TY - JOUR A1 - Miccoli, Lorenzo A1 - Garofano, A. A1 - Fontana, Patrick A1 - Müller, U. T1 - Experimental testing and finite element modelling of earth block masonry N2 - The current paper focuses on the determination of reliable numerical models of earth block masonry wallettes under different loading conditions. Uniaxial compression and diagonal compression tests were performed. Experimental behaviour was modelled with a non-linear model able to describe the cracking behaviour. The simplified approach based on macro-modelling shows a satisfactory accuracy and low computational costs. The results reproducing the uniaxial compression are in good correspondence with the post-elastic behaviour observed in the experimental campaign. The micro-modelling approach adopted to reproduce the shear behaviour, even with high computational cost, represents a suitable tool to predict the masonry collapse mechanism. KW - Earth block masonry KW - Uniaxial compression test KW - Diagonal compression test KW - Numerical modelling KW - Macro-modelling approach KW - Micro-modelling approach PY - 2015 U6 - https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2015.09.020 SN - 0141-0296 VL - 104 SP - 80 EP - 94 PB - Elsevier CY - Oxford AN - OPUS4-34553 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Miccoli, Lorenzo A1 - Garofano, A. A1 - Fontana, Patrick A1 - Müller, U. ED - Lourenco, P.B. ED - Haseltine, B.A. ED - Vasconcelos, G. T1 - Static behaviour of earth block masonry: experimental testing and finite element modelling N2 - In this paper an extensive research campaign aimed to define the mechanical performance of earth block masonry panels is presented. Uniaxial compression and diagonal compression tests were performed. The test results confirmed the brittle behaviour of earth block masonry under uniaxial compressive load and showed that the failure of earth block masonry under shear load occurs by sliding of the earth blocks along the mortar joints after initial cracking in mortar joints and earth blocks. For diagonal compression test results showed that building technique practice is one of the key factors affecting the structural performances. Experimental behaviour was modelled with a non-linear model capable of describing cracking behaviour. Both micro-modelling and macro-modelling implementing isotropic or orthotropic material laws were used to assess the reliability of different modelling strategies. The model calibration was carried out by sensibility analysis of the input parameters to understand the influence of unit strength on the shear behaviour of masonry. T2 - 9th IMC - International Masonry Conference CY - Guimaraes, Portugal DA - 07.07.2014 KW - Earthen materials KW - Compression test KW - Diagonal compression test KW - Numerical modelling KW - Earth block masonry KW - Uniaxial compression test PY - 2014 SN - 978-972-8692-85-8 SP - Paper ID 1484, 1 EP - 14 AN - OPUS4-31138 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CHAP A1 - Miccoli, Lorenzo A1 - Garofano, A. A1 - Fontana, Patrick A1 - Müller, U. ED - Jäger, W. T1 - Modellierung der mechanischen Eigenschaften von Lehmsteinmauerwerk unter statischer Druck- und Schubbeanspruchung N2 - In diesem Beitrag werden numerische Analysen der mechanischen Eigenschaften von Lehmsteinmauerwerk unter Druck- und Schubbeanspruchung vorgestellt. Ergebnisse von einachsigen Druck- und Schubversuchen an Wandprüfkörpern lieferten dafür grundlegende mechanische Kennwerte im elastischen Bereich und im nichtelastischen Versagenszustand.Die Testergebnisse zeigten, dass verschiedene Vorlasten keinen wesentlichen Einfluss auf die Schubfestigkeit haben. Außerdem bestätigten die Ergebnisse das spröde Verhalten von Lehmsteinmauerwerk unter einachsiger Druckbelastung und es zeigte sich, dass das Versagen des Lehmsteinmauerwerks unter Scherbelastung entlang der Mörtelfugen erfolgt. Die experimentellen Ergebnisse wurden verwendet, um das Verhalten von Lehmsteinmauerwerk durch nichtlineare Finite-Elemente-Methoden auf der Basis von Makro- und Mikro-Modellierungsansätzen zu simulieren. Entsprechendes konstitutives Materialverhalten und Zwängungen, die in den Versuchen durch die Art der Lasteinleitung in Form von Stahlprofilen und Stahlschuhen verursacht wurden, wurde in den Modellen berücksichtigt. Es wurde zuerst ein auf der Grundlage der experimentellen Daten kalibriertes Makro-Modell entwickelt, was zu einer brauchbaren Vorhersage des Versagensverhaltens der Mauerwerksprüfkörper führte. Die simulierten Spannungs-Dehnungs-Kurven, berechnet unter einachsiger Druckbelastung, zeigten eine gute Übereinstimmung mit den Ergebnissen der geprüften Mauerwerkskörper, sowohl im elastischen als auch im nichtelastischen Bereich. Ein vereinfachter Ansatz, basierend auf der Makro-Modellierung und einem homogenisierten Prüfkörper, kann für die Untersuchung größerer Tragsysteme oder ganzer Gebäude angewendet werden, wobei eine zufriedenstellende Genauigkeit bei geringerem Rechenaufwand erreicht wird. Obwohl das globale Spannungs-Dehnungs-Verhalten zufriedenstellend wiedergegeben wurde, ist ein solches nichtlineares isotropes Kontinuumsmodell für Lehmsteinmauerwerk nicht in vollem Umfang geeignet, um das bei den Versuchen beobachtete Rissbild an den Prüfkörpern zu simulieren. Eine detailliertere Analyse des mechanischen Verhaltensdes Mauerwerks wurde mit einem Mikro-Modellierungsansatz durchgeführt. Das Modell, in dem ein Wandabschnitt nicht mehr homogenisiert, sondern in konkrete Stein- und Fugenelemente diskretisiert wird, hat sich insbesondere für das Verhalten von Lehmsteinmauerwerk unter Schubbeanspruchung als geeignet erwiesen. Die Auswertung der Spannungsverteilungen bei der nichtlinearen Analyse lieferte Informationen über die tatsächlichen Mechanismen der Lastübertragung zwischen Steinen und Mörtelfugen. Mit dem Mikro-Modell war es möglich, das nichtlineare Verhalten von Lehmsteinmauerwerk vorherzusagen. Es stellt somit ein geeignetes Werkzeug für die Untersuchung der Versagensmechanismen von Lehmsteinmauerwerk dar. Allerdings sind aufgrund der Komplexität des Modells für die Beschreibung der Stein/Mörtel-Schnittstelle und die hohe Anzahl an erforderlichen mechanischen Parametern umfassendere Untersuchungen notwendig. Die zukünftige Forschung wird sich daher einerseits auf die Verfeinerung der numerischen Modelle und andererseits auf die Simulation komplexer Belastungssituationen und Gebäudekomponenten konzentrieren. KW - Lehmsteinmauerwerk KW - Mechanische Eigenschaften KW - Statische Druck- und Schubbeanspruchung KW - Lehmbau KW - Baustoffe PY - 2017 SN - 978-3-433-03161-2 SP - 195 EP - 208 PB - Ernst & Sohn CY - Berlin AN - OPUS4-39631 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Miccoli, Lorenzo A1 - Silva, R. A. A1 - Garofano, A. A1 - Oliveira, D. V. ED - Papadrakakis, M. ED - Fragiadakis, M. T1 - In-Plane behaviour of earthen materials: A numerical comparison between adobe masonry, rammed earth and cob N2 - The paper presents a comparison between different numerical modelling approaches aiming to simulate the in-plain behaviour of three types of earthen materials, namely adobe masonry, rammed earth and cob. For this purpose, uniaxial and diagonal compression tests were carried out, which allowed determining important mechanical parameters, such as compressive strength, Young’s modulus, Poisson’s ratio, shear strength and shear modulus. Furthermore, the tests allowed assessing the level of non-linear behaviour of the respective stress–strain relationships as well as the failure modes. The experimental results were then used for the calibration of numerical models (based on the finite element method) for simulating the non-linear behaviour of the earth materials under in-plane shear loading. Both macro- and micro-modelling approaches were considered for this purpose. The procedures adopted for model calibration established the reliability of various modelling strategies for the different loading conditions. The simplified Approach based on macromodelling shows a satisfactory accuracy and low computational costs. The results reproducing the uniaxial compression are in good correspondence with the post-elastic behaviour observed in the experimental campaign. The micro-modelling approach adopted to reproduce the shear behaviour, even with higher computational cost, represents a suitable tool to predict the adobe masonry and rammed earth collapse mechanisms. T2 - 6th International Conference on Computational Methods in Structural Dynamics and Earthquake Engineering (COMPDYN 2017) CY - Rhodes, Greece DA - 15.06.2017 KW - Earthen materials KW - Compression behaviour KW - Shear behaviour KW - Digital image corelation KW - Finite element method PY - 2017 SN - 978-618-82844-1-8 VL - 1 SP - 2478 EP - 2504 AN - OPUS4-42579 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -