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Strength and deformability of hollow concrete blocks: correlation of block and cylindrical sample test results

Resistência e deformabilidade de blocos vazados de concreto: correlação entre os resultados experimentais de blocos e corpos-de-prova cilíndricos

Abstracts

This paper deals with correlations among mechanical properties of hollow blocks and those of concrete used to make them. Concrete hollow blocks and test samples were moulded with plastic consistency concrete, to assure the same material in all cases, in three diferente levels of strength (nominally 10 N/mm², 20 N/mm² and 30 N/mm²). The mechanical properties and structural behaviour in axial compression and tension tests were determined by standard tests in blocks and cylinders. Stress and strain analyses were made based on concrete’s modulus of elasticity obtained in the sample tests as well as on measured strain in the blocks’ face-shells and webs. A peculiar stress-strain analysis, based on the superposition of effects, provided an estimation of the block load capacity based on its deformations. In addition, a tentative method to preview the block deformability from the concrete mechanical properties is described and tested. This analysis is a part of a broader research that aims to support a detailed structural analysis of blocks, prisms and masonry constructions.

structural masonry; concrete block; mechanical properties; strength; deformability


Este trabalho trata das correlações entre as propriedades mecânicas de blocos vazados e do concreto que o constitui. Foram moldados blocos vazados e corpos-de-prova com concreto de consistência plástica para que fosse garantido o mesmo material em todos os casos, para três diferentes níveis de resistência (10 N/mm², 20 N/mm² e 30 N/mm²). As propriedades mecânicas e o comportamento estrutural sob compressão axial e tração foram obtidos por meio de ensaios padronizados com blocos e corpos-de-prova. Uma análise de tensões e deformações foi realizada com base no módulo de elasticidade do concreto obtido no ensaio com corpo-de-prova e também por meio da medição da deformação nas paredes longitudinais e septos transversais dos blocos. Uma análise peculiar sobre a relação tensão-deformação, baseada na superposição dos efeitos, permitiu a previsão da capacidade de carga do bloco a partir dos valores de suas deformações. Além disso, um método de previsão da deformabilidade do bloco a partir das propriedades mecânicas do concreto e descrito e avaliado. Este estudo é parte de uma pesquisa mais ampla que objetiva estudar detalhadamente do comportamento estrutural de blocos, prismas e paredes.

alvenaria estrutural; bloco de concreto; propriedades mechanicas; resistência; deformabilidade


Strength and deformability of hollow concrete blocks: correlation of block and cylindrical sample test results

Resistência e deformabilidade de blocos vazados de concreto: correlação entre os resultados experimentais de blocos e corpos-de-prova cilíndricos

C. S. Barbosa I ; J.b . Hanai I I

IPh.D. Student, School of Engineering at Sao Carlos, Department of Structural Engineering, University of Sao Paulo, claudiusbarbosa@yahoo.com.br . Av. do Trabalhador Sao Carlense, 400, 13566-590 Sao Carlos, Brazil

IIProfessor, School of Engineering at Sao Carlos, Department of Structural Engineering, University of Sao Paulo, jbhanai@sc.usp.br . Av. do Trabalhador Sao Carlense, 400, 13566-590 Sao Carlos, Brazil

ABSTRACT

This paper deals with correlations among mechanical properties of hollow blocks and those of concrete used to make them. Concrete hollow blocks and test samples were moulded with plastic consistency concrete, to assure the same material in all cases, in three diferente levels of strength (nominally 10 N/mm², 20 N/mm² and 30 N/mm²). The mechanical properties and structural behaviour in axial compression and tension tests were determined by standard tests in blocks and cylinders. Stress and strain analyses were made based on concrete’s modulus of elasticity obtained in the sample tests as well as on measured strain in the blocks’ face-shells and webs. A peculiar stress-strain analysis, based on the superposition of effects, provided an estimation of the block load capacity based on its deformations. In addition, a tentative method to preview the block deformability from the concrete mechanical properties is described and tested. This analysis is a part of a broader research that aims to support a detailed structural analysis of blocks, prisms and masonry constructions.

Keywords: structural masonry, concrete block, mechanical properties, strength, deformability.

RESUMO

Este trabalho trata das correlações entre as propriedades mecânicas de blocos vazados e do concreto que o constitui. Foram moldados blocos vazados e corpos-de-prova com concreto de consistência plástica para que fosse garantido o mesmo material em todos os casos, para três diferentes níveis de resistência (10 N/mm², 20 N/mm² e 30 N/mm²). As propriedades mecânicas e o comportamento estrutural sob compressão axial e tração foram obtidos por meio de ensaios padronizados com blocos e corpos-de-prova. Uma análise de tensões e deformações foi realizada com base no módulo de elasticidade do concreto obtido no ensaio com corpo-de-prova e também por meio da medição da deformação nas paredes longitudinais e septos transversais dos blocos. Uma análise peculiar sobre a relação tensão-deformação, baseada na superposição dos efeitos, permitiu a previsão da capacidade de carga do bloco a partir dos valores de suas deformações. Além disso, um método de previsão da deformabilidade do bloco a partir das propriedades mecânicas do concreto e descrito e avaliado. Este estudo é parte de uma pesquisa mais ampla que objetiva estudar detalhadamente do comportamento estrutural de blocos, prismas e paredes.

Palavras-chave: alvenaria estrutural, bloco de concreto, propriedades mechanicas, resistência, deformabilidade.

Texto completo disponivel apenas em PDF.

Full text avaliable only in PDF.

Received 06/06/2007

Accepted 16/01/2009

Available Online 03/04/2009

  • [01] GOMES, I.R.. Numerical simulation of mansonry prisms under compression using Finite Element Methods with interface elements. 160p. PhD Thesis - Federal University of Santa Catarina, Florianópolis, 2001. (in Portuguese).
  • [02] BERTO, L.; SAETTA, A., SCOTTA, R.; VITALIANI, R.. Failure mechanism of masonry prism loaded in axial compression: computational aspects. Materials and Structures, 38, p.249-56. mar, 2005.
  • [03] DROBIEC, L. FEM micro model of masonry. In: INTERNATIONAL CONFERENCE AMCM, 5., 2005, Gliwice, Poland. Proceedings.
  • [04] KÖKSAL H.O., KARAKOÇ C., YILDIRIM H. Compression behavior and failure mechanisms of concrete masonry prisms. Journal of Materials in Civil Engineering, 17(1), pp. 107-15.
  • [05] HENDRY, A.W. Structural Masonry. 2.ed. Hong Kong: Macmillan Press Ltd, 1998.
  • [06] MARZAHN, G.A. Extended investigation of mechanical properties of masonry units. In: NORTH AMERICAN MASONRY CONFERENCE, 9., 2003, Clemson, South Carolina. Proceedings. p.813-24, 2003.
  • [07] PINA-HENRIQUES, J.L. Masonry under Compression: Failure Analysis and Long-Term Effects. 186p. PhD Thesis - University of Minho, Guimaraes, 2005.
  • [08] HAMID, A.A., CHUKWUNENYE, A.O. Compression behaviour of concrete masonry prisms. Journal of Structural Engineering, 112, (3), p.605-13, mar, 1986.
  • [09] BECICA, I.J., HARRIS, H.G. Behavior of hollow concrete masonry prisms under axial load and bending. The Masonry Society Journal, 2, (2), p.T1- T26, jan-jun, 1983.
  • [10] HAWK, S.W., McLEAN, D.I., YOUNG, T.C. Compressive behavior of insulated concrete masonryprisms. The Masonry Society Journal, 15, (2), p.53-60, dec, 1997.
  • [11] GANZERLI, S. et al. Compression strength testing for nonstandard concrete masonry units. In: NORTH AMERICAN MASONRY CONFERENCE, 9., 2003, Clemson, South Carolina. Proceedings. p.60-71, 2003.
  • [12] FRASSON JUNIOR, A.F. Methodology for portion and manufacturing process control of concrete blocks for structural masonry. 146p. M.Sc. Thesis - Federal University of Santa Catarina, Florianopolis, 2000. (in Portuguese).
  • [13] BARBOSA, C.S. Strength and deformability of concrete hollow blocks and their correlation to mechanical properties of the constituent material. 153p. M.Sc. Thesis - School of Engineering of Sao Carlos, University of Sao Paulo, Sao Carlos, 2004. (in Portuguese).
  • [14] ATKINSON, R.H. Effect of loading platen thickness on masonry unit and prism strengths. The Masonry Society Journal, Boulder, 10, (1), p.86-94, aug, 1991.
  • [15] BRAZILIAN ASSOCIATION OF TECHNICAL CODES. NBR 7184: Hollow concrete blocks for masonry - Evaluation of compressive strength. Rio de Janeiro, 1982.

Publication Dates

  • Publication in this collection
    18 Sept 2014
  • Date of issue
    Mar 2009

History

  • Accepted
    16 Jan 2009
  • Received
    06 June 2007
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