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The experimental investigations performed on the behaviour of reinforce concrete elements subjected to blast loading have revealed that the shear mechanisms and ductility play important roles in the overall response and failure mode of such structures. The main aim of this master thesis is to study the possibility of using finite element method as a tool for predicting the dynamic response of blast loaded reinforced concrete beams and evaluation of their shear strength. In this study, the commercial software, ABAQUS/Explicit has been used by implementing appropriate constitutive material models in order to consider the material nonlinearity, stiffness degradation and strain rate effects. The results of some blast loaded tested beams have been used for verification and calibration of the model. As a secondary objective, the calibrated model used to study the influence of some important factors on the shear strength of reinforced concrete beams and investigate their effects on the failure mode. The results used as a reference and compared with the calculations according to some design codes for blast resistance design. The results of the present research show that the implemented nonlinear finite element model successfully simulates the dynamic responses including displacement/reaction force time histories and induced damage patterns of blast tested beams with reasonable accuracy. The results of performed parametric study confirm that the ductility play important role in the failure behaviour of studied beams. The numerical simulations show that dynamic response of a soft element is more ductile than the stiffer one and the shear forces are thereby limited. Thus, although a soft element fails by large deformations in flexure, a stiff element may experience a brittle shear failure mode for the same load intensity. The comparison between the results of numerical analysis and design codes calculation show that the American approach in shear design of reinforced concrete elements subjected to blast loading is relatively conservative, similar to static design approach and do not consider the effect of ductility in the shear design procedure. On the contrary, the procedure that Swedish guideline implemented somehow considers the effect of ductility on the shear strength of reinforced concrete elements subjected to impulsive loads. Further research should involve the using the developed finite element model as a tool in order to theoretically study the dynamic response of blast loaded reinforced concrete elements and their failure modes. The results of numerical simulations can be used as a reference to derive simplified computational methods for practical design purposes.

La ductilité et la capacité à dissiper de l'énergie sont deux qualités très importantes pour les éléments structuraux des structures situées dans les régions sismiques comme l'est du Canada. Soulignons que Montréal occupe la deuxieme place en ce qui a trait au risque sismique au Canada. De plus, la réduction des coûts de maintenance des infrastructures est un sujet d'intérêt pour les propriétaries alors que ces derniers doivent en tout temps garantir la sécurité des usagers. Or, le béton renforcé avec des fibres synthétiques semble être un matériau qui remplit ces caractéristiques. Pourtant, son utilisation est actuellement limitée aux éléments non structuraux ou structuraux mais non principaux. Afin de généraliser l'utilisation du béton fibre dans le domaine structural, il faut continuer à produire et à analyser des données expérimentales qui permettront de valider et d'améliorer les prescriptions de design et les modèles analytiques actuels pour la conception des éléments en béton armé avec des fibres dans les zones sismiques. Dans ce contexte, six poteaux circulaires à grande-échelle ont été testés sous une charge axiale constante (25% de Agf'c) et en flexion cyclique. Trois poteaux ont été confectionnés en béton normal (BN) et les trois autres en béton renforcé avec des fibres synthétiques (BRFS). La résistance à la compression du béton spécifiée à 28 jours pour les spécimens était de 30 MPa. Le volume de fibres synthétiques en polypropylène-polyéthylène utilisé a été de 1%. Les trois poteaux en BN étaient renforcés par une armature transversale constituée d'une spirale ayant un pas de 42, 75 et 100 mm respectivement. Ces trois spécimens ont été comparés avec des spécimens similaires en BRFS. Les résultats montrent que la présence des fibres synthétiques dans la matrice de béton améliore le comportement ductile et la capacité a dissiper de l'énergie des spécimens. Il a été observé que cette amélioration n'est pas directement proportionnelle à la quantité d'armature transversale. Toutefois, l'utilisation du béton fibre semble rendre possible une réduction de l'armature transversale tout en conservant un aussi bon sinon un meilleur comportement.