확률적 에뮬레이터를 이용한 비종관풍 구조물의 취약성 분석

토네이도와 다운버스트와 같은 비종관풍에 노출된 구조물의 평가는 구조 역학과 매우 가변적인 풍장 필드의 복잡성으로 인해 어려움이 있습니다. 성능 기반 풍력 공학(PBWE)에서는 공학 수요 매개변수(EDP)와 풍력 강도 지수(IM)를 연결하여 구조물의 취약성을 정량화하는 취약성 모델이 더욱 복잡성을 더합니다. 전통적인 방법은 종종 단순화된 모델이나 제한된 표본을 가진 계산 비용이 높은 몬테카를로 시뮬레이션에 의존합니다. 이러한 한계를 극복하기 위해 본 연구는 풍장 난류를 확률적 불확실성으로 간주하고 확률적 에뮬레이터 사용을 가능하게 하는 확률적 시뮬레이터 프레임워크 내에서 풍력-취약성 문제를 공식화합니다. 우리는 확률 다항 혼돈 전개법(SPCE)을 이용하여 IM에서 조건부 EDP 분포로 효율적으로 매핑하고 SPCE 후처리를 통해 취약성 곡선을 생성합니다. 새로운 SPCE 방법론을 제안하지는 않았지만, 다차원 IM 처리, 다차원 취약성 계산, 비종관풍 영향에 대한 정확하고 효율적인 해결 능력을 조사했습니다. 결과는 이 비모수적 접근법이 기존의 매개변수 기반 취약성 모델이 놓치기 쉬운 상세한 응답 특성을 포착함을 보여줍니다. 고충실도 시뮬레이션과의 검증에서 125개의 지원점만으로 2차원 취약성 표면의 평균 제곱 오차가 약 1%로 높은 정확도를 나타냈습니다. 또한 이 방법은 높은 차원의 IM 벡터로 자연스럽게 확장되며 일관된 취약성 표현을 유지합니다. 더 나아가 SPCE 후처리 기능을 통해 단일 에뮬레이터로부터 여러 취약성 표면을 생성할 수 있어 복잡한 풍해 위험을 포함하는 PBWE 연구를 향상시킬 가능성을 강조합니다. • 확률적 시뮬레이션을 통한 난류 비종관풍 하 취약성 • SPCE를 이용한 구조 응답 에뮬레이션 • 소수의 구조 해석으로 정확하고 복잡한 취약성 표면 생성 • 다중 성능 수준에 대한 취약성 표면은 추가 시뮬레이션 불필요 • 고차원 취약성 문제 효율적 해결