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Fondations superficielles glissantes pour l’offshore profond – Méthodologie
de dimensionnement
Deep Offshore Sliding Footings – Design Methodology
Bretelle S.
GHD, Perth, Australie
Wallerand R.
Subsea7, Paris, France
RÉSUMÉ : Les caractéristiques géotechniques des sols rencontrés en offshore profond conduisent de manière récurrente à des
fondations de très grandes dimensions. Ceci induit des difficultés d’installation qui stimulent la recherche de solutions audacieuses
pour les fondations dont le dimensionnement intègre des sollicitations horizontales transitoires. Les efforts horizontaux résultent de
conditions transitoires pour les pipelines (arrêt et redémarrage de l’exploitation induisant des changements de température dans les
pipelines). Ceux-ci induisent un glissement de la fondation. Ces efforts horizontaux étant variables dans le temps, le sol est soumis à
des sollicitations cycliques. Cet article détaille les différentes étapes proposées pour le dimensionnement des fondations glissantes,
destinées au support des structures liées aux pipelines, en prenant en compte les effets de la dégradation cyclique sur la capacité
portante, et l’évaluation des tassements.
ABSTRACT: Due to the geotechnical characteristics of offshore deep-water soils, footing size can become very large. This may
induce installation challenges, which in turn stimulates smart design solutions allowing for horizontal displacement of the footing.
Horizontal loads results from flow lines expansion during start-up and shut-down of the production, as large temperature changes will
induce dilatation. If horizontal loads are above the horizontal capacity of the footing, the foundation will slide. Horizontal loads
varying with time, soil cyclic loadings are induced. This paper presents the different steps of the design for the proposed concept,
allowing the footing to slide. This design includes cyclic soil degradation effects on bearing capacity and settlements.
MOTS-CLÉS: Offshore, fondation, glissante, pipeline, cyclique, dégradation, tassement.
KEYWORDS: Offshore, footing, sliding, pipeline, cyclic, degradation, settlement.
1 INTRODUCTION
Les caractéristiques géotechniques des argiles molles
rencontrées en offshore profond conduisent de manière
récurrente à des fondations de très grandes dimensions. Ceci
induit des difficultés d’installation qui stimulent la recherche de
solutions audacieuses pour les fondations dont le
dimensionnement intègre des sollicitations horizontales
transitoires.
Les efforts horizontaux résultent des sollicitations
horizontales transitoires. C'est le cas notamment des structures
intermédiaires ou des structures fin de ligne, qui permettent la
connexion entre les pipelines et les différents éléments de
l'architecture du champ (puits, risers, manifolds). Les efforts
appliqués à ces structures sont transmis au sol par
l'intermédiaire de fondations superficielles faites de tôles
d'acier. Les efforts verticaux proviennent du poids propre de la
structure, de la section de conduite qu'elle supporte, des
différents connecteurs et vannes associées. Les efforts
horizontaux sont eux provoqués par la dilatation ou la
contraction de la conduite (arrêt et redémarrage de l'exploitation
induisant des changements de température et de pression dans
les pipelines). Ceux-ci induisent un glissement de la fondation
(le coefficient de sécurité au glissement est inférieur à 1). Ces
efforts horizontaux étant variables dans le temps, le sol est
soumis à des sollicitations cycliques.
L’évaluation des effets résultants de la dégradation cyclique
des propriétés des sols (ici la résistance au cisaillement)
permettra d’assurer que la fondation reste stable sous efforts
verticaux et moments.
L’évaluation des tassements est nécessaire. Le cisaillement
cyclique (environ 2000 cycles sur la durée de vie de l’ouvrage)
est source de tassements spécifiques, qui sont dus aux
déplacements répétés de la fondation.
Cet article détaille les différentes étapes proposées pour le
dimensionnement des fondations glissantes, destinées au
support des structures liées aux pipelines, et posées sur des
argiles molles.
2 COMPARAISON PIPELINES-FONDATIONS
Le tableau 1 rappelle les concepts d’interaction sol-pipeline et
sol-fondation. Il permet d’illustrer les différences entre les
comportements admis pour les pipelines et ceux généralement
requis pour les fondations superficielles (White - Cathie 2010).
Les grandes familles de différences qui sont décrites ci-
dessous
affectent
directement
la
perception
du
dimensionnement, qui intègre naturellement les déplacements
pour les pipelines, et qui par contre recommande des
coefficients de sécurité importants sur la capacité portante
(incluant les efforts horizontaux) des fondations pour se
prémunir des déplacements.
Pour ce qui concerne les pipelines, il peut s’avérer
économiquement impossible d’empêcher le pipeline de se
déplacer, en l’enfouissant par exemple, sur des dizaines de
kilomètres, et à des profondeurs d’eau de plus de 1000m. Par
contre, des modèles d’interaction sol-pipeline intégrant le
déplacement permettent d’optimiser les dimensions des
pipelines (les épaisseurs des tubes en particulier).
Pour ce qui concerne les fondations, même liées aux
pipelines, il reste d’usage de les dimensionner sans autoriser
leur déplacement.
Ce choix conduit à des fondations de très grandes
dimensions, en particulier sur les argiles marines en grande
