Nom de l'organisme ou du doctorant/rédacteur

  • IFSTTAR

Verrous scientifiques et techniques

Positionnement du sujet
Cette thèse s’inscrit dans la continuité du projet ANR-FEM SOLCYP+ (SOLlicitations CYcliques des monoPieux d’éoliennes offshore) qui touche à sa fin prévue en février 2020. Le projet SOLCYP+ a pour objectif principal le dimensionnement des monopieux pour l’éolien posé, en fonction des procédures d’installation : définir une méthodologie aboutie et éprouvée dans un souci d’évolution des normes. Des acteurs industriels reconnus font partie de ce projet comme par exemple EDF-renouvelables, FUGRO ou encore Ørsted.
A l’étranger, en Angleterre, le projet PISA (PIle Soil Analysis, Byron et al., 2015) est mené par Ørsted et financé par des développeurs Eoliens Offshore (dont EDF-renouvelables) et par le Carbon Trust. L’objectif est d’également de développer et améliorer les méthodes de dimensionnement des monopieux. Il est divisé en deux phases : une phase de pieux tests sur les sites de Dunkerque (France, sable dense) et de Cowden (UK, argile surconsolidée) et une phase académique d’interprétation.
A l’IFSTTAR et plus précisément à la centrifugeuse géotechnique, des thèses ont récemment été soutenues sur le dimensionnement de pieux offshore mais plus élancés. La première thèse soutenue en 2016 avait pour objet principal les pieux servant de fondations au jacket (treillis métallique) supportant des éoliennes ou des sous-stations electriques (Isorna et al., 2016). En 2018, une nouvelle thèse a été également soutenue sur la prise en compte du mode d’installation sur ce type de fondation (El Haffar et al. 2017, 2019(a), 2019(b), 2019(c), 2019(d)).

Travail envisagé
La centrifugeuse géotechnique de l’IFSTTAR est un outil puissant pour étudier les problèmes d’interactions sol/structure encore plus en ingénierie géotechnique offshore où les essais in-situ sont quasiment inexistants du fait de leur coût. Le modèle réduit étudié, soumis à un champ de macrogravité, se comportera de façon semblable à son prototype de grandeur réelle. Lors du projet SOLCYP+, un nouveau monopieu modèle a été développé et instrumenté à l’aide de fibres optiques à réseaux de Bragg. De cette façon, au cours du chargement du monopieu, on a pu avoir accès au profil des moments fléchissant dans le monopieu qui, après analyse, nous permet de remonter jusqu’au comportement du sol. Cependant, lors de ces essais, le monopieu n’a pas pu être installé directement en vol. Il avait été préalablement installé dans le sol à 1×g.
Dans le cadre de ce travail de thèse, il faudra développer un batteur de monopieu capable de l’installer en vol à 100×g. En effet, la méthode d’installation d’un monopieu et plus généralement d’une fondation a un effet important sur sa réponse. Suivant la méthode d’installation choisie, dans le cas présent par battage, un état de contrainte initial est généré le long du monopieu qui va fortement influencer sa réponse lors de son chargement aussi bien horizontal que vertical. Ce batteur embarqué en centrifugeuse aura, de ce fait, la possibilité de charger axialement et/ou latéralement le monopieu installé sans relâcher l’état de contrainte, c’est-à-dire, sans arrêter la centrifugeuse.
Une fois ce batteur en vol développé, une large campagne expérimentale sera effectuée afin d’étudier ces monopieux pouvant aller jusqu’à 12 mètres de diamètre. Des chargements cycliques seront effectués pour dimensionner ce type de structure dans des conditions le plus proche possible de leur utilisation (effets combinés de la houle et du vent).