Published July 16, 2021
| Version v1
Publication
Open
In-plane lateral cyclic behaviour of lime-mortar and clay-brick masonry walls in dry and wet conditions
- 1. Imperial College London
- 2. Cairo University
Description
Abstract This paper presents an experimental investigation into the structural and material response of ambient-dry and wet clay-brick/lime-mortar masonry elements. In addition to cyclic tests on four large-scale masonry walls subjected to lateral in-plane displacement and co-existing compressive gravity load, the study also includes complementary tests on square masonry panels under diagonal compression and cylindrical masonry cores in compression. After describing the specimen details, wetting method and testing arrangements, the main results and observations are provided and discussed. The results obtained from full-field digital image correlation measurements enable a detailed assessment of the material shear-compression strength envelope, and permit a direct comparison with the strength characteristics of structural walls. The full load-deformation behaviour of the large-scale walls is also evaluated, including their ductility and failure modes, and compared with the predictions of available assessment models. It is shown that moisture has a notable effect on the main material properties, including the shear and compression strengths, brick–mortar interaction parameters, and the elastic and shear moduli. The extent of the moisture effects is a function of the governing behaviour and material characteristics as well as the interaction between shear and precompression stresses, and can lead to a loss of more than a third of the stiffness and strength. For the large scale wall specimens subjected to lateral loading and co-existing compression, the wet-to-dry reduction was found to be up to 20% and 11% in terms of stiffness and lateral strength, respectively, whilst the ductility ratio diminished by up to 12%. Overall, provided that the key moisture-dependent material properties are appropriately evaluated, it is shown that analytical assessment methods can be reliably adapted for predicting the response, in terms of the lateral stiffness, strength and overall load-deformation, for both dry and wet masonry walls.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
الملخص تقدم هذه الورقة بحثًا تجريبيًا في الاستجابة الهيكلية والمادية لعناصر البناء من الطوب الطيني/الجيري الجاف والرطب. بالإضافة إلى الاختبارات الدورية على أربعة جدران بناء واسعة النطاق تخضع للإزاحة الجانبية داخل الطائرة وحمل الجاذبية الانضغاطية المشترك، تتضمن الدراسة أيضًا اختبارات تكميلية على ألواح البناء المربعة تحت ضغط قطري ونوى البناء الأسطوانية في الضغط. بعد وصف تفاصيل العينة وطريقة الترطيب وترتيبات الاختبار، يتم تقديم النتائج والملاحظات الرئيسية ومناقشتها. تتيح النتائج التي تم الحصول عليها من قياسات ارتباط الصورة الرقمية كاملة المجال إجراء تقييم مفصل لمغلف مقاومة انضغاط القص المادي، وتسمح بمقارنة مباشرة مع خصائص قوة الجدران الهيكلية. كما يتم تقييم سلوك تشوه الحمل الكامل للجدران واسعة النطاق، بما في ذلك أوضاع ليونة وفشلها، ومقارنتها بتنبؤات نماذج التقييم المتاحة. يتضح أن الرطوبة لها تأثير ملحوظ على خصائص المادة الرئيسية، بما في ذلك قوة القص والانضغاط، ومعلمات تفاعل الطوب والملاط، ومعاملات المرونة والقص. إن مدى تأثيرات الرطوبة هو دالة للسلوك الحاكم والخصائص المادية وكذلك التفاعل بين إجهادات القص والضغط المسبق، ويمكن أن يؤدي إلى فقدان أكثر من ثلث الصلابة والقوة. بالنسبة لعينات الجدران واسعة النطاق المعرضة للتحميل الجانبي والضغط المشترك، وجد أن الانخفاض من الرطب إلى الجاف يصل إلى 20 ٪ و 11 ٪ من حيث الصلابة والقوة الجانبية، على التوالي، في حين انخفضت نسبة الليونة بنسبة تصل إلى 12 ٪. بشكل عام، شريطة أن يتم تقييم خصائص المواد الرئيسية المعتمدة على الرطوبة بشكل مناسب، يتضح أنه يمكن تكييف طرق التقييم التحليلي بشكل موثوق للتنبؤ بالاستجابة، من حيث الصلابة الجانبية والقوة والتشوه الكلي للحمل، لكل من جدران البناء الجافة والرطبة.Translated Description (French)
Résumé Cet article présente une étude expérimentale sur la réponse structurelle et matérielle des éléments de maçonnerie en brique d'argile/mortier de chaux secs et humides. En plus des essais cycliques sur quatre murs de maçonnerie à grande échelle soumis à un déplacement latéral dans le plan et à une charge de gravité de compression coexistante, l'étude comprend également des essais complémentaires sur des panneaux de maçonnerie carrés sous compression diagonale et des noyaux de maçonnerie cylindriques en compression. Après avoir décrit les détails de l'échantillon, la méthode de mouillage et les dispositions de test, les principaux résultats et observations sont fournis et discutés. Les résultats obtenus à partir des mesures de corrélation d'image numérique plein champ permettent une évaluation détaillée de l'enveloppe de résistance au cisaillement-compression du matériau, et permettent une comparaison directe avec les caractéristiques de résistance des murs structurels. Le comportement pleine charge-déformation des murs à grande échelle est également évalué, y compris leur ductilité et leurs modes de défaillance, et comparé aux prédictions des modèles d'évaluation disponibles. Il est démontré que l'humidité a un effet notable sur les principales propriétés du matériau, y compris les résistances au cisaillement et à la compression, les paramètres d'interaction brique-mortier et les modules d'élasticité et de cisaillement. L'étendue des effets de l'humidité est fonction du comportement directeur et des caractéristiques du matériau ainsi que de l'interaction entre les contraintes de cisaillement et de précompression, et peut entraîner une perte de plus d'un tiers de la rigidité et de la résistance. Pour les échantillons de paroi à grande échelle soumis à une charge latérale et à une compression coexistante, la réduction humide-sèche s'est avérée être jusqu'à 20 % et 11 % en termes de rigidité et de résistance latérale, respectivement, tandis que le rapport de ductilité a diminué jusqu'à 12 %. Dans l'ensemble, à condition que les propriétés clés du matériau dépendant de l'humidité soient évaluées de manière appropriée, il est montré que les méthodes d'évaluation analytique peuvent être adaptées de manière fiable pour prédire la réponse, en termes de rigidité latérale, de résistance et de déformation globale de la charge, pour les murs de maçonnerie secs et humides.Translated Description (Spanish)
Resumen Este artículo presenta una investigación experimental sobre la respuesta estructural y material de los elementos de mampostería de ladrillo de arcilla/mortero de cal húmedos y secos al ambiente. Además de las pruebas cíclicas en cuatro muros de mampostería a gran escala sometidos a desplazamiento lateral en el plano y carga de gravedad compresiva coexistente, el estudio también incluye pruebas complementarias en paneles cuadrados de mampostería bajo compresión diagonal y núcleos cilíndricos de mampostería en compresión. Después de describir los detalles de la muestra, el método de humectación y las disposiciones de prueba, se proporcionan y discuten los principales resultados y observaciones. Los resultados obtenidos de las mediciones de correlación de imágenes digitales de campo completo permiten una evaluación detallada de la envolvente de resistencia al cizallamiento-compresión del material y permiten una comparación directa con las características de resistencia de las paredes estructurales. También se evalúa el comportamiento de deformación a plena carga de las paredes a gran escala, incluidos sus modos de ductilidad y falla, y se compara con las predicciones de los modelos de evaluación disponibles. Se demuestra que la humedad tiene un efecto notable en las principales propiedades del material, incluidas las resistencias al corte y a la compresión, los parámetros de interacción ladrillo-mortero y los módulos elástico y de corte. El alcance de los efectos de la humedad es una función del comportamiento gobernante y las características del material, así como la interacción entre las tensiones de cizallamiento y precompresión, y puede conducir a una pérdida de más de un tercio de la rigidez y la resistencia. Para las muestras de pared a gran escala sometidas a carga lateral y compresión coexistente, se encontró que la reducción de húmedo a seco era de hasta el 20% y el 11% en términos de rigidez y resistencia lateral, respectivamente, mientras que la relación de ductilidad disminuyó hasta en un 12%. En general, siempre que las propiedades clave del material dependientes de la humedad se evalúen adecuadamente, se demuestra que los métodos de evaluación analítica se pueden adaptar de manera confiable para predecir la respuesta, en términos de rigidez lateral, resistencia y deformación de carga general, tanto para paredes de mampostería secas como húmedas.Files
s10518-021-01170-5.pdf.pdf
Files
(3.7 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:86b75a88860c4106420fe2effc8d5e2d
|
3.7 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- السلوك الدوري الجانبي داخل المستوى لجدران البناء المصنوعة من الجير والطوب الطيني في الظروف الجافة والرطبة
- Translated title (French)
- Comportement cyclique latéral dans le plan des murs de maçonnerie en mortier de chaux et en brique argileuse dans des conditions sèches et humides
- Translated title (Spanish)
- Comportamiento cíclico lateral en el plano de paredes de mampostería de cal-mortero y ladrillo de arcilla en condiciones secas y húmedas
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3195102524
- DOI
- 10.1007/s10518-021-01170-5
References
- https://openalex.org/W1001864956
- https://openalex.org/W1597770886
- https://openalex.org/W1887196747
- https://openalex.org/W1906379623
- https://openalex.org/W1977489214
- https://openalex.org/W1982599693
- https://openalex.org/W1984170095
- https://openalex.org/W1986402617
- https://openalex.org/W1986706802
- https://openalex.org/W1995408081
- https://openalex.org/W1998843909
- https://openalex.org/W2001587216
- https://openalex.org/W2001944938
- https://openalex.org/W2005156501
- https://openalex.org/W2005559826
- https://openalex.org/W2010852069
- https://openalex.org/W2012089564
- https://openalex.org/W2019944433
- https://openalex.org/W2020368732
- https://openalex.org/W2023369710
- https://openalex.org/W2031485154
- https://openalex.org/W2036433437
- https://openalex.org/W2039779549
- https://openalex.org/W2040143128
- https://openalex.org/W2046746694
- https://openalex.org/W2058048593
- https://openalex.org/W2061314421
- https://openalex.org/W2067305454
- https://openalex.org/W2075245552
- https://openalex.org/W2077976006
- https://openalex.org/W2085732842
- https://openalex.org/W2085953752
- https://openalex.org/W2089312118
- https://openalex.org/W2089331090
- https://openalex.org/W2093800304
- https://openalex.org/W2100273416
- https://openalex.org/W2115494937
- https://openalex.org/W2133604822
- https://openalex.org/W2138826983
- https://openalex.org/W2145482971
- https://openalex.org/W2202746825
- https://openalex.org/W2504747367
- https://openalex.org/W2558792271
- https://openalex.org/W2562846962
- https://openalex.org/W2580479480
- https://openalex.org/W2589138121
- https://openalex.org/W2613250531
- https://openalex.org/W2734787317
- https://openalex.org/W2736416932
- https://openalex.org/W2794070340
- https://openalex.org/W2811203570
- https://openalex.org/W2906229122
- https://openalex.org/W2937443825
- https://openalex.org/W2953024480
- https://openalex.org/W3000664921
- https://openalex.org/W3031802573
- https://openalex.org/W3081924918
- https://openalex.org/W3127425864
- https://openalex.org/W3189224422
- https://openalex.org/W562508712