Connection is a fundamental part of architecture; not only in the forming of spaces, rooms and buildings, but in how each extends further to the surrounding environment, the streets, the city, and to the world. Connections are also made between the built environment and the people that experience it. The goal of an architect should be to improve the setting and the quality of life of the people that utilize its features. These settings enable people to connect with each other, strengthen the community, and connect the community with the surrounding environment. As a thesis study, a community center for Fort Dupont Park in Washington D.C. provides a suitable model for testing this approach to architecture. A variety of existing features such as neighborhoods, schools, and recreational areas provide support for a venue which gives coherence and centrality to the community. / Master of Architecture

Thesis--University of Michigan. / Includes bibliographical references.

[pt] Um dos resultados fundamentais na mecânica clássica é que, para sistemas lineares com n graus de liberdade, existem n modos de vibração ortogonais e que as freqüências naturais são independentes da amplitude de vibração. Além disso, qualquer movimento da estrutura pode ser obtido como uma combinação linear desses modos. No caso de sistemas não-lineares, isto não mais se verifica e a relação entre freqüência, amplitude e os modos de vibração precisa ser determinada. A obtenção dessas informações para estruturas se dá em geral pelo uso de programas de análise não-linear baseados em uma formulação em elementos finitos. Contudo, isto é um procedimento custoso computacionalmente. Uma abordagem mais viável é o uso de modelos discretos compatíveis de baixa dimensão, por meio dos quais as freqüências e os modos não- lineares são obtidos. Neste trabalho é proposto um procedimento para a derivação de modelos de redução de dimensão para vigas e pórticos planos esbeltos. As equações diferenciais de movimento são obtidas a partir da aplicação das técnicas variacionais a um funcional não-linear de energia. A obtenção do modelo se dá através do emprego dos métodos de Ritz ou Galerkin para a redução espacial e do balanço harmônico para redução no tempo. Os modos lineares são utilizados como uma primeira aproximação para os modos não-lineares. As relações freqüência-amplitude são satisfatoriamente obtidas para vibrações livre e forçada (não-amortecida e amortecida). Entretanto, essas curvas apresentam, em geral, no regime não-linear, pontos limites, sendo obtidas, portanto, com uso do método do controle de comprimento de arco. Uma correção para o modo- linear é obtida com uso dos métodos dos elementos finitos e da perturbação. Um estudo paramétrico e das condições de contorno é apresentado para vigas. O comportamento não-linear de pórticos em L é também analisado. Para esses pórticos é estudada a influência de cargas axiais e da geometria. Os resultados são comparados com soluções analíticas encontradas na literatura. / [en] One of the fundamental results in classical mechanics is that linear systems with n degrees of freedom have n orthogonal vibration modes and n natural frequencies which are independent of the vibration amplitude. Any motion of the system can be obtained as a linear combination of these modes. This does not hold for nonlinear systems in which case amplitude dependent vibrations modes and frequencies must be obtained. One way of obtaining these informations for arbitrary structures is to use a nonlinear finite element software. However, this is a cumbersome and time consuming procedure. A better approach is to derive a consistent low dimensional model from which the nonlinear frequencies and mode shapes can be derived. In this work a procedure for the derivation of low dimensional models for slender beams and portal frames is proposed. The differential equations of motion are derived from the application of variational techniques to a nonlinear energy functional. The linear vibration modes are used as a first approximation for the nonlinear modes. The Galerkin and Ritz methods are used in the model for the spatial reduction and the harmonic balance method for the reduction in time domain. This allows the analysis of the free and forced (damped or undamped) vibrations of the structure in non- linear regime. However nonlinear resonance curves usually presents limit points. To obtain these curves, a methodology for the solution of non-linear equations based on an arc-length procedure is derived. Based on the finite element methods and using the basic ideas of the perturbation theory, a correction for the nonlinear vibration modes is derived. The influence of boundary conditions, geometric, and force parameters on the beam response is analyzed. The behavior of L frames is studied. For this kind of frame, the influence of axial loading and geometric parameters on the response is studied. The results are compared with analytical solutions found in the literature.

[pt] O uso de materiais sustentáveis e os resultados das pesquisas sobre energias renováveis têm sido aplicados nas obras civis que buscam estar à vanguarda no fornecimento de sistemas construtivos novos, leves, resistentes e de baixo custo. Dentre estes materiais, o bambu é uma solução que apresenta características químicas, físicas e mecânicas compatíveis e em muitos aspectos superiores em comparação com os materiais industrializados. Pesquisas desenvolvidas no Departamento de Engenharia Civil da PUC-Rio, desde 1979, fornecem dados de caracterização do bambu como material de construção, porém estudos mais aprofundados sobre seu desempenho estrutural se fazem necessários. Neste trabalho procura-se avaliar o comportamento de uma estrutura de pórtico plano em modelo reduzido sob carregamento estático e dinâmico. Os resultados se comparam com os de um modelo reduzido em aço. O bambu ensaiado é da espécie Phyllostachys aurea, que foi estudado na PUC–Rio anteriormente. Os dados coletados em relação às propriedades físicas, mecânicas e dinâmicas se verificam usando as normas ISO-22157-1 e ISO/TR 22157-2 que existem para estabelecer as propriedades físicas e mecânicas sujeitas à carga estática. Nos pórticos de modelos reduzidos é aplicada as cargas estáticas vertical e lateral para avaliar a resposta no regime elástico e plástico, e assim, comparar ao comportamento dos materiais segundo suas propriedades, como à deformação permanente e o comportamento rígido-plástico. Na análise dinâmica, realizam-se ensaios de vibração livre aplicando deslocamento inicial, para identificar os parâmetros modais estruturais que correspondem aos valores de amortecimento coeficiente de amortecimento (igual) 1,5 por cento e coeficiente de amortecimento (igual) 2,3 por cento e frequência natural de 13 Hz e 35 Hz, em segmentos de bambu e nos modelos de pórtico respectivamente. / [en] The use of green and ecological materials in addition to the renewable energy in civil engineering are leading provider of new building systems, lightweight, durable and inexpensive are reality at the present time. Among these materials, bamboo is a solution that has some chemical, physical and mechanical properties compatible and in many cases even superior in comparison with industrialized materials. Studies carried out in the Department of Civil Engineering of PUC-Rio, since 1979, generated technical data concerning the chemical, physical and mechanical characterization of bamboo as a building material. Further studies on its structural performance in different forms and geometry are needed for establishing the method of calculation of bamboo structures. This study presents the results of an investigation for the evaluation of the behavior of a plane frame structure subjected to lateral and vertical static and only lateral dynamic loading. This work is the first investigation on the dynamic behavior of the bamboo frame, in the available technical literature. To achieve this objective and to compare the obtained results with those of a steel model, bamboo plane frame of the same scale using the species Phyllostachys aurea, was prepared. The physical and mechanical properties of the bamboo were established using ISO-22157-1, ISO/TR22157-2 recommendations for static load. In the plane frame models a static load is applied to evaluate the response in the elastic and plastic regime. In turn the obtained data are compared with those of steel plane frame. In dynamic analysis, free vibration tests were performed in bamboo segments and plane models frame applying initial displacement. The values of damping damping coefficient (equal) 1,5 percent and damping coefficient (equal) 2,3 percent and the natural frequencies of 13 Hz and 35 Hz for the segment and the bamboo portal frame models respectively were obtained.

[pt] O método híbrido dos elementos finitos, proposto por Pian com base no potencial de Hellinger-Reissner, estabeleceu um novo paradigma entre as formulações de discretização numérica de um problema de elasticidade. Uma proposta feita por Przemieniecki – para a análise generalizada de vibração livre de elementos de treliça e de viga – foi incorporada por Dumont aos métodos híbridos dos elementos finitos e de contorno e generalizada ainda mais para a análise de problemas dependentes do tempo em termos de um procedimento de superposição modal avançado, que se baseia na resolução de um problema não linear de autovalores e que permite levar em conta de maneira adequada condições iniciais gerais de contorno, assim como ações de domínio. O presente trabalho apresenta as principais características do desenvolvimento feito por Dumont para aplicação específica a estruturas aporticadas e investiga diversos exemplos disponíveis na literatura de dinâmica estrutural clássica para mostrar que muitos resultados apresentados são bastante imprecisos pela falta de um cuidadoso estudo de convergência. / [en] The hybrid finite element method, proposed by Pian on the basis of the Hellinger-Reissner potential, has proved itself a conceptual breakthrough among the discretization formulations. A proposition made by Przemieniecki – for the generalized free vibration analysis of truss and beam elements – was incorporated into the hybrid finite/boundary element method developed by Dumont and extended to the analysis of time-dependent problems by making use of an advanced mode superposition procedure that is based on a nonlinear eigenvalue analysis and adequately takes into account general initial conditions as well as general body actions. This work presents all the features of the formulation as applied to frame structures and assesses several examples available in the technical literature to show that remarkable improvements may be achieved – and actually should be taken into account – with the proposed formulation when compared to the classical structural dynamics.

Ce travail de recherche constitue une étude globale du portique occidental de Philae, prenant en compte l’ensemble architectural, théologique et cultuel qu’il forme. Une première partie pose le cadre dans lequel se situe le portique, en le replaçant dans son contexte topographique, architectural et historique, et présente les fonctions du monument. La deuxième partie aborde plus en détail le monument en présentant ses particularités architecturales, les malfaçons de sa conception, la singularité de ses fenêtres et la diversité de ses chapiteaux. Ensuite, la chronologie de la décoration est établie, depuis le règne d’Auguste jusqu’à celui de Néron et peut-être au-delà. La troisième partie est consacrée à la translittération, la traduction et le commentaire des textes. Les erreurs de signes et les incompréhensions diverses sont exposées. Puis, vient la synthèse, formée par l’étude de la « grammaire » du temple et le commentaire théologique des textes. Enfin une dernière partie présente les différents témoignages de l’homme sous le portique: inscriptions démotiques, grecques, graffites figuratifs et cupules. Cette documentation apporte des informations sur les travaux du portique, le culte officiel et les pratiques en marge du culte officiel qui se déroulaient dans l’espace du parvis du temple d’Isis. Un volume de 158 planches accompagne le volume de texte. Il comprend la copie de tous les textes du portique, pour la plupart inédits. / This work is a comprehensive study of the western portico of Philae temple, taking into account its architectural features, its theology and its function as a place of worship. The first part gives an overview of the topographical, architectural and historical contexts and presents the function of the monument. The second part details its architectural peculiarities, the misconceptions, the singularity of its windows and the diversity of its capitals. Chronology of the decoration is then established, extending from the reign of Augustus till the reign of Nero or maybe after. The third part is devoted to the transliteration, translation and commentary of the texts. Various miswritings and uncomprehensions of the texts are exposed. The synthesis takes into account the « grammaire du temple » and theological commentary of the texts. The last part is devoted to the portico considered as a place of worship and the marks left by the men who worked and passed by there : demotic and greek inscriptions, carved images, gold covering and small cavities. This documentation gives informative insights on the works of the portico, the official cult and the more « popular » practices which occured in the forecourt of the temple of Isis. A volume of 158 plates is added, containing the copy of all the texts of the portico, which are mainly unpublished.

[pt] A análise não linear de estruturas é uma tarefa de grande importância na execução de projetos eficientes e seguros, permitindo a economia de recursos materiais, ao tempo que se identifica efeitos de segunda ordem no comportamento do modelo que podem vir a ter consequências significativas. Esse tipo de análise é realizado através de algoritmos numéricos iterativos, e a visualização de resultados gráficos é essencial para auxiliar a interpretação do analista. Por isso, a análise não linear só se tornou recorrente com o advento de aplicações computacionais gráfico-iterativas. Porém, diferentemente de uma análise linear-elástica, em que os resultados fornecidos pelo programa pouco dependem do conhecimento do usuário sobre os métodos de solução, a análise não linear requer uma série de parâmetros de entrada relacionados aos métodos numéricos e, portanto, exige um conhecimento básico por parte do usuário sobre os algoritmos de solução e comportamento do modelo. Tendo isso em vista, este trabalho busca desenvolver uma ferramenta computacional de fácil uso e com uma interface gráfica simples, porém com um solver robusto, para auxiliar a aprendizagem da análise geometricamente não linear de modelos aporticados bidimensionais. Para isso o programa de análise estrutural Ftool, consagrado na comunidade de Engenharia Civil e no meio acadêmico, foi adotado para receber os novos recursos para executar a análise com não linearidade geométrica. Na nova versão do Ftool, os usuários têm a oportunidade de utilizar e testar diversas técnicas de solução do sistema não linear de equilíbrio do modelo, descritas nesse trabalho. A forma como a análise é executada permite um controle total do usuário sobre o progresso da análise. Além disso, resultados em forma de gráficos podem ser estudados no novo ambiente de plotagem do programa. / [en] Nonlinear analysis of structures is an important task for efficient and safe projects, allowing the saving of material resources and the identification of second-order effects on the behavior of structural models that may have significant consequences. This type of analysis is performed with iterative numerical algorithms, and visualization of graphic results is essential to auxiliary the interpretation of the analyst. For this reason, nonlinear analyses only became common with the advent of graphical-interactive computational applications. However, unlike a linear-elastic analysis, where the results provided by the program depend very little on the users knowledge about the solution methods, a nonlinear analysis requires a series of input parameters related to the numerical methods and thus demands a basic understanding about the solution algorithms and nonlinear structural behavior. With this in mind, this work aims to develop a user-friendly computational tool with a simple graphical interface, but with a robust solver, to assist the learning of geometrically nonlinear analysis of two-dimensional frame models. The structural analysis software Ftool, largely used by the Civil Engineering community and academia, was adopted to receive the new features to perform geometrically nonlinear analyses. In the new version of the Ftool program, students, engineers and researchers have the opportunity to use and test various solution techniques of the nonlinear system of equilibrium equations, which are described in detail throughout this work. The way the nonlinear analysis is performed allows for a full control by users over the progress of the analysis. In addition, graph results can be studied in the new plotting environment of the program.

Colonie grecque, Apollonia d’Illyrie (Albanie), a connu à l’époque romaine des phases de construction et d’aménagement importantes. En témoigne le centre monumental qui a fait l’objet de fouilles et de dégagements sous la direction du français Léon Rey au début du XXe siècle. Après la seconde guerre mondiale, les équipes albanaises ont poursuivi les recherches archéologiques et ont réalisé les restaurations et les présentations actuelles. Le centre monumental est organisé autour de deux édifices principaux, l’odéon et le monument des agonothètes. Ces lieux d’assemblée attestent du caractère public de ce secteur de la ville comme le fait un arc de triomphe légèrement postérieur. Des boutiques témoignent d’une fonction commerciale annexe. L’aspect religieux est illustré par un temple ionique, entouré d’un portique, associé à un bâtiment nommé usuellement "prytanée", et par un petit sanctuaire. Enfin, un édifice de plan carré peut être soit une bibliothèque soit un Augusteum. Après l’analyse des vestiges accessibles et de la documentation, une approche des fonctions des différents monuments et les renvois aux éléments comparatifs des hypothèses de restitutions sont proposées puis transposées en images de synthèse. Elles sont ensuite assemblées en une vision globale du centre monumental romain, dans son état du début du IIIe siècle ap. J.-C. Dans l’attente de l’achèvement des recherches sur l’agora, localisée à quelques centaines de mètres, cet ensemble pourrait être un complexe architectural dédié au culte impérial dont l’importance aurait attiré, dans le courant du IIe siècle, le bouleuterion que prudemment on désigne encore comme "monument des agonothètes". / During the Roman period, “Apollonia of Illyria”, a greek settlement in Albania, knew several phases of construction and development. This is demonstrated by the study of the monumental center which was the object of excavations supervised by a French archaeologist Léon Rey at the beginning of the XXth century. After World War II, Albanian teams pursued the researches. They realized the restorations and the current presentations. The monumental center is organized around two main buildings, the Odeon and the “monument of Agonothetes”. These meeting places give evidence of the public character of this part of the city, just like the existence of a triumphal arch built later on. Shops also prove the commercial function of this place. Then, the religious function is illustrated by an ionic temple surrounded by a portico associated with a building named “prytaneum’ and by a small sanctuary. Finally, a square building is either a library or an “augusteum”. After an analysis of the visible vestiges and documentation, a report on the functions of the various monuments and a presentation of the comparative elements, the hypothesis of reconstructions will be proposed and transposed into computer-generated images. They will be assembled in a global vision of the roman monumental center at the beginning of the third century. Researches concerning the agora, localized a few hundred meters further, are not achieved yet but this place could be an architectural complex dedicated to imperial cult. During the second century, its importance could have attracted the bouleuterion that remains, for the moment, named as “monument of Agonothetes”. / Kolonia greke e Apolonisë së Ilirisë, në Shqipëri, ka njohur faza të rëndësishme ndërtimi dhe riorganizimi urban në periudhën romake. Këtë e dëshmon qendra monumentale që ka qenë pikësynimi i gërmimeve dhe zbulimeve të kryera nën drejtimin e francezit Leon Rei, në fillim të shekullit të XX. Pas Luftës së II Botërore, ekipet shqiptare kanë vazhduar nxjerrjen në dritë të saj, si dhe kanë realizuar restaurimet dhe pamjet që shohim sot. Qendra monumentale është organizuar rreth dy godinave kryesore, odeoni dhe monumenti i Agonotetëve. Këto vende mbledhjesh dëshmojnë për karakterin publik të kësaj zone të qytetit, ashtu si dhe një hark triumfi pak më i vonshëm. Dyqanet dëshmojnë për një funksion tregtar aneks. Aspekti religjioz ilustrohet me praninë e një tempulli jonik, të rrethuar me një portik, dhe që lidhet me një godinë të ashtuquajtur prytaneum, si dhe me një faltore e vogël. Së fundmi, një ndërtesë në formë katrore mund të jetë ndoshta një bibliotekë apo augusteum. Në përfundim të studimit të rrënojave të dukshme dhe të dokumentacionit përkatës, parashtrohet trajtimi i funksioneve të monumenteve të ndryshme dhe i elementeve krahasuese të rimëkëmbjes hipotetike të tyre, që më tej transformohen në paraqitjet e informatizuara. Më pas, të gjithë elementët janë bashkuar në një pamje gjithëpërfshirëse të qendrës monumentale romake, ashtu siç paraqitej ajo në fillimin e shek. III të e. sonë. Në pritje të përfundimit të kërkimeve në agora, e cila gjendet vetëm disa qindra metra larg, ky ansambël duket të ketë qenë një kompleks arkitekturor që i kushtohej kultit perandorak, rëndësia e të cilit do të tërhiqte përgjatë shek. II të e. sonë buleterionin, që ende në mënyrë të kujdesshme emërtohet si “monumenti i Agonotetëve”.

[pt] O presente trabalho visa dar complemento à ferramenta gráfica interativa previamente criada com a finalidade de modelar e dimensionar vigas e pilares em concreto armado, inserindo no dimensionamento a não linearidade física. A ferramenta existente tem como base o programa FTOOL, que de maneira didática permite modelar e realiza análise estrutural em duas dimensões, resultando em deslocamentos, reações e esforços internos. Com base nos esforços e dados iniciais da estrutura tais como materiais, seções e cobrimento, a nova ferramenta altera a rigidez das seções para que se considere os efeitos de fissuração e fluência do concreto, além da relação não linear entre tensão e deformação. É necessário inserir uma análise da rigidez das seções, que após a fissuração da peça, na transição do Estádio I para o Estádio II, têm sua rigidez reduzida, cálculo este feito pela rigidez secante obtida pelos diagramas momento-curvatura. Desta forma, é necessário reavaliar a rigidez das diversas seções de maneira iterativa, fazendo-se a redistribuição de esforços de acordo com a variação das rijezas nas seções dos elementos estruturais. Propõe-se a comparação entre a recomendação da NBR 6118:2014, item 15.7.3, para consideração aproximada da não linearidade física e a rigidez secante obtida pelas relações momento-curvatura, tanto para os pilares como para as vigas. Para isso são estudados três exemplos de estruturas onde compara-se os resultados obtidos para os esforços internos, armadura e deslocamento. / [en] The present work aims to complement the graphic-interactive tool previously created for modeling and designing reinforced concrete beams and columns, introducing the material nonlinearity in the design. The existant tool is based on the FTOOL program, which didactically allows to model and performs structural analysis in two dimensions, resulting in deflections, reactions ans internal forces. Based on the forces and initial data of the structure such as materials, cross sections and concrete covering, the new tool changes the cross sections stiffnesses to consider the effects of concrete cracking and creep, besides the nonlinear relationships between tensions and deformations. It is necessary to introduce an analysis of the section stiffnesses, which after cracking, in the transition between stages I and II, presents a reduction in its stiffiness, that is evaluated by the secant stiffness from the moment-curvature diagrams. Thus, it is necessary to reevaluate the stiffness of the several sections iteratively, performing the redistribuition of the forces according to the vaiation of stiffness on the structural elements. It is proposed the comparison between the recommendation of NBR 6118 (ABNT, 2014), in its topic 15.7.3, for the approximate consideration of material nonlinearity and the secant stiffness obtained by the moment-curvature relationships, both for columns and beams. So three examples of structures are studied, in which the results obtained for internal forces, reinforcement and displacement are compared.