vsaki etaži na spodnjem in zgornjem stiku ter na obeh strižno obremenjenih stenah. Na etažnih ploščah so bili nameščeni pospeškomeri, s katerimi smo merili lastno nihanje preizkušanca. Za vzbujanje vibracij smo uporabili utež, ki je udarila na zgornjo etažno AB-ploščo. Merilna mesta zidnih slopov in večetažne-ga preizkušanca so shematsko prikazana na slikah 7 in 8. 4.3 Potek preiskav V prvem delu smo najprej opravili ciklične strižne preiskave zidov v njihovem osnovnem (tj. nepoškodovanem oz. neutrjenem) stanju do porušitve. Zatem smo preizkusili utrjene zidove. Tehnika utrjevanja je podrobneje predstavljena v poglavju 5. Trietažni model smo najprej preizkusili v neutrjenem stanju do poškodb, ki bi jih bilo še smiselno sanirati. Zatem smo model utrdili in ga ponovno preizkusili. Tokrat do porušitve. Napetostno stanje zaradi lastne teže, ki smo ga simulirali v preiskavah zidov in modela, je ustrezalo napetostnemu stanju v večetažnih zidanih stavbah, ki so značilne za obdobje pred uvedbo prvih jugoslovanskih potresnih predpisov leta 1964. Ocenjena vrednost vertikalnih napetosti v zidovih spodnje etaže takšne stavbe znaša 0,90 MPa. Obtežba je bila ves čas preiskave konstantna. Delovanje potresa v preiskavah simuliramo z vsiljevanjem vodoravnih pomikov v obliki cikličnega vzorca. Določeno vrednost pomika nanesemo trikrat izmenično v pozitivni in negativni smeri ter postopek ponavljamo z vedno večjimi pomiki vse do konca preizkusa (slika 11). V primeru preizkusa večetažne konstrukcije na nivoju spodnje etažne plošče vsiljujemo pomike, na nivoju zgornjih dveh etažnih plošč pa v batih vnašamo obtežbo s silami tako, da je porazdelitev sil po višini modela linearna oz. trikotna. Pri preiskavah zidov so bili na vrhu zidu ves čas preiskave preprečeni zasuki (ob konstantni vertikalni obtežbi). Program obremenjevanja Slika 11* Shematični prikaz poteka vsiljenih pomikov ciklične strižne preiskave zidu. 5*TEHNIKA UTRJEVANJA Vsi preizkušanci, tako zidovi kot tudi večetaž-na konstrukcija, so bili utrjeni na soroden način. Najprej so bila vgrajena sidra dolžine približno 50 cm. Sidra iz steklenih vlaken so služila trem namenom, in sicer za pritrjevanje kompozitne mreže v AB-temelj oziroma AB-ploščo, za povezovanje oblog med dvema etažama ter za sidranje oblog. Povezava med sidri in oblogo je bila zagotovljena s tem, da so bila sidra razdeljena na več pramen, ki so bila pahljačasto razprostrta v oblogo. Le v primeru sidranja v temeljno ploščo so bila sidra v AB-ploščo prilepljena z epoksidnim lepilom. V naslednjem koraku smo površine, za katere je bila predvidena utrditev, poškropili z vodo in nanje nanesli malto za utrjevanje z debeli- no približno 10 mm. Zatem so bili na zidove položeni trakovi iz steklenih mrež. Načrt postavitve mrež je prikazan v preglednici 3. Kjer je bilo mogoče, smo z mrežami zidove ovili ali pa učinek ovijanja poskusili doseči z dodatnimi sidri. Mreže so bile zatem prekrite z zaključno plastjo malte. Potek utrjevanja zidnih slopov je bil podoben, le da so bila tokrat sidra z epoksidnim lepilom sidrana spodaj v temelj, zgoraj pa v AB-preklado. Potek utrjevanja posameznega zidu je prikazan na sliki 12. Slika 12* a) Vgradnja sider iz steklenih vlaken; b) nanos malte in razprostiranje sidrnih vlaken; c) nanos plasti malte čez vertikalni trak in izvedba objetja zidu; d) zidni preizkušanec v utrjenem stanju. 79 ["Petra Triller, Miha Tomaževič, Matija Gams »POTRESNI ODZIV VEČETAŽNIH STRIŽNIH ZIDANIH STEN IN UČINEK UTRJEVANJA S KOMPOZITNIMI OBLOGAMI Zidni preizkušanec Trietažni preizkušanec o a e p g N O a >u> He U/O ®e U/O K U/O Hmax U/O ®max U/O H LU N 'eu O- (kN) (/) (%) (/) (kN/ mm) (/) (kN) (/) (%) (/) (kN) (%) 3 U 151 1,13 0,05 0,83 150,2 1,35 206 1,45 0,12 1,50 151 0,11 O 134 0,06 111,1 142 0,08 - - 2 U 251 1,13 0,08 0,80 156,1 1,41 344 1,45 0,24 1,60 351 0,23 O 223 0,10 110,9 237 0,15 - - 1 U 300 1,12 0,10 1,00 149,3 1,12 412 1,45 0,60 3,00 301 1,39 O 268 0,10 133,3 285 0,20 - - 8*SKLEPI V prispevku smo raziskovali potresno obnašanje večetažne zidane konstrukcije in učinkovitost protipotresnega utrjevanja takšnih konstrukcij z oblogami iz malte, ki je armirana z mrežicami iz steklenih vlaken (GFRP). V prvem delu smo opravili ciklične strižne preiskave neutrjenih in utrjenih zidov, v nadaljevanju pa smo preizkusili neutrjeni in utrjeni večetažni model v naravni velikosti. Model večetažne konstrukcije smo najprej preiskali do večjih poškodb, zatem smo ga utrdili in ponovno preizkusili praktično vse do njegove porušitve. Način utrditve je temeljil na ovijanju zidov, kjer je bilo to mogoče, oziroma uporabi sider in trakov za zagotavljanje ovijanju podobnega učinka in izboljšanja stika med oblogo in zidom. Poškodbe med preiskavo in rezultati optičnega sistema so pokazali, da je v vseh primerih prevladoval strižni odziv modelov z diagonalnimi razpokami. Drugih pojavov, kot sta vrtenje zidovja ali drobljenje vogalov, nismo opazili. Porušni mehanizem je bil v vseh primerih strižni z diagonalnimi razpokami. Preiskave posameznih zidov kot tudi večetažnega modela so pokazale, da je z utrjevanjem mogoče občutno izboljšati potresno obnašanje zidovja iz modularnih zidakov in šibke malte. V vseh primerih se je maksimalna odpornost preizkušanca z utrjevanjem povečala za približno 50 %, prav tako je bilo opazno znatno izboljšanje defor-macijske kapacitete - mejni pomik se je v vseh primerih potrojil. Obnašanje referenčnih preizkušancev je bilo relativno krhko, medtem ko se je z utrjevanjem bistveno povečala njihova duktilnost. Kljub ovijanju in drugim ukrepom sta bila ključna mehanizma razpadanja utrjenih zidov še vedno razslojevanje in uklon obloge. Da bi preprečili hipen upad odpornosti in togosti v fazi rušenja konstrukcije, je zelo pomembno zasnovati pravilne detajle sidranja in ovijanja, ki povzročijo bolj postopno razslojevanje med oblogo in zidom. To lahko dosežemo z ustrezno izbiro materialov za utrjevanje ter gostote in mest vgradnje sider. 9*ZAHVALA Raziskava je nastala v okviru raziskovalnih financirala Agencija Republike Slovenije za projektov J2-6749 in ARRS-MR-496, ki ju je raziskovalno dejavnost (ARRS). 10'LITERATURA Calvi, G. M., Kingsley, G. R., Magenes, G., Testing masonry structures for seismic assessment, Earthquake spectra 12, 1: 145-162, 1996. Gams, M., Kwiecien, A., Zajqc, B., Tomazevic, M., Seismic strengthening of brick masonry walls with flexible polymer coating, Proceedings of the 9th International Masonry Conference, 7-9 July 2014, Guimaraes, Portugal, 2014. Heerema, P., Shedid, M., El-Dakhakhni, W., Seismic response analysis of a reinforced masonry asymmetric building, Journal of Structural Engineering, 2014. Hollaway, L. C., Leeming, M., Strengthening of reinforced concrete structures, Woodhead Publishing, 1999. Leiva, G. H., Seismic resistance of two-storey masonry walls with openings, PhD Dissertation, University of Texas, Austin, Texas, 1991. Lutman, M. Seismic resistance assessment of heritage masonry buildings in Ljubljana, International Journal of Arhitectural Heritage, 4(3), 198-221, 2010. 84 POTRESNI ODZIV VEČETAŽNIH STRIŽNIH ZIDANIH STEN IN UČINEK UTRJEVANJA S KOMPOZITNIMI OBLOGAMI» Petra Triller, Miha Tomaževič, Matija Gams Paparo, A., Beyer, K., Seismic behaviour of mixed RC URM wall structures: comparison between numerical results and experimental evidence, Viena congress on recent advances in earthquake engineering and structural dynamics, 2013. Mayes, R.L., Clough, R.W., State-of-the-art in seismic shear strength of masonry - an evaluation and review, Berkley, University of California, Earthquake engineering research center, 1975. Schwegler, G., Masonry construction strengthened with fiber composites in seismically endangered zones, Proceedings of the 10th European conference on earthquake engineering, Dunaj, 1994. SIST EN 1015-11:2001. Metode preskušanja zidarskih malt - 11. del: Določevanje upogibne in tlačne trdnosti strjene malte, Ljubljana, Slovenski inštitut za standardizacijo, 2001. SIST EN 1052-1:1999: Metode preskušanja za zidovje - 1. del: Ugotavljanje tlačne trdnosti, Ljubljana, Slovenski inštitut za standardizacijo, 1999. SIST EN 1052-3:2004. Metode preskušanja zidovine - 3. del: Določevanje začetne strižne trdnosti, Ljubljana, Slovenski inštitut za standardizacijo, 2004. SIST EN 12390-3:2009. Preskušanje strjenega betona - 3. del: Tlačna trdnost preskušancev, Ljubljana, Slovenski inštitut za standardizacijo, 2009. SIST EN 13412:2006. Proizvodi in sistemi za zaščito in popravilo betonskih konstrukcij, Preskusne metode, Ugotavljanje modula elastičnosti pri tlačni obremenitvi, Ljubljana, Slovenski inštitut za standardizacijo, 2006. SIST EN 1996-1-1: 2006, Evrokod 6: Projektiranje zidanih konstrukcij - 1. del: Splošna pravila za armirano in nearmirano zidovje, Ljubljana, Slovenski inštitut za standardizacijo, 2006. SIST EN 1998-1: 2005, Evrokod 8, Projektiranje potresnoodpornih konstrukcij - 1. del, Splošna pravila, potresni vplivi in pravila za stavbe, 2005. SIST EN 771-1: 2011+A1:2015, Specifikacija za zidake - 1. del: Opečni zidaki, Ljubljana, Slovenski inštitut za standardizacijo, 2011. Tomaževič, M., Nekaj premislekov o laboratorijskih preiskavah obnašanja zidov in zidanih konstrukcij pri potresni obtežbi, Gradbeni vestnik, 65, 9, 2016. Triantafillou, T. C., Fardis, M. N., Strengthening of historic masonry structures with composite materials, Materials and Structures 30, 486-496, 1997. Van Vliet, M. R. A., TNO report CI-R0171: Shear tests on masonry panels; Literature survey and proposal for experiments. ESECMaSE project, 2004, esecmase.com/doc/deliverables_public/D_6.1_TNO.pdf, pridobljeno 25. 8. 2015. 85