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Etat de contraintes d'un pieu acier sous sollicitation dynamique axiale



  1. #1
    Testeur

    Etat de contraintes d'un pieu acier sous sollicitation dynamique axiale


    ------

    Bonjour,
    Afin d'estimer l'influence du rapport epaisseur/diametre quelqu'un peut-il etablir les equations d'elasticite definissant l'etat de contraintes en coordonnees polaires d'un pieu creux en acier, pour application a une fondation de plate-forme petroliere. En gros une masse m tombe verticalement sur un pieu et celui-ci s'enfonce dans le sol. La geometrie du pieu pourrait avoir une influence sur sa raideur.
    Merci (chantier en cours...donc assez urgent).

    -----
    Raphael, A l'aise dans tous les milieux...et n'appartenant a aucun

  2. Publicité
  3. #2
    alaina

    Re : Etat de contraintes d'un pieu acier sous sollicitation dynamique axiale

    Le problème est complexe.
    1°) par ce que suivant la longueur de ton tube il y a du flambage / compression.
    2°) parce que si tu tape sur le tube c'est du choc avec une pointe infinie à un moment puis des rebonds.
    3°) Cela dépends aussi des matériaux qui vont plus ou moins absorber le choc. Qu'il va y avoir du mattage au point d'impacte. Donc dépassement de la contrainte dans le matériau puis plastification locale....
    4°) Il va falloir prendre en considération le sol ou est enfoncé le pieu!
    5°) Puisque c'est en mer il y a une pression qui s'applique qui est environ de 1 bars par hauteur de 10m de colonne d'eau..
    6°) Il faudrait aussi prendre en compte de la température.

    C'est un beau cas d'école que j'aimerai bien poiuvoir traiter mais dans tout choc je suis malheureusement creux.
    Si,tu trouve quelque chose d'intéressant merci de m'en faire profiter.
    Bon courage.

  4. #3
    Testeur

    Re : Etat de contraintes d'un pieu acier sous sollicitation dynamique axiale

    [QUOTE=alaina]
    Bonjour Alaina,
    Merci de ta reponse, c'est pour le moment la seule...

    1°) par ce que suivant la longueur de ton tube il y a du flambage / compression.
    A prendre en compte peut etre...?.

    2°) parce que si tu tape sur le tube c'est du choc avec une pointe infinie à un moment puis des rebonds.
    L'onde de choc est mesuree (deformations et accelerations)

    3°) Cela dépends aussi des matériaux qui vont plus ou moins absorber le choc. Qu'il va y avoir du mattage au point d'impacte. Donc dépassement de la contrainte dans le matériau puis plastification locale....
    En aucun cas on ne depasse la limite elastique

    4°) Il va falloir prendre en considération le sol ou est enfoncé le pieu!
    Ca on sait faire... en tant que geotechnicien

    5°) Puisque c'est en mer il y a une pression qui s'applique qui est environ de 1 bars par hauteur de 10m de colonne d'eau..
    Effectivement, la contrainte hydrostatique reste negligeable mais la contrainte hydrodynamique peut etre tres importante

    6°) Il faudrait aussi prendre en compte de la température.
    La localisation geographique permet de negliger les variations de temperature

    Merci.
    Raphael, A l'aise dans tous les milieux...et n'appartenant a aucun

  5. #4
    hyperionZ

    Re : Etat de contraintes d'un pieu acier sous sollicitation dynamique axiale

    Bonjour,
    pour faire rapide vu l'heure, il te faut déterminer les contraintes maximales que les pieux devront supporter.
    A mon avis, le problème n'est pas situé au niveau de la pénétration dans le substrat, mais bien dans les contraintes que ta plate-forme devra supporter, en l'occurence la force du vent et de la houle. Etudie un modèle où ta plate-forme se résume à une plaque de dimension hors-tout similaire à la plate-forme et soumise à un flux d'air d'une vitesse de 160 km/h. Tu dois pouvoir facilement trouver la force exercée sur cette plaque. De la, tu détermines le couple appliqué à chaque pieu.
    Je ne crois vraiment pas que le problème est le flambage, mais bien la rigidité flexionnelle de tes pieux. Ouvre n'importe quel bouquin de structure et tu trouves les formules de cette rigidité... Je peux te les donner si tu veux mais pas avant demain.
    Oublie la pression de l'eau, la température ou la plastification locale(!!).
    Dans ton cas, une fois trouvée les contraintes max, sache que plus le tube (pieu) est large, plus sa rigidité sera importante. Plus l'épaisseur est importante, plus tu "gaches" de la matière. Ici, il s'agit d'un compromis techniquo-économique et pas seulement technique!!!!...
    A+

  6. A voir en vidéo sur Futura
  7. #5
    Testeur

    Re : Etat de contraintes d'un pieu acier sous sollicitation dynamique axiale

    Bonjour Hyperion,
    merci de ta réponse.
    Le dimensionnement de la plate forme pas de probleme, elle est en cours de construction.
    Je vais essayer de mieux definir le contexte. Lorsque l'on installe une plate forme on installe d'abord un jacket (le support du pont de la plate forme), les pieux (ou piles) passent a travers les jambes (3, 4, 8 ou plus) de ce jacket et ensuite lorsque le pont est posé toute la charge est reprise par ces pieux, le jacket ne sert qu'a rigidifier le systeme.
    Ex:si la cote a atteindre dans le sol est 100m avec une profondeur d'eau de 80m la longueur totale des pieux de l'ordre de 180m. Les pieux sont installes par troncons, soudes puis battu au marteau hydraulique (energie de plusieurs centaines de kJ).
    Avant installation on calcule une longueur de penétration de ces pieux dans le sol en fonction de la charge a reprendre.

    On rencontre parfois des problemes de refus (le pieu ne rentre plus avant la cote finale escomptée) du en general a un pb de mauvaise analyse de sol.
    Le mois dernier nous avons rencontre ce refus mais pas necessairement lie a un pb de sol car la structure est parfaitement connue puisque plusieurs plate-formes ont deja ete installees dans le secteur. La cote finale devait etre de x m mais nous avons eu refus a (x-10)m.
    Le marteau avait tendance a rebondir sur la pile (l'energie maxi applicable est calculee en fonction de la longueur libre de la pile et de la qualite d'acier donc pas la peine d'envisager de taper plus fort sous peine de flambage).
    Or lors du refus la pile etait beaucoup plus fine que d'habitude pour des questions de compromis technico-économiques que tu evoques dans ton mail...
    Nous disposons de plusieurs logiciels d'analyse de battage mais ils ne semblent pas prendre en compte les effets 3D.

    La question que nous essayons de resoudre est: la geometrie du pieu (epaisseur/diametre) a t elle une influence sur l'elasticité?

    Merci.
    Raphael, A l'aise dans tous les milieux...et n'appartenant a aucun

  8. #6
    jujuleparigot

    Re : Etat de contraintes d'un pieu acier sous sollicitation dynamique axiale

    Il vous manque un ingénieur mécanien...
    Pour votre info, l'élasticité est une caractéristique
    "matériaux" chiffrée par le module d'Young E et le coeff
    de poisson v.

    Pour évaluer la force maximale admissible par ton pieu,
    tu peus dire que tu frappe le pieu sur une surface
    infiniment rigide et dire donc que c'est lui qui absorbe
    toute l'énergie cinétique de la masse qui l'a frappé.

    Ensuite pour dimensionner le flambage, il faut considéré le
    pieu en flambage. La déformation v est alors solution d'une
    équation du second ordre de solution oscillante :

    d2v/dx2=-Fv/(E*I)

    I est le moment quadratique de la section de la poutre.
    F la force appliquée.
    E le module d'Young.
    Si vous voulez m'embaucher : http://site.voila.fr/julienmicheletti

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  10. #7
    alaina

    Re : Etat de contraintes d'un pieu acier sous sollicitation dynamique axiale

    En cequi concerne le problème d'élasticité d'ensemble du pieu, plus son moment quadratique sera important et moins il sera flexible. Donc plus le sol recevra l'énergie de l'enfonceur hydraulique.
    Mais je ne comprends pas votre pb, si vous réaliser des calculs numériques vous vous etes apperçus que sur de si grande longueur il ya avait des flambages.
    Si il y a plusieurs pieu peut etre pourriez vous les relier entre eux provisoirement à différentes hauteurs pour annuler l'énergie dissipé par le flambage.

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