Conférence Coulomb CFMS 18 juin 2019 - Plate forme Thunder Horse - Golfe du Mexique
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Conférence Coulomb ‐ CFMS
18 juin 2019
Plate‐forme Thunder Horse – Golfe du Mexique
Greer & McClelland
XIXe siècle
1er sondage géotechnique offshore – 1947
Profondeur d’eau: 6 m
Fin XIXe siècle
Crédit photo: Orange County Archives. Crédit photo: Famille McClelland
Conférence Coulomb – 18 juin 2019 – Philippe Jeanjean
Année
1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020
0
Eaux peu ou moyennement
≈ 15 000 plates‐formes
Pronfondeur d'eau, (m)
profondes < 450 m
500
Production totale offshore:
1000 ◦ 27 mb/j
Grands fonds < 1900 m ◦ 27% de la production totale
1500 ◦ 80% en eaux peu profondes
2000
2500 Ultra grands fonds > 1900 m
3000
Record du monde:
Plate‐forme Stones
Production ‐ Plates‐formes fixes ou flottantes
2895 m – Golfe du Mexique
Conférence Coulomb – 18 juin 2019 – Philippe Jeanjean
Les principaux champs d’hydrocarbures et bassins de production offshore
Gaz
Pétrole et gaz
Pétrole Source données: worldmap.harvard.edu/maps/5430
Conférence Coulomb – 18 juin 2019 – Philippe Jeanjean
Structures monopodes ou multi‐podes: profondeur d’eau < 50 m
Caisson monopode typique Installation des structures minimales Davy et Bessemer – Mer du Nord – 1995
Golfe du Mexique Poids total: 10 MN (1000 tonnes) – Modules de surface: 4 MN (400 tonnes)
Photos: Charles Hodge Photography
Conférence Coulomb – 18 juin 2019 – Philippe Jeanjean
Modules de surface: Représentent ≈ 95% des plates‐formes
Forage, traitement,
quartier d’habitation
Utilisés jusqu’à ≈ 411 m d’eau
Pieux battus
Niveau d’eau Pieux forés‐cimentés dans les sols carbonatés
Structure
tubulaire
Tuyauterie
de forage
Fond marin
Pieux installés en fond de
mer dans des fourreaux
Conférence Coulomb – 18 juin 2019 – Philippe Jeanjean
Tour Eiffel
Hauteur: 324 m
411 m
122 m Fourreaux pour pieux
Conférence Coulomb – 18 juin 2019 – Philippe Jeanjean
TLP typique
Grands Fonds
TLP: Tension Leg Platforms
30 au monde; ≈ 60% dans le Golfe du Mexique
±10o
Dimensionnement des pieux:
Charges: Ouragan
Période de retour: 100 ans
Coefficient de sécurité: > 2,25
Charge à la rupture: 40 – 70 MN
Tendons
Tuyauterie de forage
Pieux
Conférence Coulomb – 18 juin 2019 – Philippe Jeanjean
Pieux de la TLP Olympus
Diamètre: jusqu’à 2,4 m
Longueur: jusqu’à 140 m
Installation des pieux de la TLP Marlin
Crédit photo: Shell
Conférence Coulomb – 18 juin 2019 – Philippe Jeanjean
Semi
Types de coques
submersible
Bateau de production
Spar
avec stockage
Fond marin
Ligne d’amarrage tendue
Ancre à succion
Pieu battu
Conférence Coulomb – 18 juin 2019 – Philippe JeanjeanEvacuation
ROV
d’eau Force de pénétration =
Dépression ou poids + succion
« succion »
Fond marin
Frottement latéral
Résistance à la pénétration =
Ancre frottement latéral externe
+ frottement latéral interne
+ résistance en pointe
Résistance Elancement maximal
en pointe dans les argiles: L/D ≈ 7
Conférence Coulomb – 18 juin 2019 – Philippe JeanjeanSpar Holstein
Spar Mad Dog – Golfe du Mexique: Golfe du Mexique
Diamètre: 5,5 – 7,6 m ‐ Longueur: 14 – 26 m
Conférence Coulomb – 18 juin 2019 – Philippe JeanjeanMarte
Tanker
Bateau de production
avec stockage
Conduites d’hydrocarbures
Saturno
Lignes d’amarrages
Marte Venus Saturno
Venus
Conduites d’hydrocarbures en fond de mer Plutao
Tête de puits sous‐marin
Plutao 10 km
Conférence Coulomb – 18 juin 2019 – Philippe JeanjeanVague Tsunami
Tsunami
Volcan
de boue
Cheminée
de gaz
Séisme
Sols gazeux Failles
t
Diapir
Surpressions interstitielles
Crédit illustration: K. Kvalstad (2007)
Conférence Coulomb – 18 juin 2019 – Philippe JeanjeanHydrophones
Prospection Développement
Objectif Forage
d’hydrocarbure des champs
UHR AUV
HR
Source UUHR
Type de données 3D Haute
Résolution Ultra Haute
Résolution
Estimation de la
12 m 6m 0,5 m
résolution verticale
5 000 m 1 500 m 60 m
Estimation de la
Fond marin profondeur de
pénétration
Conférence Coulomb – 18 juin 2019 – Philippe Jeanjean AUV:
◦ Autonomous Underwater
Vehicle
Sonar frontal pour évitement des
obstacles
Altimètre: mission à ≈ 40 m
Sonar latéral:
◦ Image du fond marin
Echosondeur multi‐faisceaux:
◦ Relevé bathymétrique
Sismique monotrace:
◦ Source piézoélectrique ou
Chirp:
◦ Image ≈ 60 m sous le fond
marin
Crédit vidéo: Fugro
Conférence Coulomb – 18 juin 2019 – Philippe JeanjeanFond marin
Profondeur ≈ 75m
Glissement
s de
terrain
≈ 800m≈800 km
Largeur de tête ≈ 300 km
Longueur d’écoulement ≈ 800 km
Volume ≈ 5 600 km3
Surface ≈ 34 000 km2
Crédit illustration: Institut Norvégien de Géotechnique (NGI)
Age: 8100 BP
Déstabilisation: Sédiments sous-consolidés + séisme (?)
Conférence Coulomb – 18 juin 2019 – Philippe JeanjeanPlate-forme semi-submersible
Atlantis Plate-forme de forage
Nouvelle Orléans
Puits
sous‐marins
Escarpement de Sigsbee
Export d’hydrocarbure
par pipelines
Conduites
Lignes d’amarrage
Conférence Coulomb – 18 juin 2019 – Philippe Jeanjean Forage avec installation sur pont de bateaux
A l’échelle:
Forage de 60 m
Installation de forage dans 2 000 m d’eau
Jusqu’à 3 000 m
Fugro Scout
Fond marin
Jusqu’à 500 m
3 000 m de tiges de forage
en sections de 10 m
Crédit photos et illustration: Fugro
Conférence Coulomb – 18 juin 2019 – Philippe Jeanjean Forage avec installation en fond de mer, télécommandée depuis la surface
Jusqu’à 3 000 m
Fond marin
Jusqu’à 150 m
Crédit photos et illustration:
Benthic
Conférence Coulomb – 18 juin 2019 – Philippe Jeanjean Moyens navals importants – peu de choix – planification très à l’avance
Gaz
Pétrole et gaz
Pétrole Source données: worldmap.harvard.edu/maps/5430
Conférence Coulomb – 18 juin 2019 – Philippe Jeanjean Diamètre: 100 mm
Longueur: < 20 m
Crédit photo: Fugro
Crédit animation: TDI Brooks
Conférence Coulomb – 18 juin 2019 – Philippe JeanjeanCarottages Forages
≈ 20 m géotechniques
et essais in‐situ
Forages ≈ 150 m
géotechniques
Plate‐forme
et essais in‐situ
Mad Dog
≈ 150 m
Plate‐forme
Atlantis
Pipelines 5 km
Mardi Gras
Conférence Coulomb – 18 juin 2019 – Philippe JeanjeanRelevé UUHR ‐ AUV
10 m
Fond marin
8510 BP
1m
16120 BP
14670 BP
13 m sous
fond marin
Conférence Coulomb – 18 juin 2019 – Philippe JeanjeanRelevé sismique réflexion UUHR ‐ AUV ancres
ancre
Ligne d’amarrage
Spar Mad Dog
Relevés AUV
Coulées de
10 m
débris
Escarpement de Sigsbee
Glissement Relevé CPT
de terrain
Conférence Coulomb – 18 juin 2019 – Philippe JeanjeanConférence Coulomb – 18 juin 2019 – Philippe Jeanjean
Hauteur typique de vague avec période de retour de 100 ans: H100 > 30 m
Chemins des ouragans‐typhons‐cyclones des 50 dernières années
Données: https://coast.noaa.gov/hurricanes/
Conférence Coulomb – 18 juin 2019 – Philippe Jeanjean Frottement unitaire, f : méthode en contraintes totales ou effectives ?
ou ?
: Résistance au cisaillement : Contrainte effective verticale
Méthode de l’API (American Petroleum Institute) et de l’ISO:
Conférence Coulomb – 18 juin 2019 – Philippe Jeanjean30
Banque de données de la méthode API
0,8 ⋅ ⋅
Résistance au cisaillement normalisée
Banque de données de la méthode ICP
25
20
rc' : contrainte effective radiale après
équilibre (Jardine et al., 2005)
15 f : angle de frottement à l’interface
sol‐pieu (résiduel < f < pic) mesuré par
10 essai à la boîte de cisaillement circulaire
5
0
0 500 1000 1500 2000
Résistance au cisaillement, (kPa)
Conférence Coulomb – 18 juin 2019 – Philippe JeanjeanMéthode des poutres – courbes p‐y
Instaurée par McClelland et Focht (1956)
Réaction du sol, p
Déplacement latéral du pieu, y
Ressorts p‐y
Conférence Coulomb – 18 juin 2019 – Philippe Jeanjean Les courbes de Matlock (1970)
◦ Développées en 1962 à partir d’essais limités au site
Sabine River en 1961;
◦ Publiées en 1970;
◦ Recommandées par l’API depuis 1972;
◦ Les courbes monotones et cycliques sous‐estiment
la résistance ultime et la raideur de la résistance du
sol;
Utilisées car elles vont en apparence dans le
sens de la sécurité (le moment de flexion dans
le pieu est, en général, surestimé)
Conférence Coulomb – 18 juin 2019 – Philippe JeanjeanCamille
1969 Andrew
1992
Ike
2008
Ivan
Houston
Nouvelle
2004
Orléans
Ouragan Ivan
Rita
Katrina 15 sept. 2004
2005 Crédit: NOAA
2005
Conférence Coulomb – 18 juin 2019 – Philippe JeanjeanD’après Energo (2007)
Conférence Coulomb – 18 juin 2019 – Philippe JeanjeanAction
Zone plastique
Conférence Coulomb – 18 juin 2019 – Philippe Jeanjean Réaction ultime: pu = su D Np
◦ su : résistance au cisaillement
◦ D : diamètre
Surface Surface
◦ Np : facteur de portance latéral
Méthode éléments finis +
Limite supérieure de la théorie de la plasticité
Yu et al. (2015); Zhang et al. ( 2016)
Limite supérieure de la théorie de la plasticité pieu
pieu Randolph et Houlsby (1984)
Np > Np de Matlock Sans décollement
Avec décollement
Conférence Coulomb – 18 juin 2019 – Philippe JeanjeanH W’ H
W’
a Temps
a 0
0 0
Temps
a
Temps
DSS Triaxial Triaxial
Direct de Cisaillement Simple compression extension
Conférence Coulomb – 18 juin 2019 – Philippe JeanjeanDSS p‐y
Rupture Rupture
Réaction normalisée,
Contrainte de cisaillement
1 1
Mise à l’échelle
t /su) y/D, P/Pu)
normalisée, /su
Chaque point (t /su) sur la courbe DSS normalisée
P/Pu
est transformé en un point équivalent (y/D, P/Pu ) sur
la courbe p‐y normalisée (Jeanjean et al., 2017).
Pieu
0 0
Distortion totale t Charge Dépl. pieu norm. , (y/D)
y: déplacement latéral ;
Utilisée pour définir le D: diamètre du pieu
modèle d'écrouissage
cinématique
Courbes p‐y par défaut suggérées en l’absence de données DSS: f(Ip; OCR)
Conférence Coulomb – 18 juin 2019 – Philippe Jeanjean Méthode: développée à partir des propriétés fondamentales du sol, et non sur la base de
résultats d’essais sur pieux. Applicabilité vérifiée par rétro‐analyses de 11 séries d’essais:
Essai Type d’essai Consistance de l’argile
Lake Austin (1956) 1‐g à petite échelle Molle à ferme
Sabine River (1961) 1‐g à petite échelle Très molle à molle
Manor (late ‘60s) 1‐g à grande échelle Ferme à raide
Haga (1983) 1‐g à petite échelle Molle à ferme
Tilbrook Grange (1988) 1‐g à grande échelle Très raide
Hamilton & Murff (1995) Centrifugeuse Très molle à molle
Doyle et al. (2004) Centrifugeuse Très molle
Jeanjean (2009) Centrifugeuse Très molle
LCR&A ‐ New Orleans (2010) 1‐g à grande échelle Molle à ferme
Zhang et al. (2011) Centrifugeuse Très molle
Zakeri et al. (2014) Centrifugeuse Très molle
Conférence Coulomb – 18 juin 2019 – Philippe Jeanjean Thèse de Doctorat de Meriam Khemakhem (2012):
Etude expérimentale de la réponse aux charges latérales
monotones et cycliques d’un pieu foré dans l’argile
Conférence Coulomb – 18 juin 2019 – Philippe JeanjeanRéaction / Réaction ultime, p/pu (‐)
400 0
1.0 surface
350
Charge latérale, kN
0.8 300
5
250
0.6
200
0.4 10
150
0.2 100
50 15
0.0
0.00 0.05 0.10 0.15 0
0 0.1 0.2
Déplacement normalisé, (y/D) (‐) 20
Déplacement latéral en tête, m
0 500 1000 1500 2000
Khemakhem (2012) ‐ essai C05S1ins
Moment de flexion, kNm
Proposée par Khemakhem (2012) ‐ Kaolinite Speswhite NC
Résultats - Essai C05S1ins Rétro analyse, 51 kN Mesuré, 51 kN
Courbe proposée pour l'API ‐ Ip ≤ 30%; OCR ≤ 2 Rétro analyse, 200 kN Mesuré, 200 kN
Rétro analyse, 305 kN Mesuré, 305 kN
Courbe proposée pour l'API ‐ Ip ≤ 30%; OCR = 4 Rétro analyse (Zhang et al. (2019)
Obtenue par mise à l'échelle d'essai DSS sur kaolinite ‐ OCR T = 10 s
Effets cycliques: su ↑ si ↑ et su ↓ si le nombre de cycles N ↑
contrainte
cy 1.75
cy
Argile de
m Cycle 1 Cycle N N=1
1.5 Drammen
su_cy / su_mono
temps Argiles du Golfe
1.25 du Mexique
m: contrainte moyenne cy N=10
cy : contrainte cyclique su_cy 1
m
0.75
15%
cy
distorsion
0.5
Essai DSS
cy
m cy cy 0.25
m 0
temps su_cy : résistance au cisaillement cyclique 0 0.25 0.5 0.75 1
m : distorsion moyenne su_mono : résistance au cisaillement monotone
cy : distorsion cyclique Illustrations d’après Andersen (2015)
m / su_mono
Conférence Coulomb – 18 juin 2019 – Philippe Jeanjean1.75
Résistance cyclique / Résistance monotone
Pour un jacket typique
N=1
1.5 offshore.
Mesure de su_mono avec un essai DSS monotone:
Echantillon amené à la rupture en 1 à 3 heures.
En tête de pieu
su_cy / su_mono
1.25 N=10
1 Neq < 25
Mesure su_cy avec un essai DSS cyclique:
Echantillon cisaillé avec une période de charge de
10 s (Rupture en ≈ 2 minutes pour N = 10). 0.75 cy ≈ 1,4 m
0.5
contrainte
cy
0.25 cy m
0 temps
0 0.25 0.5 0.75 1
m / su_mono
Conférence Coulomb – 18 juin 2019 – Philippe JeanjeanRupture en plans horizontaux – pieu rugueux 1.75
Résisance normalisée, (p / su D)
18
N=1
16 Coefficients d’abattement 1.5
14 sur p et y Typique Ouragans
su_cy / su_mono
12 1.25 N=10
Golfe du Mexique ou
10 tempête Mer du Nord
8 1
6
4 0.75 Essais de
2 Matlock (API)
0
0.5
0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50
0.25
Déplacement latéral normalisé, (y/D)
Courve monotone ‐ Matlock ‐ RP 2GEO 1re Ed. 0
Courbe cyclique ‐ Matock ‐ RP 2GEO 1re Ed.
0 0.25 0.5 0.75 1
m / su
Courbe monotone ‐ proposée pour RP 2GEO 2e Ed.
Courbe cyclique ‐ proposée pour RP 2GEO 2e Ed.
Conférence Coulomb – 18 juin 2019 – Philippe JeanjeanEssai Type d’essai Consistance de l’argile
Sabine River (1961) 1‐g à petite échelle Très molle à molle
Haga (1983) 1‐g à petite échelle Molle à ferme
Khemakhem (2012) SOLCYP Centrifugeuse Très molle
Zakeri et al. (2016) Centrifugeuse Très molle
Chaque essai comprend des rétro‐analyses à plusieurs niveaux de charges cycliques
Conférence Coulomb – 18 juin 2019 – Philippe Jeanjean Méthode API, depuis 1969:
:
◦ : coef. de pression des terres à la rupture,
◦ : angle de frottement à l’interface sol‐pieu à la rupture,
◦ : contrainte verticale effective,
◦ : frottement unitaire limite.
Addition de méthodes basées sur l’essai CPT en 2007
Conférence Coulomb – 18 juin 2019 – Philippe Jeanjean Capacité sous‐estimée: sables denses / très denses
Capacité potentiellement surestimée: sables lâches / moyennement denses
3.0 3.0
Jardine et al. (2005) - Banque de données ICP Jardine et al. (2005) - Banque de données ICP
Lehane et al. (2005) - Banque de données UWA Lehane et al. (2005) - Banque de données UWA
NGI (2001) - Banque de données NGI
Capacité calculée / Capacité mesurée
Capacité calculée / Capacité mesurée
2.5 2.5 NGI (2001) - Banque de données NGI
2.0 2.0
1.5 1.5
Capacité Capacité
surestimée surestimée
1.0 1.0
Capacité Capacité
sous‐estimée sous‐estimée
0.5 0.5
0.0 0.0
0 20 40 60 80 100 0 20 40 60 80 100
très lâche lâche moyennement dense dense très dense
très lâche lâche moyennement dense dense très dense
Indice de densité, Id (%) Indice de densité, Id (%)
Pieux en traction Pieux en compression
Conférence Coulomb – 18 juin 2019 – Philippe Jeanjean 4 Méthodes CPT développées par:
◦ Fugro;
◦ Imperial College (ICP);
◦ Institut Norvégien de Géotechnique (NGI);
◦ University of Western Australia (UWA)
NGI: 14 essais ICP: 4 essais UWA: 17 essais
(Clausen et al., 2005) (Chow, 1996) (Lehane et al., 2005)
Banque de données de Vancouver (x3) Trans‐Tokyo Bay I‐880
l’industrie: Dunkerque Clarom (x2) Hoogzand (x2) SFOBB
Essais sur pieux ouverts, Jamuna Bridge (x3) EURIPIDES (x4) Hound Point
tubulaires, en acier, avec CPT, Ras Tanajib II Drammen E18 (x3) Shanghai (x2)
et chargés en compression Fugro: 12 essais Dunkerque‐Gopal
(Fugro, 2004) Pigeon Creek
Mobile Bay
Conférence Coulomb – 18 juin 2019 – Philippe JeanjeanEURIPIDES: EURopean Initiative Example de résultats ‐ Essais au site I; D = 0,763 m – fiche de 38,7 m
on PIles in DEnse Sands
Enveloppe des résistances
Cone resistance de pointe, qc (MPa)
(MPa) Frottement unitaire en compression, kPa
0 20 40 60 80 100 0 200 400 600 800 1000
Fugro / Geodia
20 20
1992‐1996 Mesuré
25 Méthode API
Profondeur sous la surface, m
Méthode Fugro
30
25 Méthode NGI
35 Méthode ICP
Profondeur, m
Depth below GL (m)
Méthode UWA
40
30
45
50
35
55
60
Dr=40% 60% 80% 100%
65 40
Conférence Coulomb – 18 juin 2019 – Philippe Jeanjean Frottement unitaire, f:
′ ∆ ′ tan
′ ∆ ′
Angle de frottement sol‐pieu à volume constant:
Valeur par défaut ou mesurée
Variation de la contrainte radiale effective durant le
chargement due à la dilatation du sable
Contrainte radiale effective après installation et équilibre:
Fonction de qc, ’v , et profondeur de battage
Résistance de base: fonction de qc, et de la condition du bouchon durant le
battage (pieu carottant, partiellement ou totalement bouché)
Conférence Coulomb – 18 juin 2019 – Philippe Jeanjean Disparition du biais vis‐à‐vis de l’indice de densité du sable
Quelle méthode utiliser?
Pieux en traction banque de données UWA Pieux en compression
Conférence Coulomb – 18 juin 2019 – Philippe JeanjeanZone de calcul pour
jackets typiques:
Questions clés: D jusqu’à 2,5 m
Influence du diamètre sur la dilatation; L jusqu'à 120 m
Q jusqu'à 100 MN
Influence du diamètre et du
bouchonnement des pieux ouverts sur
le frottement latéral et la résistance de
Trans Tokyo Bay
base;
Méthode de pondération de la
résistance de pointe du CPT, qc
D < 1,2 m
L < 80 m
Q < 23 MN
banque de données UWA – pieux ouverts
Conférence Coulomb – 18 juin 2019 – Philippe Jeanjean Pas de consensus dans l’industrie sur la “meilleure” méthode à utiliser;
Les 4 méthodes CPT, adoptées en 2007 dans l’API et l’ISO, sont présentées :
◦ Comme préférables à la méthode « K tan »,
◦ Sur un pied d'égalité, sans préférence.
En pratique, on utilise :
◦ Une méthode préférée,
◦ La moyenne de 2, 3, ou 4 méthodes,
◦ La méthode qui donne la capacité la plus basse,
◦ Etc…
Conférence Coulomb – 18 juin 2019 – Philippe Jeanjean Extrapolation des méthodes empiriques de dimensionnement :
◦ Sensibilisation aux limites des banques de données qui ont servi à leur calibrage,
◦ Compréhension des phénomènes physiques pour avoir confiance dans l’extrapolation
des méthodes aux conditions offshore.
Méthodes CPT pour les pieux dans les sables :
◦ Sensibilisation aux limites de la méthode « K tan » ,
◦ Harmonisation des banques de données d’essais sur pieux,
◦ Harmonisation des méthodes.
Amélioration des prédictions des mécanismes de rupture des jackets:
◦ Comportement du composant (pieu) contre comportement du système (jacket)
Conférence Coulomb – 18 juin 2019 – Philippe JeanjeanPétrole (1877)
Part de l'énergie Gaz (1899)
mondiale Nucléaire (1974)
20% Hydro‐électrique (1922)
Renouvelables (2006)
Renouvelables (2006) ‐ TE
15%
Prédiction TE
Transition Energétique
10%
5%
An
0% 2031
0 10 20 30 40 50
Nombre d'années après avoir atteint 1% de part de marché
Conférence Coulomb – 18 juin 2019 – Philippe JeanjeanProjets en exploitation
Marchés potentiels à court terme
Marchés potentiels à long terme
Crédit Illustration: Equinor
Conférence Coulomb – 18 juin 2019 – Philippe Jeanjean5 5 5 5
4 4 4 4
3 3 3 3
2 2 2 2
1 1 1 1
Gravitaire Monopieu Jacket Jacket sur Mono‐ Tripode sur
(80%) Multi‐pieux ancres à caisson ancres à
succion succion Projet Alpha Ventus ‐ Borkum West:
Types de fondations pour l’éolien fixe (Page et al., 2019, et Per Sparrevik) jackets multi‐pieux et monopieux
er
1 projet éolien offshore en Allemagne
Crédit photo: Gary Norton
Conférence Coulomb – 18 juin 2019 – Philippe Jeanjean 32 km des côtes de Great Yarmouth, R.U. ‐ profondeur d’eau: 18 ‐ 25 m
67 turbines sur monopieu ‐ 1 station relai offshore (jacket sur ancres à succion)
Dimensionnement “copier‐coller”
du secteur pétrolier
(Crédit Photos: Jan Arne Wold - Woldcam / Equinor ASA)
Conférence Coulomb – 18 juin 2019 – Philippe JeanjeanCrédit vidéo: Framo et Institut Norvégien de Géotechnique (NGI)
Conférence Coulomb – 18 juin 2019 – Philippe JeanjeanPlate‐forme à
Spar Semi ‐ submersible
lignes tendues
Crédit illustration: DNVGL
Conférence Coulomb – 18 juin 2019 – Philippe Jeanjean spar: hauteur totale: 254m; tirant d’eau: 75 m.
Ligne d’amarrage
Ancre à succion Dimensionnement “copier‐coller”
du secteur pétrolier
Crédit photo: Institut Norvégien de Géotechnique (NGI)
Crédit ‐ Illustration ‐ Equinor
Crédit photo: Olaf Nagelhus_Woldcam ‐ Equinor
Conférence Coulomb – 18 juin 2019 – Philippe JeanjeanSecteur Pétrolier Eolien
Diamètre (m) < 2,5 3 à 8
Elancement L/D > 30 L/D Diamètre, D = 0, 243m ‐ 0,762 m ‐ 2 m L/D = 3 ‐ 5,25 ‐ 10
Site de Dunkerque:
Site de Cowden: moraine raide sable marin moyennement dense à très dense
Copyright: Byron Byrne
byron.byrne@eng.ox.ac.uk
Conférence Coulomb – 18 juin 2019 – Philippe JeanjeanFond marin
Effort
horizontal
Modélisation 3D par Eléments Finis réparti
Monopieu
Charge horizontale (MN)
Contraintes de
Calage Essai cisaillement axial à
l’interface sol‐pieu
3D vs Essai MEF 3D
Effort de cisaillement et
moment à la base du pieu
Charge horizontale (MN)
Déplacement en surface (mm) Calage
3D vs 1D
D’après Byrne et al. (2919)
Déplacement en surface (mm)
Conférence Coulomb – 18 juin 2019 – Philippe JeanjeanTypique des jackets
1.75 offshore du
Turbine sous charge N=1 secteur pétrolier
extrême 1.5
Etat Limite Ultime (ELU):
su_cy / su_mono
Faibles charges moyennes 1.25 N=10
1
contrainte
cy 0.75
m
cy 0.5
temps 0.25
0
0 0.25 0.5 0.75 1
m / su_mono
Conférence Coulomb – 18 juin 2019 – Philippe JeanjeanCapacité calculée en traction, Q (MN)
Q = 30 MN
Capacité calculée, MN
D = 2,5 m
t = 30 mm
Profondeur, m
qc = 50 MPa
Charge typique, Fourchette
Turbine 5 MW de fiche
CS = 1 CS = 2 requise:
23 m – 38 m
Capacité mesurée, MN
Pieux tubulaires ouverts
Banque de données de Gavin et al. (2011) D’après Gavin et al. (2011)
Conférence Coulomb – 18 juin 2019 – Philippe Jeanjean Mises à jour dans les codes de l’API RP 2GEO en 2020 et les codes ISO
(19901-4) en 2021.
Résisance normalisée, (p / su D)
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50
Déplacement latéral normalisé, (y/D)
Conférence Coulomb – 18 juin 2019 – Philippe Jeanjean Programme de recherche en cours: NGI, UWA, ICP, Fugro
But: développement d’une méthode CPT pour les pieux dans les sables qui soit « non‐affiliée »
1ere étape: unification des banques de données
Pieux ouverts tubulaires en acier avec CPT – Charge axiale en Compression
NGI: 7 essais ICP: 4 essais UWA: 17 essais
(Clausen et al., 2001, 2005) (Chow, 1996) (Lehane et al., 2005)
Vancouver (x3) Trans‐Tokyo Bay I‐880
Dunkerque Clarom (x2) Hoogzand (x2) SFOBB
Jamuna Bridge (x3) EURIPIDES (x4) Hound Point
Ras Tanajib II Dunkerque‐Gopal Shanghai (x2)
Fugro: 12 essais Pigeon Creek
(Fugro, 2004) Drammen E18 (x3)
Mobile Bay
Banque de données « unifiée »: 13 essais
(Lehane et al., 2017)
Conférence Coulomb – 18 juin 2019 – Philippe JeanjeanCrédit photo: Famille McClelland Crédit illustration: Benthic
Conférence Coulomb – 18 juin 2019 – Philippe Jeanjean Comité Français de Mécanique des Sols,
BP America Inc.,
Nombreux collègues chez BP et dans l’industrie,
Parents et famille.
Conférence Coulomb – 18 juin 2019 – Philippe Jeanjean“(…) les plus grandes avancées en géotechnique sont venues (…) du
besoin d’entreprendre des projets dans des environnements
entièrement nouveaux tels que l’arctique, les océans, et l’espace où
il n’y a pas ou peu d’expérience et où les risques sont élevés (…)”
Prof. James K. Mitchell (2009)
Conférence H. Bolton Seed
Crédit photo: Jan Arne Wold _ Woldcam ‐ Equinor ‐ Hywind Scotland ‐ 2017Conférence Coulomb – 18 juin 2019 – Philippe Jeanjean
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