Laterally loaded monopiles for offshore wind turbines: analysis and improvement of the P-Y curves

Abstract

L'industrie éolienne offshore tente actuellement de se développer plus durablement, afin d'\^{e}tre compétitive sur un marché dominé par les énergies fossiles. Le développement de nouvelles technologies doit découler de l'optimisation de technologies existantes. Les monopieux représentent de loin les substructures les plus populaires pour les éoliennes offshore: elles deviennent de plus en plus imposantes et peuvent être utilisées dans des conditions de site complexes. Cependant, il existe des preuves montrant que la méthode standard pour la conception de ces ouvrages, originellement développée pour l'industrie pétrolière et gazière et basée sur les \textit{courbes~p-y}, ne donnent pas une prédiction correcte de l'interaction entre le sol et la fondation soumise à des charges latérales. En particulier la réponse du système en terme de raideur doit être ré-examinée, vu qu'elle affecte directement la dynamique de toute la structure. Ce travail de fin d'études suit une approche typique pour ce type de problème~: avec un modèle 1D proposant les outils basiques pour implémenter les méthodes actuelles de conception, une analyse aux éléments finis 3D est développée pour des monopieux subissant une charge latérale. Une analyse détaillée des \textit{ courbes p-y} extraites est présentée pour des pieux courtes et élancées. Ensuite, en considérant des argiles tendres, une comparaison directe entre les résultats numériques et les prédictions des méthodes standards est effectuée, afin de donner des indications spécifiques pour l'amélioration des courbes.