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学習支援計画書(シラバス) 検索システム
専門教育課程 環境土木工学科(2018年度入学〜)
授業科目区分 科目名 単位数 科目コード 開講時期 履修方法
専門教育課程
専門科目
専門
構造力学Ⅰ
Structural Mechanics I
2 E707-01 2022年度
3期(前学期)
修学規程第4条を参照
担当教員名
*印は、実務経験のある教員を示しています。
授業科目の学習・教育目標
キーワード 学習・教育目標
1.剛体の静力学 2.荷重と構造物のモデル化 3.静定構造物の支点反力 4.はりの断面力  土木構造物はその設計条件から定まる外力(荷重)に対して,安全で,かつ耐久性能を有し, 経済性をも考慮して設計されなければならない.この設計に必要となる構造力学の基礎を学 ぶ.まず,剛体の静力学(力の合成・分解,力のつり合い)の考え方を学ぶ.次に,静定構造物に 作用する外力の力のつり合い(荷重と支点反力)の考え方を学ぶ.この学習を基に,外力によっ て生じる"はり"構造の部材内の内力(断面力:せん断力、曲げモーメント)の考え方を切断法 により習得する.なお、はり構造の断面力の計算は、構造力学の基礎になる内容である。
授業の概要および学習上の助言
1.土木構造物の種類を概説し,それを設計するという概念を学ぶ. 2.剛体の力学として,力の法則,一点で交わる力の合成・分解を学ぶ. 3.力のモーメントとその性質を学ぶ. 4.剛体の力のつり合いと自由物体図およびそれを用いた静定の未知力の算定方法を学ぶ. 5.静定構造の支点条件と支点反力の算定方法を学ぶ. 6.外力(荷重)が作用する"はり"部材の内部に生じる断面力(せん断力,曲げモーメント)の算定方法と   断面力図の書き方を学ぶ 7.断面一次モーメント,断面二次モーメントの算定方法を学ぶ 構造力学Ⅰは、構造力学の基礎的な内容を学ぶ。特に、単純ばりや片持ちばりの支点反力、断面力(せん断力、曲げモーメン ト)とそのQ-図、M-図を求めることが最も基本で重要な内容である。これに続く構造力学Ⅱや構造解析学の学習内容は、 静定ばりの断面力を解けるものとして始まることから、十分に理解をしていることが必要である。
教科書および参考書・リザーブドブック
教科書:基礎から学ぶ構造力学[森北出版] 参考書:指定なし リザーブドブック:指定なし
履修に必要な予備知識や技能
本科目である構造力学Ⅰを完全に理解していないと,これに続く"構造力学Ⅱ"や"構造解析学"の講義内容の理解が相当に困 難になる."構造力学Ⅰ"は微分・積分などの数学の知識を必要とするが,高校レベルの知識で十分である.また,理論と演習 を重視して講義するため,復習を十分に行うことが特に大切である.構造力学は,論理展開を理解して,計算練習をしっかり 行うと,構造物の設計ができる楽しい科目となる.したがって,教科書等の例題や演習問題を一つでも多く解き,理解度を高 めることが必要である.
学生が達成すべき行動目標
No. 学科教育目標
(記号表記)
J 1.力の3要素,力の法則を理解し,力の合成・分解の計算ができる.[0.1J]
J 2.力の効率(モーメント)を理解し,力の合成・分解の計算ができる.[0.1J]
J 3.自由物体を理解し,力のつり合い条件式を基につり合い計算ができる.[0.2J]
J 4.静定構造の支点条件を理解し,外力のつり合い条件から支点反力を求めることができる.[0.2J]
J 5.静定ばりの断面力(曲げモーメント,せん断力)とその図を求めることができる.[0.2J]
J 6.断面一次モーメント,断面二次モーメントを求めることができる.[0.2J]
達成度評価
評価方法
試験 クイズ
小テスト
レポート 成果発表
(口頭・実技)
作品 ポートフォリオ その他 合計
総合評価割合 40 40 10 0 0 5 5 100
指標と評価割合 総合評価割合 40 40 10 0 0 5 5 100
総合力指標 知識を取り込む力 20 20 5 0 0 0 0 45
思考・推論・創造する力 20 20 5 0 0 0 0 45
コラボレーションと
リーダーシップ
0 0 0 0 0 0 0 0
発表・表現・伝達する力 0 0 0 0 0 0 0 0
学習に取組む姿勢・意欲 0 0 0 0 0 5 5 10
※総合力指標で示す数値内訳、授業運営上のおおよその目安を示したものです。
評価の要点
評価方法 行動目標 評価の実施方法と注意点
試験 ・キーワードに記述した「剛体の静力学」,「荷重と構造物のモデル化」,「静定構造の支点反力」,  「はりの断面力」に関する問題の試験を行い,その内容の理解度で評価する. ・計算過程の省略,単位の記述なしやミス,採点で判断できない計算内容,数字,単位など不明確な記  述は正解としない. ・学科で指定した関数電卓を使用してよい. 
クイズ
小テスト
・キーワードに記述した「剛体の静力学」,「荷重と構造物のモデル化」,「静定構造の支点反力」,  「はりの断面力」に関する問題の試験を行い,その内容の理解度で評価する. ・計算過程の省略,単位の記述なしやミス,採点で判断できない計算内容,数字,単位など不明確な記  述は正解としない.  ・学科で指定した関数電卓を使用してよい.
レポート 授業の内容に対する理解度を確認することを目的とした演習問題をレポートとして課す.
成果発表
(口頭・実技)
作品
ポートフォリオ ・キーワードに記述した「剛体の静力学」,「荷重と構造物のモデル化」,「静定構造の支点反力」,  「はりの断面力」のそれぞれを学習した段階で、学習の達成度を自己評価する.
その他 ・その他は,主に学習に取り組む意欲・態度等について評価する.具体的には,受講態度,受講・活動記 録用紙の内容,技術者倫理に係わる真摯な姿勢などを総合的に評価する.
具体的な達成の目安
理想的な達成レベルの目安 標準的な達成レベルの目安
(1)はりの力学モデルが描ける (2)はりの反力を求めることができる (3)はりの断面力を求めることができる (1)はり部材の力学モデルを説明することができる (2)はりの反力の求め方が説明できる (3)はりの断面力の求め方が説明できる
CLIP学習プロセスについて
一般に、授業あるいは課外での学習では:「知識などを取り込む」→「知識などをいろいろな角度から、場合によってはチーム活動として、考え、推論し、創造する」→「修得した内容を表現、発表、伝達する」→「総合的に評価を受ける、GoodWork!」:のようなプロセス(一部あるいは全体)を繰り返し行いながら、応用力のある知識やスキルを身につけていくことが重要です。このような学習プロセスを大事に行動してください。
※学習課題の時間欄には、指定された学習課題に要する標準的な時間を記載してあります。日々の自学自習時間全体としては、各授業に応じた時間(例えば2単位科目の場合、予習2時間・復習2時間/週)を取るよう努めてください。詳しくは教員の指導に従って下さい。
授業明細
回数 学習内容 授業の運営方法 学習課題 予習・復習 時間:分
1回目 ・構造力学Ⅰを学ぶ目的と土木構造物を設計する行為 (設計計算)の関係を学ぶ ・力の概念を学ぶ 講義・演習と質疑 (統合学習) 復習:土木構造物の設計と構造力 学の関係を理解する。また、力の 概念と計算法を熟読すること(pp. 1-8)。 100
2回目 ・力の合成と分解を学ぶ 講義・演習と質疑 (統合学習) 予習:力の合成と分解を熟読して 基本的な内容を事前に理解してお くこと(pp.9-16)。 復習:力の合成と分解および計算 法の理解すること。 100 100
3回目 モーメントの概念を学ぶ 講義・演習と質疑 (統合学習) 予習:モーメントの概念と計算法 を熟読して基本的な内容を事前に 理解しておくこと(pp.17-22)。 復習:モーメントの概念は重要で ある。その計算法も十分に理解す ること。 100 100
4回目 1〜3回授業範囲の小テスト 1〜3回授業範囲のポートフォリオ作成 外力(荷重)と構造物のモデル化を学ぶ. 講義・演習と質疑 (統合学習) 自己点検 予習:荷重と構造物のモデル化を 熟読して基本的な内容を事前に理 解しておくこと(pp.24-42)。 復習:荷重(集中と分布荷重), 支点(可動と固定支点,固定端と 自由端),はり(単純ばり,片持 ちはり等)のモデル化が十分に理 解できること。 100 100
5回目 自由物体のつり合いを学ぶ 講義・演習と質疑 (統合学習) 予習:自由物体の意味とつり合い を熟読して基本的な内容を事前に 理解しておくこと(pp.45-49)。 復習:自由物体のΣV=0,ΣH  =0,ΣM=0の3つのつり合 い条件は非常に重要であるから理 解を確実にすること。 100 100
6回目 ・構造物の支持方式と反力のモデル化を学ぶ ・支点反力の計算法を学ぶ 講義・演習と質疑 (統合学習) 予習:単純ばりの支点反力の計算 法を熟読して基本的な内容を事前 に理解しておくこと(pp.45-49)。 復習:これまでの授業内容を復習 し、力とモーメント,外力と構造 物のモデル化を十分に理解するこ と。支点条件を理解し,各種の荷 重が作用した場合の支点反力を求 める演習を十分に行い、理解を確 実にすること。 100 100
7回目 ・剛体の安定計算法を学ぶ 講義・演習と質疑 (統合学習) 予習:外力の釣合いと安定につい て事前に学習しておくこと(p.34- 36) 復習:授業内容を復習し,剛体の 安定のモデル化の方法と計算方法 を理解する. 100 100
8回目 ・第5回〜第7回の授業内容についての小テストを行う ・第5回〜第7回の授業内容についての自己点検を行う ・力のつり合いと支点反力について復習する 小テストおよび解説 自己点検 予習:はり部材の力のつり合い, 支点反力について,第5〜7回の授 業の内容を確認する 復習:小テストの出題内容に関し て,復習を行う. 100 100
9回目 ・単純ばりの断面力(せん断力と曲げモーメント)に ついて学ぶ 講義・演習と質疑 (統合学習) はりの断面力について 基本的な 内容を事前に理解し,復習してお くこと(pp.48-54)。 100 100
10回目 ・集中荷重が作用する単純ばりのせん断力と曲げモー メントの計算法,およびそれらの図の描き方を学ぶ 講義・演習 (総合演習) 集中荷重が作用する単純ばりの断 面力の計算法について,基本的な 内容を事前に理解し,復習してお くこと(pp.48-54)。 100 100
11回目 ・はり部材の曲げ変形と曲げ応力を学ぶ ・断面の直応力と曲げモーメント,断面二次モーメン トの関係を学ぶ 講義・演習と質疑 (総合演習) はりの曲げ変形と曲げ応力につい て,基本的な内容を事前に理解し ,復習しておくこと(pp.143-148 ) 100 100
12回目 9〜11回の授業範囲の小テスト 9〜11回の授業範囲のポートフォリオ 試験問題の解説を基にこれまでの復習 小テストおよび解説 自己点検 予習:第9-11回の講義内容を再確 認し、種々の問題を解けるように しておくこと。 復習:理解不足な内容を復習し,  単純ばりの断面力の計算法を確 実にすること。 100 100
13回目 ・矩形断面の断面一次モーメント,断面二次モーメン トを学ぶ 講義・演習と質疑 (総合演習) 断面一次モーメント,断面二次モ ーメントについて,基本的な内容 を事前に理解し,復習しておくこ と(pp.120-129) 100 100
14回目 達成度確認試験および解説 構造力学Iに関する総合演習 達成度確認試験と解説 総合演習としてのレポート発 表と全体討議 予習:第1-13回の講義内容を再確 認し,種々の問題を解けるように すること。 復習:達成度確認試験の復習 200 100
15回目 ・組合わせ断面の断面一次モーメント,断面二次モー メントを学ぶ ・自己点検 講義・演習と質疑 (総合演習) 構造力学I全般の授業内容に 関する質疑応答 授業アンケート 複雑な形状をした断面の断面一次 モーメント,断面二次モーメント について,基本的な内容を事前に 理解し,復習しておくこと(pp.1 29-133) 100 100