Etude du comportement en fatigue d'un coulis (grout) soumis à des efforts de compression et de cisaillement dans le contexte d'une connexion en grout pour les structures d'éoliennes offshores

La demande en électricité ne cesse d’augmenter, et le recours à l’énergie verte et d’autant plus incités que jamais à cause de la conversion énergétique que connait le monde. Le choix de la production de l’énergie éolienne s’est donc développé pour satisfaire les besoins en électricité. Un besoin qui se traduit par l’augmentation des dimensions géométriques des éoliennes et donc des éoliennes qui produisent plus et qui sont plus lourdes. Les éoliennes sont alors installées un peu partout dans le monde dans le sol, en onshore et en offshore. L’une des éoliennes offshores les plus utilisées sont les éoliennes à fondation monopile, adaptée pour des profondeurs d’eau allant jusqu’à 30 m. Dans ces types de fondations, le pieu est lié coaxialement à la partie supérieure de l’éolienne (le mât) par l’intermédiaire d’une connexion en grout à base de ciment de haute résistance. Principalement utilisées pour transmettre des efforts verticaux, ce qui est le cas pour les structures offshores des plates-formes pétrolières et gazières. Dans le cas des structures éoliennes offshores, les efforts transmis aux fondations sont des vibrations induites par les vents et les vagues, en conséquence, des moments de flexions qui naissent au niveau de la connexion en grout provoquant des efforts suivant les trois directions orthogonales. Cependant, les normes dont elles découlent les formules analytiques de dimensionnement des connexions en grout telles que DNV, ne considèrent que les efforts verticaux dans les formules, chose qui a rendu le calcul analytique peut pertinent vu qu’il ne reprend pas les contraintes réelles de problème. Et encore beaucoup moins intéressants quand il s’agit d’un dimensionnement à la fatigue. Le grout subit lors de son fonctionnement des sollicitations de fatigue engendrant des fissures radiales et longitudinales due au dépassement de la résistance à la traction du grout. L’objectif général de ce travail est de mieux comprendre le comportement structural du grout soumis à des efforts de compression et d’efforts tranchant de type cyclique.

(eng) The demand for electricity continues to increase, and the use of green energy and all the more incentive than ever because of the energy conversion that the world knows. The choice of wind energy production has therefore grown to meet the electricity needs. A need which results in the increase of the geometrical dimensions of the wind turbines and thus of the wind turbines which produce more and which are heavier. Wind turbines are then installed all over the world in the ground, onshore and offshore. One of the most popular off-shore wind turbines is single-base wind turbines, suitable for water depths up to 30 m. In these types of foundations, the pile is bonded coaxially to the upper part of the wind turbine (the mast) via a cement-based connection of high strength cement. Mainly used to transmit vertical forces, which is the case for the offshore structures of oil and gas platforms. In the case of offshore wind structures, the forces transmitted to the foundations are vibrations induced by the winds and the waves, as a result of the bending moments arising at the grout connection causing forces along the three orthogonal directions. However, the norms from which they derive the analytic formulas for sizing connections in grout such as DNV, consider only the vertical forces in the formulas, something which made the analytical calculation relevant because it does not take up the real constraints of problem. And even less interesting when it comes to fatigue design. The grout undergoes during its operation fatigue stresses generating radial and longitudinal cracks due to exceeding the tensile strength of grout. The general objective of this work is to better understand the structural behavior of grout subjected to cyclic compression and shear forces.