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GCI-7021 : Dynamique des structuresNRC 19805

Hiver 2015

Mode d'enseignement : Présentiel

Crédit(s) : 3

Description de la section Dynamique des structures : Il s’agit d’un coursavancé dans le domaine de la dynamique des structures qui sera présentéprincipalement en langue anglaise. Les concepts théoriques de base de mêmeque la réponse des structures soumises à des chargements variables dans letemps, notamment les séismes, seront abordés. Le cours s’adresse auxétudiants des cycles supérieurs intéressés par l'analyse dynamique desstructures en génie civil. Le cours traite d’abord du comportement dessystèmes à un degré de liberté (vibration libre, sollicitation de typeharmonique, impact et séisme et de leur spectre de réponse) puis dessystèmes à plusieurs degrés de liberté ainsi que leur comportement soussollicitation sismique. Le cours s’appuie sur les contenus de « Chopra, A.K.(1995, 2001, 2007) Dynamics of structures: Theory and application toearthquake engineering, 3rd Edn. Pearson ».“Students who are interested intaking the course should contact the professor as soon as possible, providingbasic information such as their names, programs (MSc, PhD, etc) andresearch directors.”

Plage horaire :

Cours en classejeudi 08h30 à 11h20 PLT-2542 Du 12 janv. 2015 au 24 avr. 2015

Il se peut que l'horaire du cours ait été modifié depuis la dernièresynchronisation avec Capsule. Vérifier l'horaire dans Capsule

Site de cours : https://www.portaildescours.ulaval.ca/ena/site/accueil?idSite=59275

Coordonnées et disponibilités

Charles-Darwin AnnanProfesseur

Pavillon Adrien-Pouliot, Local 2928-L

charles-darwin.annan@gci.ulaval.ca

4186562131 poste 2542

Disponibilités :

Le professeur est disponible sur rendez-vous. Il suffit de lui envoyer uncourriel pour fixer une rencontre

Soutien technique : Pour recevoir du soutien technique relatif à l'utilisation du Portail des Cours,contactez :

 Comptoir LiberT (FSG)Pavillon Adrien-Pouliot, Local 3709

aide@fsg.ulaval.ca

418-656-2131 poste 4651Toutes sessions (du 1 janvier au 31 décembre)Lundi 08h00 à 18h45Mardi 08h00 à 18h45

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Mercredi 08h00 à 18h45Jeudi 08h00 à 18h45Vendredi 08h00 à 16h45

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Sommaire

Description du cours ......................................................................................................................... 4Objectifs  ....................................................................................................................................... 4Objectifs spécifiques  ....................................................................................................................... 4Table des Matières (in French)  ......................................................................................................... 5

Contenu et activités .......................................................................................................................... 5

Évaluations et résultats .................................................................................................................... 6Consignes sur les examens .............................................................................................................. 6Consignes sur les travaux ................................................................................................................ 6Modalités d'évaluation ..................................................................................................................... 6Informations détaillées sur les évaluations sommatives  ....................................................................... 7

Assignment 1  ............................................................................................................................ 7Mid-Term Quiz  .......................................................................................................................... 7Assignment 2  ............................................................................................................................ 7Assignment 3  ............................................................................................................................ 7Term Project (Presentation and Report in French or English) ............................................................ 7

Détails sur les modalités d'évaluation ................................................................................................ 7Politique sur les examens  ................................................................................................................ 8Échelle des cotes ............................................................................................................................ 8Politique sur l'utilisation d'appareils électroniques  ............................................................................... 8Politique sur le plagiat et la fraude académique  .................................................................................. 8Étudiants ayant un handicap, un trouble d’apprentissage ou un trouble mental ....................................... 9

Matériel didactique ........................................................................................................................... 9Matériel obligatoire ......................................................................................................................... 9Matériel complémentaire  ................................................................................................................. 9Logiciels ........................................................................................................................................ 9

Médiagraphie et annexes .................................................................................................................. 9

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Description du cours

Objectifs

The course « GCI-7021B Dynamics of structures » is an advanced course in structural dynamics, and it isdelivered mostly in English. For sudents, an intermediate level of English language proficiency is required forregistration. The course presents the concepts of structural dynamics and the response of civil engineeringstructures to time-varying loads, including those due to earthquakes. The course is recommended for graduatestudents who are interested in dynamic analysis of structures. Previous knowledge of structural dynamics is notrequired. However, exposure to linear algebra, matrices and differential equations, and a basic course instructural 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, pulsesand earthquakes), response and design spectra, response of multi-degree of freedom systems, and seismicbehaviour of structures. The course will follow the contents of « Chopra, A.K. (2011) Dynamics of structures:Theory and application to earthquake engineering, 4  Edn. Pearson »th

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 applyknowledge 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 methodsin structural dynamics. The student should be able to compute the dynamic response by implementing thefollowing 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

 

5. Generalised single-degree-of-freedom systems and Rayleigh’s method

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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 – SeismoSoftprogram 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.

Titre Date

Semaine 1  

Semaine 2  

Semaine 3  

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Semaine 4 - Homework Assignment 1 OUT  

Semaine 5  

Semaine 6: Assignment 1 Due (5%)  

Semaine 7 : Term Quiz (Examen mi-session) - 50%  

Semaine 8: Semaine de Lecture  

Semaine 9 : Homework Assignment 2 Out  

Semaine 10 : Homework Assignment 2 Due (10%).  

Semaine 11: Homework Assignment 3 Out (15%)  

Semaine 12: Homework Assignment 3 (Problem 1-3) 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   de votre site de cours pour de plus amples détails.Contenu et activités

Évaluations et résultats

Consignes sur les examens

Exams or quizzes are  . A   will normally be provided to students together withclosed-book one-page fact sheetthe 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   at the end of each chapter of the coursenotesuggested problemsand 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 toproblems are to be prepared and submitted individually.

Modalités d'évaluation

Sommatives

Titre Date Mode de travail Pondération

Assignment 1 Dû le 12 févr. 2015 à 11h00 Individuel 5 %

Mid-Term Quiz Le 26 févr. 2015 de 08h30 à 10h15 Individuel 50 %

Assignment 2 Dû le 19 mars 2015 à 11h00 Individuel 10 %

Assignment 3 Dû le 2 avr. 2015 à 11h00 Individuel 15 %

Term Project (Presentation and Reportin French or English)

Dû le 16 avr. 2015 à 08h30 Individuel 20 %

Formatives

Titre Date Mode de travail

Cette liste ne contient aucun élément.

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Informations détaillées sur les évaluations sommatives

Assignment 1Date de remise : 12 févr. 2015 à 11h00

En classeMode de travail : IndividuelPondération : 5 %Remise de l'évaluation : PLT 2542

Mid-Term QuizDate : Le 26 févr. 2015 de 08h30 à 10h15Mode de travail : IndividuelPondération : 50 %Remise de l'évaluation : PLT-2542

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 2Date de remise : 19 mars 2015 à 11h00Mode de travail : IndividuelPondération : 10 %Remise de l'évaluation : PLT-2542

charles-darwin.annan@gci.ulaval.caElectronic copy of solved assignments are to be submitted as well as the paper copyin class.

Assignment 3Date de remise : 2 avr. 2015 à 11h00

Problems 1-3 due. Problem 4 due the following week on 9 April 2015Mode de travail : IndividuelPondération : 15 %Remise de l'évaluation : PLT-2542

charles-darwin.annan@gci.ulaval.caStudents are expected to submit an electronic version of solved assignments, inaddition to the paper version in class.

Term Project (Presentation and Report in French or English)Date de remise : 16 avr. 2015 à 08h30

Term project oral presentation on 16 April 2015. Written report due on 23 April2015.

Mode de travail : IndividuelPondération : 20 %Remise de l'évaluation : PLT-2542

charles-darwin.annan@gci.ulaval.ca10 minutes oral presentation (in French or English) of project work will be made byeach student on the last day of class on 16 April 2015.Written reports (in French orEnglish) are due on 23 April 2015. Students are expected to hand in paper version aswell as electronic copy, including model file if applicable.

Détails sur les modalités d'évaluation

Cette sous-section n'a pas encore été complétée par votre enseignant.

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i.  

ii.  

iii.  iv.  v.  

Politique sur les examens

Les étudiants qui ont une lettre d'Attestation d'accommodations scolaires obtenue auprès d'un conseiller dusecteur Accueil et soutien aux étudiants en situation de handicap (ACSESH) doivent rencontrer leur professeurau début de la session afin que des mesures d'accommodation en classe ou lors des évaluations puissent êtreprévues 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 politiquepeut être consultée à l'adresse suivante : http://www.gci.ulaval.ca/fileadmin/gci/documents/Politique_GCI_RepriseEvaluation_20FEV2013.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

A+ 90 100

A 86 89,99

A- 82 85,99

B+ 78 81,99

B 74 77,99

B- 70 73,99

Cote % minimum % maximum

C+ 66 69,99

C 50 65,99

E 0 49,99

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 consultéeà 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'UniversitéLaval dans le cadre du présent cours, notamment en matière de plagiat, est passible des sanctions qui sontprévues dans ce règlement. Il est très important pour tout étudiant de prendre connaissance des articles 28 à32 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:

copier textuellement un ou plusieurs passages provenant d'un ouvrage sous format papier ouélectronique sans mettre ces passages entre guillemets et sans en mentionner la source;résumer l'idée originale d'un auteur en l'exprimant dans ses propres mots (paraphraser) sans enmentionner la source;traduire partiellement ou totalement un texte sans en mentionner la provenance;remettre un travail copié d'un autre étudiant (avec ou sans l'accord de cet autre étudiant);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.

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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 dusecteur   doivent impérativement seAccueil et soutien aux étudiants en situation de handicap (ACSESH)conformer à la politique d'Accommodations scolaires aux examens de la Faculté des sciences et de génie quipeut 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.Prentice Hall (2011)Éditeur :

9780132858038ISBN :

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.Addison-Wesley (1999)Éditeur :

0673980529ISBN :

Dynamics of Structures, Wiley (2010)

Auteur : Paultre, P.Wiley iSTE (2010)Éditeur :

9781848210639ISBN :

Dynamics of Structures, 3rd Edition. CRC Press / Balkema (2012) (3e édition)

Auteur : Humar, J.L.CRC Press / Balkema (2012) (2012)Éditeur :

9780415620864ISBN :

Logiciels

Registered students will be given access to the award-winning SeismoSoft suite of software (which includes   . Students are encouraged to use thisSeismoStruct v7, SeismoSignal, SeismoMatch and SeismoArtif)

computer software to carry out their proposed term projects. The link to downloading the software is providedon the WELCOME page! http://www.seismosoft.com/en/Download.aspx

Médiagraphie et annexes

Cette section ne contient aucune information.