+ All Categories
Home > Documents > INTERNATIONAL JOURNAL OF CIVIL AND STRUCTURAL ENGINEERING ... · PDF fileINTERNATIONAL JOURNAL...

INTERNATIONAL JOURNAL OF CIVIL AND STRUCTURAL ENGINEERING ... · PDF fileINTERNATIONAL JOURNAL...

Date post: 16-Feb-2018
Category:
Upload: lamcong
View: 215 times
Download: 1 times
Share this document with a friend
12
INTERNATIONAL JOURNAL OF CIVIL AND STRUCTURAL ENGINEERING Volume 1, No 3, 2010 © Copyright 2010 All rights reserved Integrated Publishing services Research article ISSN 0976 – 4399 497 MomentCurvature Characteristics of ordinary grade Fly Ash Concrete beams Dakshina Murthy 1 , Sudheer Reddy 2 1 – Professor, Faculty of Civil Engineering, Kakatiya Institute of Technology and Science, Warangal – 506 015, Andhra Pradesh, India 2 Professor, Faculty of Civil Engineering, Kakatiya Institute of Technology and Science, Warangal – 506 015, Andhra Pradesh, India [email protected] ABSTRACT The characteristic equations of the stressstrain curve for fly ash concrete (ordinary grade – M30Grade) are used to study the MØ characteristics of beam sections. The theoretical procedure has been validated by conducting an experimental investigation on under reinforced fly ash concrete beams. The correlation between experimental and analytical values of moments and curvatures arrived at based on the above procedure is found to be good. The cement was replaced by10, 20, 30 and 40% fly ash obtained from near by thermal power station. Keywords: Ordinary Grade Concrete, Moment, Curvature, effective depth. 1. Introduction The concrete industry is responsible for the economic and safe disposal of millions of tons of industrial byproducts such as fly ash and slag. Due to their highly pozzolanic and cementitious properties, fly ash and slag can be used in large amounts as cement replacement materials in concrete. It is obvious that large scale cement replacement in concrete with these industrial byproducts will be highly advantageous from the stand point of cost economy, energy efficiency, durability and overall ecological profile of concrete. The small size and the essentially spherical form of low calcium fly ashes particles influences the rheological properties of cement pastes, causing a reduction in the water required or an increase in workability compared with that of an equivalent paste without fly ash. Fly ash differs from other pozzolona which usually increase the water requirement of concrete mixtures. A complete stressstrain curve is needed for the analysis and rational design of concrete structures. The structures built in severe environment need durable concrete because of huge amount of construction expenses and difficulty in concrete repairs. A stress strain curve is a graph derived from measuring load vs strain for a sample of a material. In concrete the rate of increase of stress is less than that of increase in strain because of the formation of micro cracks, between the interfaces of the aggregate and the cement paste. The stress strain behavior of concrete is a prime parameter in designing, prediction of flexural behavior and estimating the toughness of concrete. The present work was taken up to study the rotational capacity of reinforced concrete sections and fly ash concrete sections. Due to large construction activity all over the world, the scarcity of the construction materials is becoming an obstruction for the expansion. With a
Transcript
Page 1: INTERNATIONAL JOURNAL OF CIVIL AND STRUCTURAL ENGINEERING ... · PDF fileINTERNATIONAL JOURNAL OF CIVIL AND STRUCTURAL ENGINEERING Volume 1 ... an experimental investigation ... concrete

INTERNATIONAL JOURNAL OF CIVIL AND STRUCTURAL ENGINEERING Volume 1, No 3, 2010 

© Copyright 2010 All rights reserved Integrated Publishing services Research article  ISSN   0976 – 4399 

497 

Moment­Curvature Characteristics of ordinary grade Fly Ash Concrete beams 

Dakshina Murthy 1 , Sudheer Reddy 2 1 – Professor, Faculty of Civil Engineering, Kakatiya Institute of Technology and Science, 

Warangal – 506 015, Andhra Pradesh, India 2­ Professor, Faculty of Civil Engineering, Kakatiya Institute of Technology and Science, 

Warangal – 506 015, Andhra Pradesh, India [email protected] 

ABSTRACT 

The characteristic equations of  the  stress­strain curve for fly ash concrete (ordinary grade – M30Grade)  are  used  to  study  the  M­Ø  characteristics  of  beam  sections.  The  theoretical procedure  has  been  validated  by  conducting  an  experimental  investigation  on  under reinforced  fly  ash  concrete  beams.  The  correlation  between  experimental  and  analytical values  of moments  and  curvatures  arrived  at  based  on  the  above  procedure  is  found  to  be good. The cement was replaced by10, 20, 30 and 40% fly ash obtained from near   by thermal power station. 

Keywords:  Ordinary Grade Concrete, Moment, Curvature, effective depth. 

1. Introduction 

The concrete industry is responsible for the economic and safe disposal of millions of tons of industrial  by­products  such  as  fly  ash  and  slag.  Due  to  their  highly  pozzolanic  and cementitious properties, fly ash and slag can be used in large amounts as cement replacement materials in concrete. It is obvious that large scale cement replacement in concrete with these industrial  by­products  will  be  highly  advantageous  from  the  stand  point  of  cost  economy, energy efficiency, durability and overall ecological profile of concrete. 

The small size and the essentially spherical form of low calcium fly ashes particles influences the  rheological properties of cement pastes,  causing a  reduction  in  the water  required or an increase  in workability  compared with  that  of  an  equivalent paste without  fly  ash. Fly  ash differs  from  other  pozzolona  which  usually  increase  the  water  requirement  of  concrete mixtures.  A  complete  stress­strain  curve  is  needed  for  the  analysis  and  rational  design  of concrete structures. The structures built in severe environment need durable concrete because of huge amount of construction expenses and difficulty in concrete repairs. 

A  stress  ­  strain  curve  is  a  graph  derived  from measuring  load  vs  strain  for  a  sample  of  a material. In concrete the rate of increase of stress is less than that of increase in strain because of  the  formation  of  micro  cracks,  between  the  interfaces  of  the  aggregate  and  the  cement paste. The stress ­ strain behavior of concrete is a prime parameter in designing, prediction of flexural behavior and estimating the toughness of concrete. 

The present work was taken up to study the rotational capacity of reinforced concrete sections and  fly  ash  concrete  sections.  Due  to  large  construction  activity  all  over  the  world,  the scarcity of  the construction materials  is becoming an obstruction  for  the expansion. With  a

Page 2: INTERNATIONAL JOURNAL OF CIVIL AND STRUCTURAL ENGINEERING ... · PDF fileINTERNATIONAL JOURNAL OF CIVIL AND STRUCTURAL ENGINEERING Volume 1 ... an experimental investigation ... concrete

INTERNATIONAL JOURNAL OF CIVIL AND STRUCTURAL ENGINEERING Volume 1, No 3, 2010 

© Copyright 2010 All rights reserved Integrated Publishing services Research article  ISSN   0976 – 4399 

498 

view  to  utilize  the  mineral  by­  products  like  fly­ash,  to  study  its  (behavioral)  capacity  in redistributing the moments and minimize cement content, An experimental investigation was carried on beams of under reinforced sections. 

2. Models for Stress­Strain Curves 

Many researchers developed various models for the prediction of stress­strain behavior of concrete. Some of the models are given below. 

2.1 Desayi and Krishnan’s model 

For Normal strength concrete, the stress­strain relationship is given by 

2 Bx 1 Ax f

+ = 

Where f  = The Normalized stress (Stress/ultimate stress) X =  Normalized strain(strain/Strain at ultimate stress) 

A, B are the constants and they can be find out by using boundary conditions. This model is valid only up to ascending branch of stress­strain curve. 

2.2 Saenz Model 

With reference  to Desayi’s model, Saenz proposed a model by taking  into account both the ascending and descending portions of the stress­strain curve. This model is in the form of 

Where  fo) / (f y =  and

0 x ε

ε 

fo  = Ultimate stress and  Єo  = strain at ultimate stress. 

2.3 Hognested’s Model 

For Normal strength concrete up to ascending portion, the stress­strain model is 

fc = fc’ {2 (Є / Єo) – (Є / Єo) ²} 

fc’  = compressive strength Єo  = strain at peak stress.= 0.0078 (  fc’  ) ¼ 

2.4 Wang et.al. Model 

2 Cx Bx 1 Ax Y

+ + =

Page 3: INTERNATIONAL JOURNAL OF CIVIL AND STRUCTURAL ENGINEERING ... · PDF fileINTERNATIONAL JOURNAL OF CIVIL AND STRUCTURAL ENGINEERING Volume 1 ... an experimental investigation ... concrete

INTERNATIONAL JOURNAL OF CIVIL AND STRUCTURAL ENGINEERING Volume 1, No 3, 2010 

© Copyright 2010 All rights reserved Integrated Publishing services Research article  ISSN   0976 – 4399 

499 

The model used by Wang et.al. is in the form of 

2 ' 

( / ) ( / ) 1 ( / ) ( / ) 

o o c c 

o o 

A B f f C D ε ε ε ε

ε ε ε ε

+ = + +  

However instead of using one set of the coefficients A, B, C, and D to generate the complete curve, Wang et.al, used two sets of coefficients – one for the ascending branch and the other to  the  descending  branch,  the  respective  coefficients  being  obtained  from  the  relevant boundary conditions assigned to each part of the curve. 

3. Experimental Investigation 

In  this phase of  investigation the cylindrical specimen moulds of size 150mm dia x 300mm length were  selected  (M30 Grade  of  concrete). The  proportions  for  the mix  are  1:1.42:3.9 with a W/C ratio of 0.46. The Cement content for one cubic meter of concrete was 380 kgs. First the moulds were cleaned with kerosene, the inner surface of the moulds were lubricated with grease. The concrete was filled in the moulds in  layers. To achieve full compaction 25 mm needle vibrator was used. The moulds were de­moulded after 24 hours of casting. A two lettered designation  is  given  to  the  specimens.  PL, Letters  represent  the  ordinary  grades of concrete. The third letter indicates % of fly ash added. For ex: PH0 indicates ordinary grade concrete  with  0%  fly  ash.  The  designation  of  the  specimen was  done with  indelible  water proof ink. The de mould specimens were kept under water for curing purpose. After curing for a period of 28 days the specimens are removed from the water and kept under shade. The cured specimens were capped with plaster of paris to provide smooth loading surface, as the casting and testing has to be done on the same face. The capping was done with the help of glass a plate and spirit level. The excess paste on the sides was removed using a cutting edge. 

4. Testing Procedure 

The  capped  specimen was  attached with  fabricated  compressometer with  three  dial  gauges and was placed on the movable cross head of the Tinus Olsen Testing machine and centered correctly.  Strain rate control was adopted to get the complete stress­strain diagram including the post ultimate descending portion. The dial gauges having a least count of 0.002mm were used. The average of the three dial reading was taken. 

A  uniform  movement  was  achieved  by  adjusting  the  inlet  valve  of  the  testing  machine, throughout the period of testing with the help of control dial gauge attached to the cross head of the testing machine and the stopwatch. For the satisfactory recording of strains the cross­ head movement of 1mm per minute was suggested by the previous investigators. The stress­ strain curves for conventional fly ash concretes were developed by the author in the form 

2 Bx 1 Ax f

+ = 

Where f  = The Normalized stress (Stress/ultimate stress)

Page 4: INTERNATIONAL JOURNAL OF CIVIL AND STRUCTURAL ENGINEERING ... · PDF fileINTERNATIONAL JOURNAL OF CIVIL AND STRUCTURAL ENGINEERING Volume 1 ... an experimental investigation ... concrete

INTERNATIONAL JOURNAL OF CIVIL AND STRUCTURAL ENGINEERING Volume 1, No 3, 2010 

© Copyright 2010 All rights reserved Integrated Publishing services Research article  ISSN   0976 – 4399 

500 

X = Normalized strain(strain/Strain at ultimate stress) The stress –strain curves are shown in figures 1. to 5. for various fly ash percentage replacements. The values of the constants were derived using boundary conditions. A, B and A′, B′ values for various % of fly ash are Tabulated in Table 1.The area under the stress – strain curves were calculated and are tabulated in Table 1. 

5. Development of M­Ø Diagrams for Beam Sections 

In order to generate the M­Φ diagram for any  cross  section , it can be seen that for any concrete strain ( Єu), in the extreme  fibre : 

Cc  =  fa.b(n.d) 

Where ∫

=

ε

ε ε  0 

1  d f f a

=

ε

ε ε ε  0 

d f nd b M c 

The corresponding curvature can be obtained by Ø = ( Єc  / nd ) 

The evaluation of integrals

∫ c 

d f ε

ε 0 

leads to the expressions :­ 

Cc  =  fa.b(n.d )

=

ε

ε ε  0 

1  d f f c 

a

( ) ∫ +

ck 

c a  B 

d f f

ε

ε ε

ε ε ε

ε  0 2 2 

/ 1 

A 1

( ) ( ) 2 2 2  / log 2 / 1 u u u ck a  B B A f f ε ε ε ε

ε +

=

( )( ) ( ) ( ) ( ) { } u u u u ck u  B Tan B B B A f d Bn M ε ε ε ε ε ε ε  / / / / /  1 2 3 2 2 2 2 − − =

Page 5: INTERNATIONAL JOURNAL OF CIVIL AND STRUCTURAL ENGINEERING ... · PDF fileINTERNATIONAL JOURNAL OF CIVIL AND STRUCTURAL ENGINEERING Volume 1 ... an experimental investigation ... concrete

INTERNATIONAL JOURNAL OF CIVIL AND STRUCTURAL ENGINEERING Volume 1, No 3, 2010 

© Copyright 2010 All rights reserved Integrated Publishing services Research article  ISSN   0976 – 4399 

501 

Figure 1: Stress Block Diagram for RCC. 

For  obtaining  the  complete  moment  curvature  relationship  for  any  cross  section,  discrete values of extreme  fibre concrete strains(Єu) were selected such that  the even distribution of the points on the plot, both before and after the maximum moments were obtained. 

The procedure used in the computation is as follows. 

For a selected values of Єc , the extreme fibre  concrete strain, a neutral axis depth  ‘nd’ is assumed initially.

•  For  the assumed value of  ‘nd’  the compressive  force ‘Cc’ and the value of moment ‘Mc’ of this resultant compressive force about neutral axis is calculated.

•  The strain in tension steel Єs  is calculated on the basis of strain compatibility. •  The tensile force Ts,  in the tension steel is arrived at by taking the corresponding stress 

from  stress­strain  diagram  of  steel  and  multiplying  with  the  area  of  steel.  The corresponding moments Ms  about the neutral axis is  Ms= Ts (d­nd).

•  The values of Cc and Ts are compared. If Cc and Ts are same, then the assumed position of  neutral  axis is correct. Then moment Mc and curvature Øc are calculated for a particular fibre strain.

•  If Cc  is not equal to ‘Ts’  a new value of neutral axis depth is assumed based on judgment  whether Cc  is greater or smaller than Ts  .The above procedure is repeated until the  equilibrium condition Cc = Ts is satisfied. 

The above analytical procedure enables the assessment of   flexural strength of fly ash Concrete sections. The assumption made is a)  Variation of strain across the section is linear up to failure. In addition to above assumption, the following three basic relationships

•  Equilibrium of forces, Cc = Ts

•  Compatibility of strains(Єc  /nd= Єs /d­nd ) and •  Stress­ strain relationship of the material. 

TS 

Cc 

D d 

nd 

fa 

Ast 

εc 

εs

Page 6: INTERNATIONAL JOURNAL OF CIVIL AND STRUCTURAL ENGINEERING ... · PDF fileINTERNATIONAL JOURNAL OF CIVIL AND STRUCTURAL ENGINEERING Volume 1 ... an experimental investigation ... concrete

INTERNATIONAL JOURNAL OF CIVIL AND STRUCTURAL ENGINEERING Volume 1, No 3, 2010 

© Copyright 2010 All rights reserved Integrated Publishing services Research article  ISSN   0976 – 4399 

502 

5.1 Present work 

Results  derived  from  the  above  proposed  –  analytical  procedure  are  compared  with  the experimental data. The beams have  shown very good  results  in comparison. All  the beams were tested under symmetrical  two point  loading on a simply supported span of 1700 mm. Figure11  shows  simply  supported  beam  testing  arrangements.  Specially  fabricated extensometer and compressometers were used in addition to deflectometers. The deflections were taken at 5 different points over the entire span of the beam. Displacement control was used  to  obtain  the  complete  profile  of  moment­curvature  behavior,  especially  in  the  post ultimate moment region. Moment­curvature diagram were generated for all the beams based on  the  characteristic  stress  –  strain  diagram.  The  experimental  values  of  moments  and curvatures  are  plotted  as  discrete  points  on  the  moment­curvature  diagrams.  The experimental  ultimate  moments  and  theoretical  moments  computed  based  on  the characteristic      stress  –  strain  curve  of  reinforced  concrete  are  represented  on  correlation diagrams. 

Graph showing Nor. Stress  Vs  Nor. Strain  For 0% Fly Ash in Ordinary 

Grade Concrete 

0.5 

1.5 

0  0.5  1  1.5 

Normalised Strain 

Normalised

 Stress 

Theor 

Exp 

A=1.93332 5 

Graph showing Nor. Stress Vs Nor. Strain For 10% Fly ash in Ordinary 

Grade Concrete 

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 

1.2 

0  0.5  1  1.5 

Normalised Strain 

Normalised

 Stress 

Theo Exp 

A=2.10465 B=1.10465 

Graph Showing Nor. Stress Vs Nor. Strain For 20% Fly ash in Ordinary 

Grade Concrete 

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 

1.2 

0  0.5  1  1.5 

Normalised Strain 

Normalised

 Stress 

Theo Exp 

A=2.07504 9 

Graph Show ing Nor.Stress Vs Nor. Strian For 30% Fly ash in Ordinary 

Grade Concrete 

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 

1.2 

0  0.5  1  1.5 

Normalised Strain 

Normalised

 Stress 

Theo Exp 

A=2.01188 9

Page 7: INTERNATIONAL JOURNAL OF CIVIL AND STRUCTURAL ENGINEERING ... · PDF fileINTERNATIONAL JOURNAL OF CIVIL AND STRUCTURAL ENGINEERING Volume 1 ... an experimental investigation ... concrete

INTERNATIONAL JOURNAL OF CIVIL AND STRUCTURAL ENGINEERING Volume 1, No 3, 2010 

© Copyright 2010 All rights reserved Integrated Publishing services Research article  ISSN   0976 – 4399 

503 

Graph Show ing Nor. Stress Vs Nor.Strain For 40 % Fly Ash in Ordinary Grade Concrete 

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 

1.2 

0  0.5  1  1.5 

Normalised Strain 

Normalised

 Stress 

Theo Exp 

A=1.961399 B=0.961399 

Graph showing Nor. Stress Vs Nor. Strain For  Avg. Fly Ash in 

Ordinary grade Concrete 

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 

1.2 

0  0.5  1  1.5 Normalised Strain 

Normalised Stress  Theo 

Exp 

A=1.94502 6 B=0.94502 

Figure 2: Theoretical – Experimental Stress­ Strain Curves 

Table 1: Values of constants for Stress Strain Curves for M30 Grade Fly Ash Concretes 

Designation  A  B  A 1  B 1  Area under the curve(Units) 

PL0  1.933325  0.933325  1.66909  0.933325  0.63309 

PL10  2.10465  1.10465  2.33465  1.58193  0.70668 

PL20  2.17504  1.17504  2.075049  1.266099  0.66904 

PL30  2.011889  1.011889  2.011889  1.173664  0.67231 

PL40  1.99399  0.99399  1.698401  0.871399  0.61051 

A , B are constants in ascending portion of the Normalized stress­ strain curve 

A 1  , B 1 are constants in descending portion of the Normalized stress ­strain curve 

Table 2: Performance Details of M30 Grade Fly Ash Concrete Beams 

Beam Desig­ Nation 

Max. Load kN. 

Deflectio n 

at max. Load (mm) 

Max. Momen 

t (kN.­ M) 

Strain in 

Concret e 

at  max. Load 

Strain at 

Extrem e 

fibre 

Strain in 

Steel 

Load at 

First crack (kn.) 

Deflectio n 

at first crack 

Deflection at 

Service Loads (mm) 

PLU 0  42.807  16.00  12.842  0.0021  0.002  0.0021  38.34  3.70  2.5 

PLU 10  49.942  11.70  14.983  0.0021  0.0049  0.0032  40.13  4.16  2.6 

PLU 20  59.752  12.30  17.926  0.002  0.0119  0.0010  41.02  5.69  3.9 

PLU 30  54.400  15.23  16.320  0.0019  0.0019  0.0014  28.09  2.90  3.2 

PLU 40  37.010  9.15  11.103  0.0016  0.0031  0.0025  27.20  3.60  3.2

Page 8: INTERNATIONAL JOURNAL OF CIVIL AND STRUCTURAL ENGINEERING ... · PDF fileINTERNATIONAL JOURNAL OF CIVIL AND STRUCTURAL ENGINEERING Volume 1 ... an experimental investigation ... concrete

INTERNATIONAL JOURNAL OF CIVIL AND STRUCTURAL ENGINEERING Volume 1, No 3, 2010 

© Copyright 2010 All rights reserved Integrated Publishing services Research article  ISSN   0976 – 4399 

504 

where

•  Ast = 200 mm 2 (provided)

• σsy = 415 N/mm 2 .

•  b = 100 mm.

•  D = 200 mm.

•  Cover = 25 mm.

•  Shear reinforcement = 6 mm stirrups @ 100 mm c/c.

•  One replication for each beam specimens.

•  Average of three specimens (reading) for stress­ strain behaviour. 

PLU0 

12 

16

0.E+00  2.E­05  4.E­05  6.E­05 Curvature 

Mom

ent K

N­ M

 

Exp  Theo 

PLU10 

12 

16 

20 

0.E+00  2.E­05  4.E­05  6.E­05 

Curvature 

Mom

ent  KN­M 

Exp  Theo

Page 9: INTERNATIONAL JOURNAL OF CIVIL AND STRUCTURAL ENGINEERING ... · PDF fileINTERNATIONAL JOURNAL OF CIVIL AND STRUCTURAL ENGINEERING Volume 1 ... an experimental investigation ... concrete

INTERNATIONAL JOURNAL OF CIVIL AND STRUCTURAL ENGINEERING Volume 1, No 3, 2010 

© Copyright 2010 All rights reserved Integrated Publishing services Research article  ISSN   0976 – 4399 

505 

PLU20 

12 

16 

20 

0.E+00  3.E­05  6.E­05  9.E­05 Curvature 

Mom

ent K

N­M 

Exp  Theo 

PLU30 

12 

16 

20 

0.E+00  2.E­05  4.E­05  6.E­05 Curvature 

Mom

ent K

N­M

 

Exp  Theo 

PLU40 

12 

16 

20 

0.E+00  2.E­05  4.E­05  6.E­05 

Curvature 

Mom

ent K

N­M

 

Exp  Theo 

Figure 3: Theoretical – Experimental Moment – Curvature Graphs 

5.2 Correlation 

It can be seen that the procedures developed for obtaining the complete profile of moment – curvature diagram of  Fly Ash Concretes  sections based on  the  characteristic  stress –  strain curves  for  Fly  Ash  Concrete  predict  the  experimental  behavior  satisfactorily  (Figs2  to  6). There is a good agreement between the analytical and experimental ultimate moments, as can

Page 10: INTERNATIONAL JOURNAL OF CIVIL AND STRUCTURAL ENGINEERING ... · PDF fileINTERNATIONAL JOURNAL OF CIVIL AND STRUCTURAL ENGINEERING Volume 1 ... an experimental investigation ... concrete

INTERNATIONAL JOURNAL OF CIVIL AND STRUCTURAL ENGINEERING Volume 1, No 3, 2010 

© Copyright 2010 All rights reserved Integrated Publishing services Research article  ISSN   0976 – 4399 

506 

be  seen  from  the  correlation  diagram  (Figs7  to  11).  The  lack  of  very  good  correlation  in curvatures may be attributed to the fact that, the analytical curvature at a section computed to satisfy  the equilibrium and compatibility conditions, where as  the experimental  curvature  is the  curvature  measured  over  a  gauge  length  of  200 mm  and  hence  represents  the  average curvature over gauge length including localized high curvatures at the cracks. 

Figure 12: Failed beam specimen after testing 

Figure 13: Test arrangement for the beam

Page 11: INTERNATIONAL JOURNAL OF CIVIL AND STRUCTURAL ENGINEERING ... · PDF fileINTERNATIONAL JOURNAL OF CIVIL AND STRUCTURAL ENGINEERING Volume 1 ... an experimental investigation ... concrete

INTERNATIONAL JOURNAL OF CIVIL AND STRUCTURAL ENGINEERING Volume 1, No 3, 2010 

© Copyright 2010 All rights reserved Integrated Publishing services Research article  ISSN   0976 – 4399 

507 

Figure 14: Image showing the testing arrangement 

Notations:­ D,b = Lateral dimensions of beams. d    = Effective depth. f, Є=Stress and corresponding strain. Cc  =Compressive force in fly ash concrete beams. fck = Concrete cube strength at 28 days Mue=Experimental ultimate moment Mut=Theoretical ultimate moment Øue= Experimental curvature at ultimate load Øut= Theoretical curvature at ultimate load Ts=Tensile Force Cc=Force in compression zone 

6. Conclusions 

1. An analytical model was developed  for obtaining  the complete moment curvature diagram for Fly Ash ordinary grade Concrete. 

2. The ultimate moments obtained  from  the proposed analytical procedure are  found to be in good agreement with the experimental values. 

3. Fly  ash  replacement  (up  to  30%)  in  concrete  has  shown  good  improvement  in flexural strength. 

7. References 

1.  Chava Srinivas., Gopala Krishnayya. and Raju.P.S.N. 2004 “Effect of FA addition on Compressive  Strength,  stress­strain  behaviour  and  durability  of  concrete  exposed  to

Page 12: INTERNATIONAL JOURNAL OF CIVIL AND STRUCTURAL ENGINEERING ... · PDF fileINTERNATIONAL JOURNAL OF CIVIL AND STRUCTURAL ENGINEERING Volume 1 ... an experimental investigation ... concrete

INTERNATIONAL JOURNAL OF CIVIL AND STRUCTURAL ENGINEERING Volume 1, No 3, 2010 

© Copyright 2010 All rights reserved Integrated Publishing services Research article  ISSN   0976 – 4399 

508 

sulphuric acid”. ICACC­2004. Proceedings of International Conference on Advances In  Concrete  and  Construction.  16­18  December,  Vasavi  College  of  Engineering, Hyderabad. India. pp 647­656. 

2.  Hsu,  L.  S.  M.  and  Hsu,  T.T.  (1994),  “Stress­Strain  Behavior  of  Steel­Fiber  High Strength  Concrete  under  compression,” ACI  Structural  Journal,  V.  91,  No.  4,  July­ August, pp 448­457. 

3.  Papworth,  F.  and  Ratcliffe,  R.  (1994),  “High­Performance  Concrete­The  concrete Future,” Concrete International, V. 16, No. 10, pp 39­44. 

4.  Pendyala  .R.S.,  (1997).”The  behavior  of  High  strength  concrete  flexural  members” Ph.D  Thesis, The university of Melbourne. 

5.  Reddi. S.R. (1974) “Behavior of concrete in rectangular binders, and its application in flexure of reinforced concrete structures“Ph.D Thesis J.N T.University, Hyderabad. 

6.  Seshu.  D.R.,  et.al.(2004)    “Compressive  strength  of  high  volume  fly  concretes  of different   grades”, Proceeding of National work shop on “Advances in materials and mechanics of concrete structures”, pp 11­15 July 2 nd & 3 rd , IIT Chennai 

7.  K.Ramesh  et.al.(2003).”Moment  curvature  characteristics  of  hybrid  ferro  fiber cocretre (HFFC) beams” Journal of Ferro cements volume 33, No.1, January, pp15­28. 

8.  Bouzoubaa.N and Fournier.B.(2003). “Optimization of FA content in concrete. Part – I.  Non­air­entrained  concrete  made  without  Superplastizer”.  Cement  and  Concrete Research., Vol.33, pp 1029­1037. 

9.  Hongsted,F.et.al.(1955),  “Concrete  stress  distribution  in  ultimate  strength design”,Journal of ACI Proc.vol.52 ,No.4, Dec, pp.455­480.


Recommended