GCI-7090 : Dynamique des structures - Pixel

Faculté des sciences et de génie
Département de génie civil
PLAN DE COURS
GCI-7090 : Dynamique des structures
NRC 24458 | Hiver 2016
Mode d'enseignement : Présentiel
Temps consacré : 3-0-6
Crédit(s) : 3
Ce cours présente les bases théoriques de la dynamique des structures. L’étudiant apprend à analyser les oscillations des structures
soumises à diverses sollicitations et acquiert des connaissances pratiques dans le domaine du calcul parasismique. L’étudiant qui a déjà
suivi le cours de premier cycle GCI-4090 ne peut s’inscrire à ce cours.
Plage horaire
Cours en classe
jeudi
08h30 à 11h20
PLT-2548
Du 11 janv. 2016 au 22 avr. 2016
Il se peut que l'horaire du cours ait été modifié depuis la dernière synchronisation avec Capsule. Vérifier l'horaire dans Capsule
Site de cours
https://www.portaildescours.ulaval.ca/ena/site/accueil?idSite=68181
Coordonnées et disponibilités
Charles-Darwin Annan
Professeur
Pavillon Adrien-Pouliot, Local 2928-L
[email protected]
4186562131 poste 2542
Disponibilités
Le professeur est disponible sur rendez-vous. Il suffit de lui envoyer un courriel pour fixer une rencontre
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Soutien technique
Pour recevoir du soutien technique relatif à l'utilisation du Portail des Cours, contactez :
Comptoir LiberT (FSG)
Pavillon Adrien-Pouliot, Local 3709
[email protected]
418-656-2131 poste 4651
Session d'automne et hiver
Lundi
08h00 à 18h45
Mardi
08h00 à 18h45
Mercredi
08h00 à 18h45
Jeudi
08h00 à 18h45
Vendredi
08h00 à 16h45
Session d'été
Lundi
08h00 à 16h00
Mardi
08h00 à 16h00
Mercredi
08h00 à 16h00
Jeudi
08h00 à 16h00
Vendredi
08h00 à 16h45
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Sommaire
Description du cours .......................................................................................................................... 4
Objectifs ................................................................................................................................................................................................................................. 4
Objectifs spécifiques ........................................................................................................................................................................................................... 4
Table des Matières (in French) .......................................................................................................................................................................................... 5
Contenu et activités ........................................................................................................................... 5
Évaluations et résultats ..................................................................................................................... 6
Consignes sur les examens ................................................................................................................................................................................................ 6
Consignes sur les travaux ................................................................................................................................................................................................... 6
Modalités d'évaluation ....................................................................................................................................................................................................... 6
Informations détaillées sur les évaluations sommatives ............................................................................................................................................ 7
Assignment 1 .................................................................................................................................................................................................................. 7
Examen ........................................................................................................................................................................................................................... 7
Assignment 2 .................................................................................................................................................................................................................. 7
Assignment 3 .................................................................................................................................................................................................................. 8
Term Project (Oral presentation and Written Report in French or English) ..................................................................................................... 8
Détails sur les modalités d'évaluation ............................................................................................................................................................................. 8
Politique sur les examens ................................................................................................................................................................................................... 8
Échelle des cotes .................................................................................................................................................................................................................. 8
Politique sur l'utilisation d'appareils électroniques ..................................................................................................................................................... 9
Politique sur le plagiat et la fraude académique .......................................................................................................................................................... 9
Étudiants ayant un handicap, un trouble d’apprentissage ou un trouble mental ................................................................................................ 9
Matériel didactique ............................................................................................................................ 9
Matériel obligatoire ............................................................................................................................................................................................................. 9
Matériel complémentaire ................................................................................................................................................................................................. 10
Logiciels ............................................................................................................................................................................................................................... 10
Médiagraphie et annexes ................................................................................................................. 10
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Description du cours
Objectifs
The course « GCI-7090 Dynamics of structures » is an intermediate course in structural dynamics, and it is bilingual although delivered in
English. For sudents, an intermediate level of French and English language proficiency is required. The course presents the concepts of
structural dynamics and the response of civil engineering structures to time-varying loads, including those due to earthquakes. The
course is recommended for graduate students who are interested in dynamic analysis of structures. Previous knowledge of structural
dynamics is not required. However, exposure to linear algebra, matrices and differential equations, and a basic course in structural theory
are required. The course will address topics such as dynamic equilibrium of structures, response of a single degree of freedom system to
dynamic excitation (free vibration, harmonic loads, pulses and earthquakes), response and design spectra, response of multi-degree of
freedom systems, and seismic behaviour of structures. The course will follow the contents of « Chopra, A.K. (2011) Dynamics of structures:
th
Theory and application to earthquake engineering, 4 Edn. Pearson »
Objectifs spécifiques
1. Equation of motion of single-degree-of-freedom systems. Students should be able to:
a) Understand the functional elements of a dynamic system - mass, damping, stiffness
b) Idealise the system and derive mathematical description of dynamic motion
2. Free and forced vibrations of a single-degree-of-freedom system. Students should be able to apply knowledge of mathematics, science
and engineering to:
a) Solve the equation for the response of dynamic motion, and describe free vibration
b) Find natural frequency and resonant response
c) Differentiate between the responses of undamped and damped vibration
d) Calculate response to harmonic and periodic excitations; transmissibility concept
e) Calculate response to arbitrary, step and pulse excitations using Duhamel’s integral
3. Numerical evaluation of dynamic response. Students should recognise the need of using numerical methods in structural dynamics.
The student should be able to compute the dynamic response by implementing the following in spreadsheet
a) Method based on interpolation of excitation
b) Central difference method
c) Newmark’s method, Wilson’s method
4. Response of structures to earthquake ground motions
a) Understand the response spectrum concept
b) Relations between deformation, pseudo-velocity and pseudo-acceleration spectra
c) Recognise the difference between design and response spectra
d) Design simple structures using response spectra
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5. Generalised single-degree-of-freedom systems and Rayleigh’s method
a) Understand the representation of motion in generalised coordinate
b) Idealise and draw the shape function
c) Derive and solve equation of motion for continuous beam subject to lateral force, and support motion
d) Derive and solve equation of motion for lumped mass system
e) Calculate frequencies using Rayleigh’s method
6. Multi-degree-of-freedom systems and forced vibrations.
a) Derive equation of motion for multi-degree-of-freedom systems (MDOF)
b) Calculate eigenvalues and eigen vectors
c) Solve MDOF systems using modal analysis and superposition
d) Determine response to ground motion based on spectral approach
7. Introduction to some contemporary state-of-the-art dynamic structural analysis software – SeismoSoft program suite and SAP2000
Nonlinear.
Table des Matières (in French)
1. Introduction
2. Formulation de l’équation du mouvement (Systèmes à un degré de liberté)
3. Régime libre de l’oscillateur élémentaire
4. Régime forcé harmonique
5. Régime permanent périodique
6. Réponse à une charge arbitraire
7. Évaluation numérique de la réponse dynamique
8. Réponse à un tremblement de terre
9. Systèmes généralisés à un degré de liberté
10. Introduction des systèmes à plusieurs degrés de liberté
11. Modèles de paramètres distribués des systèmes à plusieurs degrés de liberté
12. Réponse des systèmes à plusieurs degrés de liberté
13. Approche modale
14. Introduction de l'interaction de sol-structure dans l'analysis parasismique des structures
Contenu et activités
Le tableau ci-dessous présente les semaines d'activités prévues dans le cadre du cours.
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Titre
Date
Semaine 1
Semaine 2
Semaine 3
Semaine 4 - Homework Assignment 1 OUT
Semaine 5
Semaine 6:
Semaine 7 : Examen - 50%
Semaine 8: Semaine de Lecture
Semaine 9 : Homework Assignment 2 given before semaine de lecture
Semaine 10 : Homework Assignment 2 Due (10%).
Semaine 11: Homework Assignment 3 Out last week (15%)
Semaine 12: Homework Assignment 3 Due
Semaine 13: Assignment 3 (problem 4) DUE
Semaine 14 : Term Project Presentation & Report (20%) - French or English
Semaine 15: Project Report Due
Note : Veuillez vous référer à la section Contenu et activités de votre site de cours pour de plus amples détails.
Évaluations et résultats
Consignes sur les examens
Exams or quizzes are closed-book. A one-page fact sheet will normally be provided to students together with the exams or quizzes.
No other material or textbook is permitted during an exam or a quiz except the prescribed calculators.
Students are encouraged to solve all the suggested problems at the end of each chapter of the coursenote and additional problems in
the required course textbook (CHOPRA). Any particular difficulty should be brought to the attention of the professor in order to be
addressed in class.
Consignes sur les travaux
Assignments are on individual basis. Group discussions are allowed and in fact encouraged but solutions to problems are to be prepared
and submitted individually.
Modalités d'évaluation
Il n'y a pas de reprise d'examen sauf pour motifs exceptionnels (voir politique des reprises d'évaluation du département de
génie civil). Si des reprises étaient nécessaires, celles−ci auront lieu, pour l'examen, au 12 mars 2016 (samedi). L'autorisation de
participer à cet examen de reprise doit être obtenue avant cette date.
Sommatives
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Titre
Date
Mode de travail
Pondération
Assignment 1
Dû le 11 févr. 2016 à 11h15
Individuel
5%
Examen
Le 25 févr. 2016 de 08h30 à
10h15
Individuel
50 %
Assignment 2
Dû le 17 mars 2016 à 11h15
Individuel
10 %
Assignment 3
Dû le 31 mars 2016 à 11h15
Individuel
15 %
Term Project (Oral presentation and Written Report in French
or English)
Dû le 21 avr. 2016 à 08h30
Individuel
20 %
Formatives
Titre
Date
Mode de travail
Cette liste ne contient aucun élément.
Informations détaillées sur les évaluations sommatives
Assignment 1
Date de remise :
11 févr. 2016 à 11h15
En classe
Mode de travail :
Individuel
Pondération :
5%
Remise de l'évaluation :
PLT 2548
Examen
Date :
Le 25 févr. 2016 de 08h30 à 10h15
Mode de travail :
Individuel
Pondération :
50 %
Remise de l'évaluation :
PLT-2548
Directives de l'évaluation :
Exam is closed book. A one-page fact sheet will be provided to students together with the exams.
Matériel autorisé :
None
Assignment 2
Date de remise :
17 mars 2016 à 11h15
En classe
Mode de travail :
Individuel
Pondération :
10 %
Remise de l'évaluation :
PLT-2548
[email protected]
Electronic copy of solved assignments are to be submitted as well as the paper copy in class.
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Electronic copy of solved assignments are to be submitted as well as the paper copy in class.
Assignment 3
Date de remise :
31 mars 2016 à 11h15
En classe
Mode de travail :
Individuel
Pondération :
15 %
Remise de l'évaluation :
PLT-2548
[email protected]
Students are expected to submit an electronic version of solved assignments, in addition to the paper
version in class.
Term Project (Oral presentation and Written Report in French or English)
Date de remise :
21 avr. 2016 à 08h30
10 minutes oral presentation (in French or English) of project work will be made by each student on
the last day of class on either 14 or 21 April 2016.Written reports (in French or English) are due on 21
April 2016. Students are expected to hand in paper version as well as electronic copy, including model
file if applicable.
Mode de travail :
Individuel
Pondération :
20 %
Remise de l'évaluation :
PLT-2548
[email protected]
Détails sur les modalités d'évaluation
Cette sous-section n'a pas encore été complétée par votre enseignant.
Politique sur les examens
Les étudiants qui ont une lettre d'Attestation d'accommodations scolaires obtenue auprès d'un conseiller du secteur Accueil et soutien
aux étudiants en situation de handicap (ACSESH) doivent rencontrer leur professeur au début de la session afin que des mesures
d'accommodation en classe ou lors des évaluations puissent être prévues et planifiées suffisamment à l'avance puis mises en place.
SVP se référer à la Politique de reprise des examens en vigueur au Département de génie civil. Cette politique peut être consultée à
l'adresse suivante : http://www.gci.ulaval.ca/fileadmin/gci/documents/PolitiqueRepriseEvaluation.pdf
Les étudiants doivent prendre connaissance de cette politique au début de la session de cours.
Le formulaire qui accompagne cette politique est disponible à l'adresse suivante : http://www.gci.ulaval.ca/fileadmin/gci/documents/Autorisation_de_reprise_d_une_evaluation__Fevrier_2013_.pdf
Échelle des cotes
Cote
% minimum
% maximum
Cote
% minimum
% maximum
A+
90
100
C+
65
69,99
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Cote
% minimum
% maximum
Cote
% minimum
% maximum
A
85
89,99
C
50
64,99
A-
80
84,99
E
0
49,99
B+
76
79,99
B
73
75,99
B-
70
72,99
Politique sur l'utilisation d'appareils électroniques
La politique sur l'utilisation d'appareils électroniques de la Faculté des sciences et de génie peut être consultée à l'adresse : http://www.fsg.ulaval.ca/fileadmin/fsg/documents/PDF/Calculatrices-autorisees-FSG.pdf.
Politique sur le plagiat et la fraude académique
Règles disciplinaires
Tout étudiant qui commet une infraction au Règlement disciplinaire à l'intention des étudiants de l'Université Laval dans le cadre du
présent cours, notamment en matière de plagiat, est passible des sanctions qui sont prévues dans ce règlement. Il est très important
pour tout étudiant de prendre connaissance des articles 28 à 32 du Règlement disciplinaire. Celui-ci peut être consulté à l'adresse
suivante:
http://www.ulaval.ca/sg/reg/Reglements/Reglement_disciplinaire.pdf
Plagiat
Tout étudiant est tenu de respecter les règles relatives au plagiat. Constitue notamment du plagiat le fait de:
i. copier textuellement un ou plusieurs passages provenant d'un ouvrage sous format papier ou électronique sans mettre ces passages
entre guillemets et sans en mentionner la source;
ii. résumer l'idée originale d'un auteur en l'exprimant dans ses propres mots (paraphraser) sans en mentionner la source;
iii. traduire partiellement ou totalement un texte sans en mentionner la provenance;
iv. remettre un travail copié d'un autre étudiant (avec ou sans l'accord de cet autre étudiant);
v. remettre un travail téléchargé d'un site d'achat ou d'échange de travaux scolaires.
L'Université Laval étant abonnée à un service de détection de plagiat, il est possible que l'enseignant soumette vos travaux pour analyse.
Étudiants ayant un handicap, un trouble d’apprentissage ou un trouble mental
Les étudiants qui ont une lettre d'Attestation d'accommodations scolaires obtenue auprès d'un conseiller du secteur Accueil et soutien
aux étudiants en situation de handicap (ACSESH) doivent impérativement se conformer à la politique d'Accommodations scolaires aux
examens de la Faculté des sciences et de génie qui peut être consultée à l'adresse : http://www.fsg.ulaval.ca/fileadmin/fsg/documents/PDF/Politique-Facultaire-Accommodements.pdf
Matériel didactique
Matériel obligatoire
Dynamics of Structures, Theory and Applications to Earthquake Engineering (2011) ( 4e édition )
Auteur : Chopra, A.K.
Éditeur : Prentice Hall ( 2011 )
ISBN : 9780132858038
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Course Notes!
Course notes and all articles posted on the course website must be printed out and brought to class.
Matériel complémentaire
Structural Dynamics – Theory and Applications, Addison-Wesley (1999) Auteur : Tedesco, J.W., McDougal, W.G., and Ross, C.A.
Éditeur : Addison-Wesley ( 1999 )
ISBN : 0673980529
Dynamics of Structures, Wiley (2010) Auteur : Paultre, P.
Éditeur : Wiley iSTE ( 2010 )
ISBN : 9781848210639
Dynamics of Structures, 3rd Edition. CRC Press / Balkema (2012) ( 3e édition )
Auteur : Humar, J.L.
Éditeur : CRC Press / Balkema (2012) ( 2012 )
ISBN : 9780415620864
Logiciels
Registered students will be given access to the award-winning SeismoSoft suite of software (which includes SeismoStruct v7,
SeismoSignal, SeismoMatch and SeismoArtif). Students are encouraged to use this computer software to carry out their proposed term
projects. The link to downloading the software is provided on the WELCOME page! http://www.seismosoft.com/en/Download.aspx
Médiagraphie et annexes
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