Effect of Loading Rate on the Flexural Performance of AAC Lintels under Four-Point Bending

Abstract

This study investigates the flexural behavior of autoclaved aerated concrete (AAC) lintels subjected to four-point bending under varying displacement-controlled loading rates. A total of five lintel specimens were tested at loading rates of 2.5, 10, 20, 30, and 40 mm/min. Key structural performance parameters, including maximum load capacity, displacement at peak load, stiffness, maximum deformation, and energy absorption capacity were evaluated based on the load–displacement curves. The results indicate that while the specimens exhibited similar failure patterns and general flexural behavior, the influence of loading rate on mechanical performance was limited. Maximum load values ranged between 14.25 kN and 16.77 kN, with no consistent trend across increasing loading rates. Similarly, stiffness and deformation capacity varied within a narrow range and did not reveal a systematic dependency on the rate of loading. Although some fluctuation was observed in energy dissipation values, no significant correlation could be established. These findings suggest that the flexural response of AAC lintels is not substantially affected by loading rate variations within the examined range. The structural behavior appears to be governed more by intrinsic material characteristics and production consistency than by the speed of loading. This insight is particularly relevant for practical applications, where AAC lintels are exposed to various loading conditions without significant loss in performance.

Keywords

• Masonry
• AAC walls
• Loading rate
• Flexural bending

Yükleme Hızının Dört Noktalı Eğilme Etkisi Altındaki AAC Lentoların Eğilme Performansına Etkisi

Abstract

Bu çalışmada, farklı yer değiştirme kontrollü yükleme hızları altında dört noktadan eğilmeye tabi tutulan otoklavlanmış gaz beton (AAC) lentolarının eğilme özellikleri incelenmiştir. Toplamda beş adet lento deney elemanı, 2,5, 10, 20, 30 ve 40 mm/dakika hızlarında test edilmiştir. Temel yapısal performans parametreleri, maksimum yük kapasitesi, maksimum yükteki yer değiştirme, rijitlik, maksimum deformasyon ve enerji sönümleme kapasitesi gibi unsurlar yük-yer değiştirme eğrilerine dayanarak değerlendirilmiştir. Deney elemanları benzer hasar dağılımı ve genel eğilme davranışı göstermekle birlikte çalışma sonuçları yükleme oranının mekanik performans üzerindeki etkisinin sınırlı olduğunu göstermektedir. Maksimum yük değerleri 14,25 kN ile 16,77 kN arasında değişmiş olup, artan yükleme oranlarında tutarlı bir eğilim görülmemiştir. Benzer bir şekilde, sertlik ve şekil değiştirme kapasitesi dar bir aralıkta kalmış ve yükleme oranı ile arasında düzenli bir ilişki ortaya çıkmamıştır. Enerji dağılım değerlerinde bazı dalgalanmalar gözlemlenmiş olsada, bunlar arasında anlamlı bir ilişki kurulmamıştır. Bu sonuçlar, AAC lentolarının incelenen aralıktaki yükleme hızı değişikliklerinden büyük ölçüde etkilenmediğini ortaya koymaktadır. Yapısal özellik, yükleme hızından çok malzemenin içsel özellikleri ve üretim tutarlılığı tarafından yönlendiriliyor gibi görünmektedir. Bu yorum, AAC lentolarının performansında kayba sebep olmadan çeşitli yükleme durumlarına maruz kalabileceği pratik uygulamalar açısından özellikle önem taşımaktadır.

Keywords

• Yığma
• Gaz beton duvarlar
• Yükleme hızı
• Eğilme

References

1. Abdel-Mooty M, Hendam A, Fahmy E, Abou Zeid M, Haroun M. 2012. Experimental evaluation of lightweight AAC masonry wall prisms with ferrocement layers in compression and flexure. App Mech Mat, 166: 1730-1735.
2. Akkaya ST, Mercimek Ö, Ghoroubi R, Anil Ö, Erbaş Y, Yılmaz T. 2022. Experimental, analytical, and numerical investigation of punching behaviour of two-way RC slab with multiple openings. Struct, 43: 574-593.
3. Artino A, Evola G, Margani G, Marino EM. 2019. Seismic and energy retrofit of apartment buildings through autoclaved aerated concrete (AAC) blocks infill walls. Sustain, 11(14): 3939.
4. Devi NR, Dhir PK, Sarkar P. 2022. Influence of strain rate on the mechanical properties of autoclaved aerated concrete. J Build Eng, 57: 104830.
5. Devi NR, Dhir PK, Sarkar P. 2024. Influence of loading rate on bond shear strength of autoclaved aerated concrete masonry. Constr Build Mater, 416: 135072.
6. Erbaş Y, Mercimek Ö, Anıl Ö, Çelik A, Akkaya ST, Kocaman İ, Gürbüz M. 2024. Design deficiencies, failure modes and recommendations for strengthening in reinforced concrete structures exposed to the February 6, 2023 Kahramanmaraş Earthquakes (Mw 7.7 and Mw 7.6). Nat Hazards: 1-42.
7. Ferretti D, Michelini E. 2021. The effect of density on the delicate balance between structural requirements and environmental issues for AAC blocks: An experimental investigation. Sustain, 13(23): 13186.
8. Kamal MA. 2020. Analysis of autoclaved aerated concrete (AAC) blocks with reference to its potential and sustainability. Build Mat Struct, 7(1): 76-86.

9. Kocaman İ, Mercimek Ö, Gürbüz M, Erbaş Y, Anıl Ö. 2024. The effect of Kahramanmaraş earthquakes on historical Malatya Yeni Mosque. Eng Fail Anal, 161: 108310.
10. Malla S, Dangol P, Gautam D. 202X. Experimental characterization and capacity assessment of GFRP retrofitted AAC block masonry. Eng Fail Anal: 109595.
11. Mercimek Ö. 2023. Experimental and analytical investigation of the effects of anchor types and strip shapes on shear-deficient reinforced concrete beams strengthened with TRM versus FRP. Int J Struct Civ Eng, 21(12): 1927-1950.
12. Mercimek Ö. 2023. Seismic failure modes of masonry structures exposed to Kahramanmaraş earthquakes (Mw 7.7 and 7.6) on February 6, 2023. Eng Fail Anal, 151: 107422.
13. Mercimek Ö, Ghoroubi R, Özdemir A, Anil Ö, Erbaş Y. 2022. Investigation of strengthened low slenderness RC column by using textile reinforced mortar strip under axial load. Eng Struct, 259: 114191.
14. Rafiza AR, Fazlizan A, Thongtha A, Asim N, Noorashikin MS. 2022. The physical and mechanical properties of autoclaved aerated concrete (AAC) with recycled AAC as a partial replacement for sand. Build, 12(1): 60.
15. Raj A, Borsaikia AC, Dixit US. 2020. Evaluation of mechanical properties of autoclaved aerated concrete (AAC) block and its masonry. Inst Eng (India): Ser A, 101: 315-325.
16. Saad AS, Ahmed TA, Radwan AI. 2022. In-plane lateral performance of AAC block walls reinforced with CFPR sheets. Build, 12(10): 1680.
17. Wang B, Wang H, Kang X, Duan L. 2018. Experimental study on autoclaved aerated concrete under uniaxial compression. In: 2018 7th Int Conf Energy Environ Sustain Dev (ICEESD 2018), pp: 779-783.
18. Yılmaz MC, Finner AAE, Mercimek Ö. 2024. Experimental investigation of out-of-plane behaviour of unreinforced masonry panels strengthened with TRM. Struct, 65: 106665.
19. Ytong. 2025. URL: https://ytong.com.tr/ (accessed date: April 18, 2025).