Analyse de fragilité des structures sous vents non synoptiques à l'aide d'émulateurs stochastiques

L'évaluation des structures exposées aux vents non synoptiques tels que les tornades et les rafales descendantes est complexe en raison de la dynamique structurelle et des champs de vent très variables. Cette difficulté augmente dans l'ingénierie éolienne basée sur la performance (PBWE), où les modèles de fragilité quantifient la vulnérabilité structurelle en reliant les paramètres de demande d'ingénierie (EDP) aux mesures d'intensité du vent (IM). Les méthodes traditionnelles reposent souvent sur des modèles simplifiés ou des simulations de Monte Carlo coûteuses avec un nombre limité d'échantillons. Pour surmonter ces limites, ce travail formule le problème de fragilité au vent dans un cadre de simulateur stochastique, traitant la turbulence du champ de vent comme une incertitude aléatoire, permettant ainsi l'utilisation d'émulateurs stochastiques. Nous employons les expansions de chaos polynomial stochastiques (SPCE) pour cartographier efficacement les IM vers des distributions conditionnelles des EDP et générer des courbes de fragilité via le post-traitement SPCE. Bien qu'aucune nouvelle méthodologie SPCE ne soit introduite, nous étudions sa capacité à gérer des IM multidimensionnels, calculer des fragilités multidimensionnelles et obtenir des solutions précises et efficaces pour les effets des vents non synoptiques. Les résultats montrent que cette approche non paramétrique saisit des caractéristiques détaillées de réponse souvent ignorées par les modèles paramétriques traditionnels. La validation avec des simulations haute fidélité indique une grande précision, avec des erreurs quadratiques moyennes d'environ 1 % pour des surfaces de fragilité 2D utilisant seulement 125 points d'appui. La méthode s'étend également naturellement aux vecteurs IM de dimensions supérieures tout en maintenant une représentation cohérente de la vulnérabilité. De plus, la capacité de post-traitement SPCE permet de générer plusieurs surfaces de fragilité à partir d'un seul émulateur, soulignant son potentiel pour améliorer les études PBWE impliquant des dangers éoliens complexes. • Fragilité sous vents turbulents non synoptiques via simulation stochastique. • Réponse structurelle modélisée par expansion de chaos polynomial stochastique (SPCE). • Peu d'analyses structurelles produisent des surfaces de fragilité précises et complexes. • Surfaces de fragilité pour plusieurs niveaux de performance sans simulations supplémentaires. • Résolution efficace des problèmes de fragilité à dimensions supérieures.