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耐震工学 / Earthquake Engineering

単位数: 2. 担当教員: 運上 茂樹. 開講年度: 2024. 科目ナンバリング: TCA-CEE331J.

主要授業科目/Essential Subjects

授業の目的・概要及び達成方法等

Google Classroomのクラスコードは工学部Webページにて確認すること。
学部シラバス・時間割(https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html)

1.目的
土木構造物を合理的に耐震設計するためには,地震動に対する構造物の動的挙動に関する理解が必要である.ここでは,土木構造物の耐震設計に必要となる耐震工学の基礎知識の修得を目的とする.

2.概要
主に橋梁の耐震構造解析や耐震設計を例とし,コンクリート部材などの動的な特性,動的応答の数値解析の基礎,さらに地震動特性の基礎について学ぶ.

3.達成目標
土木構造物の耐震設計に必要とされる基礎知識とともに,構造物のモデル化から地震応答解析,そして性能評価を行うプロセスを身に付ける.

授業の目的・概要及び達成方法等(E)

The class code for Google Classroom can be found on the Web site of
the School of Engineering:
https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html (JP Only)

1. Object
This course provides students with the basic theories on the dynamic behavior of infrastructures subjected to earthquake ground motions and the seismic design methods.

2. Outline
In this course, students learn the dynamic behavior of structural members such as concrete members, dynamic response analysis of structures, and basic characteristics of earthquake ground motions. Dynamic analysis and the seismic design for bridge structures are demonstrated as a typical example of infrastructures.

3. Goal
The purpose of this course is to help students understand the process of seismic design of structures, including mathematical modeling, earthquake response analysis methods and the performance evaluation of structures as well as the basic knowledge for the seismic design.

他の授業科目との関連及び履修上の注意

履修要望科目:
事前に第5セメスターまで「構造解析学及び同演習」を履修していることが望ましい.また,本授業と同じ第6セメスターに開講される「振動解析学」及び「コンクリート構造工学」を併せて履修することが望ましい.

他の授業科目との関連及び履修上の注意(E)

Requested completed subject:
Students are recommended to complete the courses, 'Structural Mechanics and its Exercises.' It is also recommended to take the courses, 'Structural Dynamics' and 'Engineering of Concrete Structures,' which are offered in the 6th semester.

授業計画

1.我が国における構造物の地震被害1
2.我が国における構造物の地震被害2
3.世界における構造物の地震被害
4.地震動の基本特性:地震波の種類と性質,地震の規模と震度
5.強震地動:強震観測,強震記録の特性,地盤振動の特性
6.地震危険度評価:地震発生の時間的・空間的分布のモデル化
7.耐震設計に用いる地震動:レベル1 地震動,レベル2 地震動
8.動的応答の数値解析1:構造物のモデル化,1 質点系の振動,応答の数値計算
9.動的応答の数値解析2:運動方程式,差分計算
10.中間試験
11.動的応答の数値解析3:地震応答スペクトル,地震応答解析
12.我が国の耐震設計基準:地震に対する構造物の要求性能,キャパシティデザイン
13.コンクリート構造の基本特性:RC部材の耐荷性能と変形性能,破壊メカニズム
14.鋼構造物の基本特性:鋼部材の耐荷性能と変形性能,破壊メカニズム
15.期末試験

授業計画(E)

1. History of earthquake damage in Japan #1
2. History of earthquake damage in Japan #2
3. History of earthquake damage around the world
4. Basic characteristics of earthquake ground motions (types and characteristics of earthquake waves, magnitude and intensity of earthquakes)
5. Basic characteristics of earthquake ground motions (strong motion observations, wave propagation in soil layers)
6. Earthquake risk assessment (earthquake occurrence models)
7. Ground motions for the seismic design of structures (level 1 and level 2 ground motions)
8. Dynamic response analysis #1 (structural modeling, dynamics of 1-DOF model, numerical calculation of structural responses)
9. Dynamic response analysis #2 (equation of motion, finite difference calculation method)
10. Midterm examination
11. Dynamic response analysis #3 (earthquake response spectrum, earthquake response analysis)
12. Seismic design codes in Japan (performance goals, capacity design concept)
13. Dynamic behavior of concrete structures (strength and ductility, failure mechanism)
14. Dynamic behavior of steel structures (strength and ductility, failure mechanism)
15. Final examination

授業時間外学習

毎回講義後に,講義中のノートを整理し,復習する必要がある.理解を確実にするための数値計算などのレポートを課し提出させる.

授業時間外学習(E)

Students are required to review the instructor's writing during the course and to maintain students' notebook after each class. Students are required to submit some reports on numerical calculations to make sure the students' understanding.

成績評価方法及び基準

成績評価は,中間試験と期末試験によって行う.

成績評価方法及び基準(E)

Evaluation is performed based on the midterm and final examinations.

教科書および参考書

  • 地震工学概論, 元田良孝,萩原良二,運上茂樹, 森北出版 (2012) ISBN/ISSN: 9784627464728

オフィスアワー

オフィスアワーは,授業当日の午後13:00~17:00とする.
その他の日程については,事前に電話またはE-mailで連絡のこと.

オフィスアワー(E)

Office hours are from 13:00 to 17:00 on the same day of the class.
Make an appointment in advance via phone or e-mail for other days.

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