建築信頼性工学 / Reliability Engineering

単位数: 2. 担当教員: 五十子 幸樹. 開講年度: 2024. 開講言語: 日本語.

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研究科Webページ
https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-g.html
（大学院シラバス・時間割・履修登録）にて確認すること。

建築構造物の設計体系は、従来の確定論的な「許容応力度設計法」から「限界状態設計法」に代表される確率論的手法にシフトしつつある。すなわち、地震、強風、豪雪などの外力に対する構造物の使用性や安全性を確率論を用いて定量的に評価することが求められる。構造物に作用する荷重、構造物の耐力いずれにも、様々な不確定性やばらつきが含まれるため、それらを合理的・定量的に評価し、適切にモデル化する必要がある。本講では、確率論の基礎と応用、ランダム振動論の基礎と応用、信頼性理論の基礎と構造設計基準への応用について論じる。


講義資料の共有，レポート課題についてGoogle Classroom を利用する
クラスコードは 3irgnoh
※　必ず東北大学メールのアカウントでログインすること．ブラウザはChromeブラウザを推奨

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/english/academics/master.html (under "Timetable & Course Description")

The concept of the structural design of buildings has shifted from deterministic methods such as ‘allowable stress design’ to probabilistic methods such as ‘limit state design’. When designing structures, we consider various loads, e.g. earthquake, wind and snow loads. Because every load and the resistance of structure have uncertainty and variation in nature, the building performance such as habitability and safety should be evaluated quantitatively based on statistics and probability. In the analysis, the probabilistic properties of each load are modeled appropriately. Similarly, the strength and resistance of structures are also modeled appropriately. In this course lectures explain the fundamentals and application of probability, extreme value analysis, random vibration theory, and reliability, focusing on the application to structural design.

他の授業科目との関連及び履修上の注意

確率・統計、振動論を学習しておくこと。

他の授業科目との関連及び履修上の注意(Ｅ）

Students are required to have studied probability and vibration theory.

授業計画

1. ガイダンス・構造設計の考え方
2. 確率の基礎と諸定理
3. 確率変数と確率分布
4. 確率分布関数と確率密度関数
5. 信頼性解析の基礎
6. 破壊確率と安全率
7. 信頼性設計法
8. 構造システムの安全性
9. 極値解析の基礎
10. 漸近極値分布
11. 強度変数のモデル化
12. 不規則振動論の基礎
13. スペクトル解析概説
14. 線形振動系の不規則振動解析
15. 不規則振動の最大ピーク値の評価

授業計画(Ｅ）

1. Orientation/Concept of structural design
2. Fundamentals of statistics and probability
3. Probability of variables
4. Probability distribution and density functions
5. Fundamentals of reliability theory
6. Estimation of the probability of fracture and safety factor
7. Concept of load–resistant factor design (LRFD)
8. Estimation of the safety of structures
9. Fundamentals of extreme value analysis
10. Probability of extreme values
11. Model of resistance of structures and/or structural elements
12. Random vibration theory
13. Spectral analysis
14. Estimation of vibration based on the random vibration theory
15. Estimation of the maximum peak values of random vibration

授業時間外学習

講義時間は限られるため，学生各自の自習が重要である．教科書の当該箇所を事前に予習し，講義後には復習すること．

授業時間外学習（Ｅ）

Because the session time is limited, self-directed learning is important. Students are required to prepare and review for each class.

成績評価方法及び基準

出席状況、レポート課題への取り組み状況を含む平常点と期末試験の結果を総合的に判断する。

成績評価方法及び基準(Ｅ）

Students are evaluated on their submitted assignments, class participation, attendance and examination.

教科書および参考書

• 確率的手法による構造安全性の解析　確率の基礎から地震災害予測まで, 柴田明徳, 森北出版 (2005) ISBN/ISSN: 4627552718 資料種別:教科書
• 構造信頼性　理論と応用, P.フ―クリステンセン／M.J.ベイカー（室津義定訳）, Springer-Verlag Tokyo (1986) ISBN/ISSN: 4431705058 資料種別:参考書
• 確率論手法による構造解析, 星谷　勝, 鹿島出版会 (1977) ISBN/ISSN: 4306021181 資料種別:参考書
• スペクトル解析, 日野幹雄, 朝倉書店 (2010) ISBN/ISSN: 9784254121834 資料種別:参考書

オフィスアワー

火曜日10:30〜12:00．災害科学国際研究所E402室、五十子教授室。

オフィスアワー（Ｅ）

Office hours are from 10:30 to 12:00 on Tuesday at Prof. Ikago's office on the 4th floor of the IRIDeS Building.