[pt] A produção de areia é um dos mais freqüentes e graves problemas observados durante a produção de um poço de petróleo, completado em arenitos mal consolidados. Este fenômeno pode causar obstrução do poço, abrasão dos equipamentos de elevação e de superfície, colapso do revestimento e problemas ambientais derivados da disposição em superfície das areias contaminadas. Por outro lado, em reservatórios de baixa produtividade que produzem óleo de alta viscosidade, uma limitada produção de areia incrementa a produtividade do poço. Nos estudos para previsão da produção de areia é de fundamental importância definir-se um modelo constitutivo capaz de reproduzir o comportamento tensão-deformação do arenito e os mecanismos de ruptura que provocam instabilidade do poço. Este é o tema central desta tese. Em especial, o trabalho procurou explorar modelos constitutivos baseados em meios contínuos de Cosserat. Uma justificativa para isto está relacionada ao fato de experimentos demonstrarem a influência da microestrutura nos processos de ruptura que ocorrem na vizinhança do poço. O modelo utilizado foi o elastoplástico de Bogdanova-Bontcheva & Lippmann (1975) incorporando as leis de fluxo associada e não associada. Inicialmente são definidos alguns conceitos básicos relevantes ao entendimento do fenômeno de produção de sólidos. Uma revisão da teoria dos meios contínuos generalizados de Cosserat é apresentada e em seguida é discutido o modelo elastoplástico de Bogdanova- Bontcheva e Lippmann com detalhes das implementações computacionais necessárias. Finalmente, são feitas análises de geometrias de poços, procurando-se identificar os mecanismos de ruptura que provocam instabilidade e que são uma potencial fonte de produção de areia. / [en] Sand production is one of the most frequent and serious problems observed during the production of an oil well completed in weak sandstones. This phenomenon can cause wellbore plugging, surface and rise equipment abrasion, casing collapse and environmental problems derived from the disposal in surface of contaminated sands. On the other hand, for reservoirs of low productivity, that produce oil of high viscosity, a limited sand production increase the productivity of the well. In the studies for sand production prediction, it is of basic importance to define a consitutive model capable of reproducing the stress-strain behaviour of the sandstones and the failure mechanisms that causes wellbore instability. This is the central focus of the present work. In order to represent the behaviour of the rock masses, models based in Cosserat continuum were used. Elastoplastic models (associated/not associated) under that theory (Bogdanova-Bontcheva and Lippmann) were implemented. Initially, basic concepts related to the understanding of the phenomenon of solid production are presented. A review of the theory of generalized Cosserat continuum is presented, the elastoplastic model of Bogdanova-Bontcheva and Lippmann is described, together with details of the computational implementations. Finally, analyses of well geometries with the implemented Cosserat based elastoplastic models are shown,identifying the failure mechanisms.

[pt] Quando um poço de petróleo é completado em arenito brando e pobremente consolidado é possível que ocorra fluxo de areia para dentro do poço. Problemas derivados da produção de areia incluem a obstrução do poço, abrasão de revestimentos e ferramentas, colapso do revestimento e necessidade de separação e disposição, em superfície, de areias impregnadas por óleo. Contudo, em reservatórios de óleo pesado, a alta viscosidade e abaixa produtividade significam que os problemas mencionados acima são menos críticos. Nestes casos, alguma produção de areia é aceitável para aumentar a produtividade.A produção de areia é notória em arenitos mal consolidados, mas também podem ocorrer em arenitos coesivos e medianamente resistentes como resultado da perturbação imposta à rocha durante as operações de perfuração, completação e produção Provavelmente o principal efeito é a destruição da cimentação mineral que produz uma região com material granular na vizinhança do poço. As forças de percolação criadas pelo fluxo podem então arrastar as partículas sólidas para o interior do poço.Um modelo contitutivo que seja capaz de reproduzir o comportamento tensão-deformaçãoresistência de arenitos é de grande interesse para estudos da previsão da produção de areia. Este tema é o ponto central desta tese.Uma revisão dos artigos relacionados com os mecanismos de produção de areia é apresentado no capítulo 2.Dois arenitos brandos obtidos de afloramentos foram caracterizados. Após a diagnose petrográfica realizou-se o tratamento e processamento de imagens da lâminas para mensuração da distribuição granulométrica, parâmetros texturais e dimensão dos poros. Os argilominerais foram investigados por difração de raios- X, usando quatro tipos distintos de preparação de amostras. A porosidade e a permeabilidade intrínseca foram determinadas usando um porosímetro de Boyle e um permeametro à gás. Empregou-se um algoritmo para análise multivariada dos dados para distinguir entre grupos de arenitos com propriedades físicas semelhantes.Realizou-se um exercício numérico, usando soluções analíticas para a distribuição das tensões na parede de um poço, com o objetivo de se identificar as possíveis trajetórias de tensão que ocorrem, considerando as tensões in situ, a perfuração e a produção de fluidos.Foi desenvolvido um programa experimental de ensaios mecânicos que inclui testes uniaxiais,triaxiais convencionais e hidrostático, além de carregamentos seguindo a trajetória de p constante. Estes ensaios serviram para obtenção dos parâmetros do modelo de Lade, bem como para caracterizar o comportamento geomecânico dos arenitos. Deve-se mencionar que os corpos de prova estavam totalmente saturados com água e com óleo. Usou-se um algoritmo de otimização para identificação dos parâmetros do modelo. Por fim, avaliou-se a capacidade do modelo elastoplástico de Lade & Kim para descrever o comportamento tensão deformação dos arenitos estudados. / [en] When a well completed in a poorly consolidated and weak sandstone is produced, sand inflow from reservoir can occour. Problems arising from sand production include sand bridging and wellbore plugging; tools and casing abrasion requiring frequent workovers; casing collapse and distortion in the production zone; sand separation at surface and disposal of an environmentaly contaminated sand. However in heavy oil reservoirs, high viscosity and low production rates means that the problems mentioned before are far less than in high rate light oil wells. In these cases, some sand production can be accepted in order to increase productivity. Sand production is a conspicuous phenomena in poorly consolidated sandstones, but can also occur in cohesive medium-strong sandstones as a result of rock fabric damage during drilling, completion and production activities. Probably the main disturbance imposed to rock is the breakage of mineral cement, which produces a region of a granular yielded material around the bore. The percolation forces created by fluid flow can drag the solid particles to the well. A constitutive model that can be able to simulate stress-strain behavior is of major interest to sand production prediction. This theme is the central point of this work. A review of published articles related to sand production mechanisms is presented in the second chapter. Two weak sandstones obtained from outcrops were characterized. After a diagnosis under petrographic thin sections, an extensive image treatment and processing were carried out to measure grain size distribution, textural parameters and pore dimensions. Clay mineral were investigated by mean of X-ray diffraction techniques, using four distinct kinds of sample preparation. Porosity and intrinsic permeability were determined using a Boyle s principle porosimeter and a gas permeameter. A multivariate data analysis (cluster analysis) algorithm based on distance measures were applied to distinguish among groups with similar physical properties. A numerical exercise using analytical solution equations for the stress distribution on the wall of the well was done to determine the stress path, considering drilling and production effects. A experimental program of rock mechanic tests including uniaxial, conventional triaxial, hydrostatic and proportional loading, besides tests following a (p) constant path, were run in order to characterize the rock behavior as well as to obtain the constitutive model parameters. It must be mentioned that samples were water and oil saturated. An optimization algorithm for of model parameters identification were used and the Lade & Kim elastoplastic constitutive model was evaluated for describe stress-strain relation of sandstones.

[pt] Este trabalho visa simular situações que levam uma rocha a ruptura considerando o fluxo de fluidos, em uma tentativa de correlacionar os mecanismos envolvidos na ruptura ao processo conhecido como produção de areia em rochas reservatório, ou seja, a produção de sólidos durante a extração de hidrocarbonetos. Há algum tempo este assunto tem sido tratado do ponto de vista da mecânica das rochas dada a similaridade do seu comportamento com outros fenômenos estudados nesta área. Como se trata de um processo de extração de fluidos, a sua influência deve ser considerada no comportamento mecânico da rocha. Assim, simulações numéricas, representativas de situações favoráveis a este fenômeno, foram analisadas, utilizando-se, para tal, o programa comercial de elementos finitos ABAQUS, que permite a simulação do processo de acoplamento fluido mecânico. Dada a flexibilidade demonstrada pelo pacote numérico, possibilitou-se a implementação de um modelo elastoplástico e a verificação de sua eficiência na representação do comportamento da rocha reservatório neste processo. A implementação numérica baseou-se no conhecido modelo de Lade-Kim. Este modelo é apropriado à descrição do comportamento de materiais geomecânicos granulares. Trabalhos experimentais em paralelo procuram determinar os parâmetros do modelo de Lade-Kim. Estes parâmetros são usados na análise numérica. / [en] This work aims to simulate situations that take a rock the rupture considering the fluid flow, in an attempt to correlate the involved mechanisms in the rupture to the know process as sand production in rocks reservoir, that is, solid production during hydrocarbon extraction. Numerical simulations using the commercial finite element program ABAQUS, reproduce fluid-mechanical coupling, and allowing the implementation of an elastoplastic rock material behavior. More precisely, the author implemented a numerical routine based on the well-known Lade-Kim elastoplastic model, which can suitably describe the behavior of geomaterials subjected to external stress-strain fields.

A busca por novas soluções técnicas que, de modo sustentável, diminuam o tempo de construção de obras de engenharia e as tornem mais econômicas, tem tomado, cada vez mais, as linhas de pesquisa do grupo de Engenharia Geotécnica da Universidade Federal do Rio Grande do Sul, onde já foram realizadas inúmeras pesquisas para estudar e compreender o comportamento de solos artificialmente cimentados. O cimento Portland é mundialmente utilizado no melhoramento da resistência e da deformabilidade dos solos, outrora impróprios para utilização. Para estudar a contribuição da cimentação para altas tensões de confinamento, foi construído um equipamento triaxial com capacidade de atingir 10 MPa de tensão confinante que permite o estudo do comportamento tensão-deformação-dilatância de solos artificialmente cimentados curados sob tensão. Juntamente, foi realizado um estudo um numa areia fina e uniforme, artificialmente cimentada, para três tempos de cura (3, 7 e 28 dias), da resistência à compressão simples (qu) e da resistência à compressão diametral (qt) em função da razão vazios/cimento (η/Civ). Os resultados mostraram que a resistência aumenta com a redução da relação vazios/cimento (η/Civ) e com o aumento do tempo de cura (t), sendo que a relação tração/compressão (qt/qu) é independente do tempo de cura e apresenta um valor médio de 0,15. Além dos resultados proferidos, outras misturas de solos granulares com diferentes tipos de cimento, variados tempos de cura, foram analisados e normalizados, obtendo-se uma curva única em que a resistência à compressão simples (qu) e a resistência à compressão diametral (qt) foram normalizadas e estão em função da relação vazios/cimento (η/Civ). Paralelamente pretendeu-se verificar qual o efeito do tipo de cura (sob tensão ou atmosférica) em misturas cimentadas com a realização de ensaios para tensões efetivas médias desde 250 kPa até 4000 kPa. Além disso, avaliou-se a variação do η/Civ e do tempo de cura para amostras curadas sob tensão. Os resultados mostram que, de um modo geral, com o aumento da tensão efetiva média, o tipo de cura não afeta os valores das tensões de desvio máximas. A parcela friccional tem uma predominância no comportamento tensão-deformação. O tipo de cura tem influência na definição da superfície de plastificação e da rigidez, verificando-se o aumento destas propriedades para amostras curadas sob tensão em relação a amostras curadas sob pressão atmosférica. Com base nos resultados obtidos nesta pesquisa, um modelo elasto-plástico com degradação da rigidez, que tem como parâmetros a resistência a compressão simples (qu), ângulo de atrito (ϕ’) e uma deformação equivalente (εs 0,7), foi proposto para simular o comportamento tensão-deformação de misturas de areias artificialmente cimentados em ensaios triaxiais, apresentando resultados satisfatórios. / The search for new technical solutions to reduce construction time of engineering works and to make them more cost-effective has been object of the research lines of the group of Geotechnical Engineering of Federal University do Rio Grande do Sul. Numerous studies have been conducted to analyse and understand the behaviour of artificially cemented. Portland cement is widely used for improving strength and deformability characteristics of soils. To study the contribution of cementation under high pressures, a 10 MPa confining pressure triaxial apparatus was built to study the stress-strain-dilatancy behaviour of artificially cemented soils cured under stress. In parallel a study was conducted on a artificially cemented uniform sand at three curing times (3, 7 and 28 days) to determine the unconfined compressive strength (qu) and splitting tensile strength (qt) according to voids/cement ratio (η/Civ) dosage methodology. The results showed that strength increases with the reduction of voids/cement ratio (η/Civ) and with the increasing of cure time (t). The tensile/compression ratio (qt/qu) is independent of curing time and presents a mean value of 0.15. In addition to these results, other granular soils mixtures with distinct types of cement and different curing times were analysed. A unique normalized curve was fit to unconfined compressive strength (qu) and splitting tensile strength (qt) against voids/cement ratio (η/Civ). At the same time, the effect of the curing type (under stress or atmospheric) was verified through triaxial compression tests with mean effective stresses ranging from 250 kPa to 4000 kPa. In addition, the variation of η/Civ and cure time was evaluated for samples cured under stress. The results show that, in general, by increasing the mean effective stress, the type of cure does not affect the values of the maximum deviatoric stress. The frictional portion is predominant in the stress-strain behavior. The type of cure affects the yielding surface and the stiffness of the samples. It was observed the increase in this properties for samples cured under stress compared to samples cured with atmospheric stress. Based on the outcomes of this study, with satisfactory results, an elastoplastic model with stiffness degradation (using unconfined compressive strength (qu), friction angle (’) and an equivalent strain (  s0.7)) was proposed to simulate the stress-strain behaviour of artificially cemented sands in triaxial tests.

A busca por novas soluções técnicas que, de modo sustentável, diminuam o tempo de construção de obras de engenharia e as tornem mais econômicas, tem tomado, cada vez mais, as linhas de pesquisa do grupo de Engenharia Geotécnica da Universidade Federal do Rio Grande do Sul, onde já foram realizadas inúmeras pesquisas para estudar e compreender o comportamento de solos artificialmente cimentados. O cimento Portland é mundialmente utilizado no melhoramento da resistência e da deformabilidade dos solos, outrora impróprios para utilização. Para estudar a contribuição da cimentação para altas tensões de confinamento, foi construído um equipamento triaxial com capacidade de atingir 10 MPa de tensão confinante que permite o estudo do comportamento tensão-deformação-dilatância de solos artificialmente cimentados curados sob tensão. Juntamente, foi realizado um estudo um numa areia fina e uniforme, artificialmente cimentada, para três tempos de cura (3, 7 e 28 dias), da resistência à compressão simples (qu) e da resistência à compressão diametral (qt) em função da razão vazios/cimento (η/Civ). Os resultados mostraram que a resistência aumenta com a redução da relação vazios/cimento (η/Civ) e com o aumento do tempo de cura (t), sendo que a relação tração/compressão (qt/qu) é independente do tempo de cura e apresenta um valor médio de 0,15. Além dos resultados proferidos, outras misturas de solos granulares com diferentes tipos de cimento, variados tempos de cura, foram analisados e normalizados, obtendo-se uma curva única em que a resistência à compressão simples (qu) e a resistência à compressão diametral (qt) foram normalizadas e estão em função da relação vazios/cimento (η/Civ). Paralelamente pretendeu-se verificar qual o efeito do tipo de cura (sob tensão ou atmosférica) em misturas cimentadas com a realização de ensaios para tensões efetivas médias desde 250 kPa até 4000 kPa. Além disso, avaliou-se a variação do η/Civ e do tempo de cura para amostras curadas sob tensão. Os resultados mostram que, de um modo geral, com o aumento da tensão efetiva média, o tipo de cura não afeta os valores das tensões de desvio máximas. A parcela friccional tem uma predominância no comportamento tensão-deformação. O tipo de cura tem influência na definição da superfície de plastificação e da rigidez, verificando-se o aumento destas propriedades para amostras curadas sob tensão em relação a amostras curadas sob pressão atmosférica. Com base nos resultados obtidos nesta pesquisa, um modelo elasto-plástico com degradação da rigidez, que tem como parâmetros a resistência a compressão simples (qu), ângulo de atrito (ϕ’) e uma deformação equivalente (εs 0,7), foi proposto para simular o comportamento tensão-deformação de misturas de areias artificialmente cimentados em ensaios triaxiais, apresentando resultados satisfatórios. / The search for new technical solutions to reduce construction time of engineering works and to make them more cost-effective has been object of the research lines of the group of Geotechnical Engineering of Federal University do Rio Grande do Sul. Numerous studies have been conducted to analyse and understand the behaviour of artificially cemented. Portland cement is widely used for improving strength and deformability characteristics of soils. To study the contribution of cementation under high pressures, a 10 MPa confining pressure triaxial apparatus was built to study the stress-strain-dilatancy behaviour of artificially cemented soils cured under stress. In parallel a study was conducted on a artificially cemented uniform sand at three curing times (3, 7 and 28 days) to determine the unconfined compressive strength (qu) and splitting tensile strength (qt) according to voids/cement ratio (η/Civ) dosage methodology. The results showed that strength increases with the reduction of voids/cement ratio (η/Civ) and with the increasing of cure time (t). The tensile/compression ratio (qt/qu) is independent of curing time and presents a mean value of 0.15. In addition to these results, other granular soils mixtures with distinct types of cement and different curing times were analysed. A unique normalized curve was fit to unconfined compressive strength (qu) and splitting tensile strength (qt) against voids/cement ratio (η/Civ). At the same time, the effect of the curing type (under stress or atmospheric) was verified through triaxial compression tests with mean effective stresses ranging from 250 kPa to 4000 kPa. In addition, the variation of η/Civ and cure time was evaluated for samples cured under stress. The results show that, in general, by increasing the mean effective stress, the type of cure does not affect the values of the maximum deviatoric stress. The frictional portion is predominant in the stress-strain behavior. The type of cure affects the yielding surface and the stiffness of the samples. It was observed the increase in this properties for samples cured under stress compared to samples cured with atmospheric stress. Based on the outcomes of this study, with satisfactory results, an elastoplastic model with stiffness degradation (using unconfined compressive strength (qu), friction angle (’) and an equivalent strain (  s0.7)) was proposed to simulate the stress-strain behaviour of artificially cemented sands in triaxial tests.

A busca por novas soluções técnicas que, de modo sustentável, diminuam o tempo de construção de obras de engenharia e as tornem mais econômicas, tem tomado, cada vez mais, as linhas de pesquisa do grupo de Engenharia Geotécnica da Universidade Federal do Rio Grande do Sul, onde já foram realizadas inúmeras pesquisas para estudar e compreender o comportamento de solos artificialmente cimentados. O cimento Portland é mundialmente utilizado no melhoramento da resistência e da deformabilidade dos solos, outrora impróprios para utilização. Para estudar a contribuição da cimentação para altas tensões de confinamento, foi construído um equipamento triaxial com capacidade de atingir 10 MPa de tensão confinante que permite o estudo do comportamento tensão-deformação-dilatância de solos artificialmente cimentados curados sob tensão. Juntamente, foi realizado um estudo um numa areia fina e uniforme, artificialmente cimentada, para três tempos de cura (3, 7 e 28 dias), da resistência à compressão simples (qu) e da resistência à compressão diametral (qt) em função da razão vazios/cimento (η/Civ). Os resultados mostraram que a resistência aumenta com a redução da relação vazios/cimento (η/Civ) e com o aumento do tempo de cura (t), sendo que a relação tração/compressão (qt/qu) é independente do tempo de cura e apresenta um valor médio de 0,15. Além dos resultados proferidos, outras misturas de solos granulares com diferentes tipos de cimento, variados tempos de cura, foram analisados e normalizados, obtendo-se uma curva única em que a resistência à compressão simples (qu) e a resistência à compressão diametral (qt) foram normalizadas e estão em função da relação vazios/cimento (η/Civ). Paralelamente pretendeu-se verificar qual o efeito do tipo de cura (sob tensão ou atmosférica) em misturas cimentadas com a realização de ensaios para tensões efetivas médias desde 250 kPa até 4000 kPa. Além disso, avaliou-se a variação do η/Civ e do tempo de cura para amostras curadas sob tensão. Os resultados mostram que, de um modo geral, com o aumento da tensão efetiva média, o tipo de cura não afeta os valores das tensões de desvio máximas. A parcela friccional tem uma predominância no comportamento tensão-deformação. O tipo de cura tem influência na definição da superfície de plastificação e da rigidez, verificando-se o aumento destas propriedades para amostras curadas sob tensão em relação a amostras curadas sob pressão atmosférica. Com base nos resultados obtidos nesta pesquisa, um modelo elasto-plástico com degradação da rigidez, que tem como parâmetros a resistência a compressão simples (qu), ângulo de atrito (ϕ’) e uma deformação equivalente (εs 0,7), foi proposto para simular o comportamento tensão-deformação de misturas de areias artificialmente cimentados em ensaios triaxiais, apresentando resultados satisfatórios. / The search for new technical solutions to reduce construction time of engineering works and to make them more cost-effective has been object of the research lines of the group of Geotechnical Engineering of Federal University do Rio Grande do Sul. Numerous studies have been conducted to analyse and understand the behaviour of artificially cemented. Portland cement is widely used for improving strength and deformability characteristics of soils. To study the contribution of cementation under high pressures, a 10 MPa confining pressure triaxial apparatus was built to study the stress-strain-dilatancy behaviour of artificially cemented soils cured under stress. In parallel a study was conducted on a artificially cemented uniform sand at three curing times (3, 7 and 28 days) to determine the unconfined compressive strength (qu) and splitting tensile strength (qt) according to voids/cement ratio (η/Civ) dosage methodology. The results showed that strength increases with the reduction of voids/cement ratio (η/Civ) and with the increasing of cure time (t). The tensile/compression ratio (qt/qu) is independent of curing time and presents a mean value of 0.15. In addition to these results, other granular soils mixtures with distinct types of cement and different curing times were analysed. A unique normalized curve was fit to unconfined compressive strength (qu) and splitting tensile strength (qt) against voids/cement ratio (η/Civ). At the same time, the effect of the curing type (under stress or atmospheric) was verified through triaxial compression tests with mean effective stresses ranging from 250 kPa to 4000 kPa. In addition, the variation of η/Civ and cure time was evaluated for samples cured under stress. The results show that, in general, by increasing the mean effective stress, the type of cure does not affect the values of the maximum deviatoric stress. The frictional portion is predominant in the stress-strain behavior. The type of cure affects the yielding surface and the stiffness of the samples. It was observed the increase in this properties for samples cured under stress compared to samples cured with atmospheric stress. Based on the outcomes of this study, with satisfactory results, an elastoplastic model with stiffness degradation (using unconfined compressive strength (qu), friction angle (’) and an equivalent strain (  s0.7)) was proposed to simulate the stress-strain behaviour of artificially cemented sands in triaxial tests.

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Reinforced concrete (RC) structures constitute a significant portion of the building inventory in earthquake-prone regions of the United States. Accurate analysis tools are necessary to allow the quantitative assessment of the performance and safety offered by RC structures. Currently available analytical approaches are not deemed adequate, because they either rely on overly simplified models or are restricted to monotonic loading. The present study is aimed to establish analytical tools for the accurate simulation of RC structures under earthquake loads. The tools are also applicable to the simulation of reinforced masonry (RM) structures. A new material model is formulated for concrete under multiaxial, cyclic loading conditions. An elastoplastic formulation, with a non-associative flow rule to capture compression-dominated response, is combined with a rotating smeared-crack model to capture the damage associated with tensile cracking. The proposed model resolves issues which characterize existing concrete material laws. Specifically, the newly proposed formulation accurately describes the crack opening/closing behavior and the effect of confinement on the strength and ductility under compressive stress states. The model formulation is validated with analyses both at the material level and at the component level. Parametric analyses on RC columns subjected to quasi-static cyclic loading are presented to demonstrate the need to regularize the softening laws due to the spurious mesh size effect and the importance of accounting for the increased ductility in confined concrete. The impact of the shape of the yield surface on the results is also investigated. Subsequently, a three-dimensional analysis framework, based on the explicit finite element method, is presented for the simulation of RC and RM components under cyclic static and dynamic loading. The triaxial constitutive model for concrete is combined with a material model for reinforcing steel which can account for the material hysteretic response and for rupture due to low-cycle fatigue. The reinforcing steel bars are represented with geometrically nonlinear beam elements to explicitly account for buckling of the reinforcement. The strain penetration effect is also accounted for in the models. The modeling scheme is validated with the results of experimental static and dynamic tests on RC columns and RC/RM walls. The analyses are supplemented with a sensitivity study and with calibration guidelines for the proposed modeling scheme. Given the computational cost and complexity of three-dimensional finite element models in the simulation of shear-dominated structures, the development of a conceptually simpler and computationally more efficient method is also pursued. Specifically, the nonlinear truss analogy is employed to capture the response of shear-dominated RC columns and RM walls subjected to cyclic loading. A step-by-step procedure to establish the truss geometry is described. The uniaxial material laws for the concrete and masonry are calibrated to account for the contribution of aggregate interlock resistance across inclined shear cracks. Validation analyses are presented, for quasi-static and dynamic tests on RC columns and RM walls. / Ph. D.