Historical accidents and experimental investigations have made apparent that blast loaded concrete members are prone to fail in brittle shear rather than a ductile flexure mode. Air blasts from accidental detonations or explosives may cause severe damage to buildings and infrastructure and it is of great importance that load carrying members can withstand the impulse that arise to avoid progressive collapses. The aims of this thesis are, through explanation of blast loads as dynamic loads acting on structures and measuring of the effects of blast loads on reinforced concrete beams with shear reinforcement, to understand the mechanisms governing shear failure. Two hypotheses are therefore tested: That for a reinforced concrete beam with shear reinforcement, the mechanism governing dynamic shear failure is similar to that of static shear failure and that blast induced shear failure in reinforced concrete beams can be prevented through a sufficient amount of shear reinforcement. To meet the stated aims and test the hypotheses, a literature study was conducted together with numerical simulations using explicit non-linear finite element analysis software LS-Dyna.Previous experimental investigations on blast loaded reinforced concrete beams have displayed a possible shift in failure mode from a ductile flexural failure at static loading to a brittle shear failure at dynamic loading. The shifting may be a property of higher exciting frequencies of blast loads, inducing modes of vibration with larger portions of shear energy. The results obtained from the numerical analyses indicated that an increased ratio of shear reinforcement reduces the risks of a brittle shear failure as well as decrease beam deflections and concrete strains, while increasing strains in the tensile reinforcement.Analysis of the shear capacity and shear reinforcement design through methods given in Eurocode 2 and FKR 2011 were considered as supplementary to the FE analysis. FKR 2011 provided accurate estimations of the maximum dynamic support reactions. Eurocode 2 uses a more conservative approach resulting in lower values of the design shear strength.The conclusions are that for the given beam and blast load, brittle shear failures may be prevented through reduction of the spacing and increase of the bar diameter of the shear reinforcement. The increased plastic strain of the tensile reinforcement as well as measurements of shear crack widths, support reactions and strains in the concrete suggests that the beams with large ratio of shear reinforcement exhibit more ductile behaviour without reaching failure. / Historiska händelser och experimentella undersökningar har gjort gällande att betongelement utsatta för luftstötvåg är benägna att gå till spröda skjuvbrott snarare än sega böjbrott. Luftstötvågor från oavsiktliga detonationer eller explosivt gods kan orsaka svåra skador på byggnader och anläggningar och det är därför viktigt att bärande strukturer kan motstå impulsen som uppstår för att fortskridande ras ska undvikas. Målen med detta examensarbete är att, genom att förklara det dynamiska beteendet hos luftstötvågor som belastar konstruktioner och mätning av de effekter som uppstår av luftstötvågor på armerad betong med tvärkraftsarmering, förstå de mekanismer som ligger till grund för skjuvbrott. Som påföljd testas två hypoteser: Att mekanismerna som ligger till grund för dynamiska skjuvbrott hos armerade betongbalkar med tvärkraftsarmering är liknande som för de som styr statiska skjuvbrott, och att skjuvbrott till följd av luftstötvågor kan förhindras genom att förse balken med tillräcklig tvärkraftsarmeringsinnehåll. För att nå målen och testa hypoteserna så genomfördes en litteraturstudie tillsammans med numeriska simuleringar med explicit icke-linjär finita elementanalys i kommersiella programvaran LS-Dyna. Tidigare experimentella undersökningar av armerade betongbalkar utsatta för luftstötvåg har visar på en förflyttning i brottmod, från sega böjbrott vid statisk belastning till spröda skjuvbrott vid dynamisk belastning. Förflyttningen kan härstamma från luftstötvågens frekvensinnehåll som framkallar högre vibrationsmoder med större andel skjuvenergi.De erhållna resultaten från de numeriska analyserna indikerar att ett ökat tvärkraftsarmeringsinnehåll minskar risken för spröda skjuvbrott, minskar utböjning och töjningar I balken samtidigt som töjningar i dragarmeringen ökar.Analyser av tvärkraftskapaciteten och dimensionering av tvärkraftsarmering genom metoder givna i Eurocode 2 och FKR 2011 användes som komplement till finita elementanalysen. FKR 2011 gav träffsäkra uppskattningar av de dynamiska störreaktionerna grundade i dynamisk jämvikt. Emellertid var Eurocode 2 det mer konservativa tillvägagångssättet, vilket resulterade i lägre dimensionerande tvärkraftskapacitet. Slutsatserna som drogs var att, för den givna balken och luftstötvågen så kunde spröda skjuvbrott motverkas genom minskning av avstånden mellan tvärkraftsarmeringen och ökning av stångdiametern. De ökade plastiska töjningarna i dragarmeringen tillsammans med mätningar av skjuvsprickornas bredd, stödreaktionerna och töjningarna i betongen föreslår att balkarna med högt tvärkraftsarmeringsinnehåll visar på ett segare beteende utan att gå till brott.

The construction industry is currently developing and evolving towards more automated and optimized processes in the project design phase. One reason for this development is that computational power is becoming a more precise and accessible tool and its applications are multiplying daily. Complex structural engineering problems are typically time-consuming with large scale calculations, resulting in a limited number of evaluated solutions. Quality solutions are based on engineering experience, assumptions and previous knowledge of the subject.The use of parametric design within a structural design problem is a way of coping with complex solutions. Its methodology strips down each problem to basic solvable parameters, allowing the structure to be controlled and recombined to achieve an optimal solution.This thesis introduces the concept of parametric design and optimization in structural engineering practice, explaining how the software application works and presenting a case study carried out to evaluate the result. In this thesis a parametric model was built using the Dynamo software to handle a design process involving a common structural engineering problem. The structural problem investigated is a reinforced concrete slab supported by a centre column that is exposed to punching shear failure. The results provided are used for comparisons and as indicators of whether a more effective and better design has been achieved. Such indicators included less materials and therefore less financial cost and/or fewer environmental impacts, while maintaining the structural strength. A parametric model allows the user to easily modify and adapt any type of structure modification, making it the perfect tool to apply to an optimization process.The purpose of this thesis was to find a more effective way to solve a complex problem and to increase the number of solutions and evaluations of the problem compared to a more conventional method. The focus was to develop a parametric model of a reinforced concrete slab subjected to punching shear, which would be able to implement optimization in terms of time spent on the project and therefore also the cost of the structure and environmental impact.The result of this case study suggests a great potential for cost savings. The created parametric model proved in its current state to be a useful and helpful tool for the designer of reinforced concrete slab subjected to punching shear. The result showed several solutions that meet both the economical and the punching shear failure goals and which were optimized using the parametrical model. Many solutions were provided and evaluated beyond what could have been done in a project using a conventional method. For a structure of this type, a parametric strategy will help the engineer to achieve more optimal solutions. / Just nu utvecklas Byggbranschen mot mer automatiserade och optimerade processer i projektdesignfasen. Denna utveckling beror till stor del på teknikutveckling i form av bättre datorprogram och tillgänglighet för dessa. Traditionellt sett löses komplexa konstruktionsproblem med hjälp av tidskrävande och storskaliga beräkningar, vilka sedan resulterar i ett begränsat antal utvärderade lösningar. Kvalitets lösningar bygger då på teknisk erfarenhet, antaganden och tidigare kunskaper inom ämnet.Användning av parametrisk design inom ett konstruktionsproblem är ett sätt att hantera komplexa lösningar. Dess metod avgränsar varje problem ner till ett antal lösbara parametrar, vilket gör att strukturen kan kontrolleras och rekombineras för att uppnå en optimal lösning.Denna avhandling introducerar begreppet parametrisk design och optimering i konstruktionsteknik, den förklarar hur programvaran fungerar och presenterar en fallstudie som genomförts för att utvärdera resultatet. I denna avhandling byggdes en parametrisk modell med hjälp av programvaran Dynamo för att hantera en designprocess av ett vanligt konstruktionsproblem. Det strukturella problemet som undersökts är en armerad betongplatta som stöds av en mittpelare, utsatt för genomstansning. Resultaten används för att utvärdera om en bättre design med avseende på materialanvändning har uppnåtts. Minimering av materialanvändning anses vara en bra parameter att undersöka eftersom det ger lägre kostnader och/eller lägre miljöpåverkan, detta undersöks under förutsättning att konstruktionens hållfasthet bibehålls. En parametrisk modell gör det möjligt för användaren att enkelt modifiera en konstruktionslösning med avseende på olika parametrar. Detta gör det till det perfekta verktyget att tillämpa en optimeringsprocess på.Syftet med denna avhandling var att hitta ett mer effektivt sätt att lösa ett komplext problem och att multiplicera antalet lösningar och utvärderingar av problemet jämfört med en mer konventionell metod. Fokus var att utveckla en parametrisk modell av en armerad betongplatta utsatt för genomstansning, som kommer att kunna genomföra optimering med avseende på tid som spenderas på projektet och därmed också kostnaden för konstruktionen och miljöpåverkan.Resultatet av denna fallstudie tyder på att det finns en stor möjlighet till kostnadsbesparingar och anses därför vara ett mycket hjälpsamt verktyg för en konstruktör. Resultatet visade flera lösningar som uppfyllde de konstruktionsmässiga kraven samtidigt som de gav en lägre materialanvändning tack vare optimeringen. Många lösningar tillhandahölls och utvärderades utöver vad som kunde ha gjorts i ett projekt med en konventionell metod. En parametrisk strategi kommer att hjälpa ingenjören att optimera lösningen för en konstruktion av denna typ.