Charakterisierung und Modellierung der mechanischen Eigenschaften von Lehmsteinmauerwerk - Mechanical Characterization and Modelling of Earth Block Masonry

Das Wissen über die Materialeigenschaften und die Versagensmechanismen bei Lehmbaustoffen ist begrenzt und lückenhaft. Im Rahmen des EU-Projekts NIKER (www.niker.eu) wurden deshalb die mechanischen Eigenschaften von Bauteilen aus Lehm unter statischer Druck- und Schubbeanspruchung bestimmt. Ziel der Untersuchungen war es, grundlegende Daten zum Verformungs- und Versagensverhalten von Lehmbauteilen zu erhalten und dieses mit einem numerischen Modell zu beschreiben. Die Versuchsergebnisse belegten das spröde Verhalten von Lehmsteinmauerwerk bei uniaxialer Druckbelastung und zeigten, dass das Versagen von Lehmsteinmauerwerk infolge Schubbelastung nach Erstrissbildung in Mörtelfugen und Lehmsteinen durch Gleiten der Lehmsteine entlang der Mörtelfugen erfolgt. Die numerische Makromodellierung erbrachte zwar befriedigende Resultate hinsichtlich des Spannungs-Dehnungs-Verhaltens, jedoch konnte bei der simulierten Rissbildung keine Übereinstimmung mit den in den Versuchen beobachteten Rissbildern erzielt werden. Bei Lehmsteinmauerwerk ist also eine wesentlich aufwendigere Mikromodellierung notwendig, um das Versagensverhalten korrekt beschreiben zu können.

Knowledge of the material properties and failure mechanisms of earthen materials is limited and scattered. Within the framework of the NIKER project (www.niker.eu) funded by EC, the mechanical properties of earthen material elements were therefore determined under static compression and shear loads. The aim was to obtain fundamental data on deformation behaviour and failure mechanisms of earthen material structural elements and to describe them by means of a numerical model. The test results confirmed the brittle behaviour of earth block masonry under monoaxial 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 block. Numerical macro modelling showed satisfying results with regard to stress-strain behaviour, but the simulated crack pattern was not consistent with experimental observations. In the case of earth block masonry, it is thus necessary to use micro modelling approaches in order to correctly predict the failure process at local level.