Numerical investigation of caisson foundations in sand under combined monotonic loadings for offshore wind turbines
10 jan. 2019 à 10h27
Soutenance de thèse de Zhuang JIN, le lundi 14/01/19 à 14h (amphi S, ECN):
Titre
Numerical investigation of caisson foundations in sand under combined monotonic loadings for offshore wind turbines
Jury
Stéphane GRANGE INSA de Lyon
Mahdia HATTAB Université de Lorraine
Olivier MILLET Université La Rochelle
Frédéric COLLIN Université de Liège
Zheng LI IFSTTAR
Mahdia HATTAB Université de Lorraine
Olivier MILLET Université La Rochelle
Frédéric COLLIN Université de Liège
Zheng LI IFSTTAR
Panagiotis KOTRONIS ECN
Zhen-yu YIN The Hong Kong Polytechnic University, ECN
Résumé
Cette thèse de doctorat porte sur la réponse des fondations caisson dans du sable pour les éoliennes en mer soumises à des chargements monotones et cycliquescombinés. Le processus de défaillance et l’enveloppe de rupture (diagramme de capacité portante) d’une fondation en caisson dans du sable soumise à des chargements monotones combinés sont premièrement étudiés à l’aide du modèle constitutif de Mohr-Coulomb. La méthode Lagrangian-Smoothed Particle Hydrodynamics Combinée (CLSPH) est adoptée pour prendre en compte les grandes déformations et les limites de l'approche sont mises en évidence. Une loi constitutive basée sur la notion de l’état critique pour le sable récemment mis au point (SIMSAND) est ensuite introduite et utilisée avec la méthode CLSPH. Des tests d’effondrement du sol dans un canal rectangulaire et d’une colonne granulaire en prenant en compte différentes géométries sont simulés afin de valider l’approche en termes de morphologie de dépôt final, des profils d’écoulement et de zones non perturbées. La méthode CLSPH et le modèle SIMSAND sont ensuite utilisés pour étudier le diagramme de capacité portante des fondations caisson dans du sable. Différents paramètres ayant une incidence sur la forme et la taille de l'enveloppe de rupture sont pris en compte, tels que la densité et la rigidité du sol, la résistance au frottement, la rupture des grains, la géométrie et les dimensions de la fondation. Une formule analytique est introduite pour décrire la surface de rupture 3D capable à reproduire les résultats numériques. Sur la base de la formule analytique proposée, un macro-élément pour des fondations caisson dans du sable soumises à des chargements monotones et cycliques est finalement développé dans le cadre de l'hypoplasticité. L’outil numérique proposé est validé avec des résultats expérimentaux.
Mots-clés : Enveloppe de rupture; diagramme de capacité portante; sable; caisson; élément finis; état critique; macro-élément
Cette thèse de doctorat porte sur la réponse des fondations caisson dans du sable pour les éoliennes en mer soumises à des chargements monotones et cycliquescombinés. Le processus de défaillance et l’enveloppe de rupture (diagramme de capacité portante) d’une fondation en caisson dans du sable soumise à des chargements monotones combinés sont premièrement étudiés à l’aide du modèle constitutif de Mohr-Coulomb. La méthode Lagrangian-Smoothed Particle Hydrodynamics Combinée (CLSPH) est adoptée pour prendre en compte les grandes déformations et les limites de l'approche sont mises en évidence. Une loi constitutive basée sur la notion de l’état critique pour le sable récemment mis au point (SIMSAND) est ensuite introduite et utilisée avec la méthode CLSPH. Des tests d’effondrement du sol dans un canal rectangulaire et d’une colonne granulaire en prenant en compte différentes géométries sont simulés afin de valider l’approche en termes de morphologie de dépôt final, des profils d’écoulement et de zones non perturbées. La méthode CLSPH et le modèle SIMSAND sont ensuite utilisés pour étudier le diagramme de capacité portante des fondations caisson dans du sable. Différents paramètres ayant une incidence sur la forme et la taille de l'enveloppe de rupture sont pris en compte, tels que la densité et la rigidité du sol, la résistance au frottement, la rupture des grains, la géométrie et les dimensions de la fondation. Une formule analytique est introduite pour décrire la surface de rupture 3D capable à reproduire les résultats numériques. Sur la base de la formule analytique proposée, un macro-élément pour des fondations caisson dans du sable soumises à des chargements monotones et cycliques est finalement développé dans le cadre de l'hypoplasticité. L’outil numérique proposé est validé avec des résultats expérimentaux.
Mots-clés : Enveloppe de rupture; diagramme de capacité portante; sable; caisson; élément finis; état critique; macro-élément