Interactions Sols-Structures et Ouvrages

L’objectif de cet axe est la création d’outils numériques pour la compréhension et la prise en compte de l’Interaction Sol Structure (ISS) afin d’évaluer la vulnérabilité des ouvrages soumis à des chargements statiques (monotones/cycliques) ou sismiques.

L’accent sera mis sur le développement des stratégies de modélisation raffinées (calculs hydromécaniques couplées, milieux à microstructure) mais également simplifiées (utilisables dans des bureaux d’études) pour le comportement non linéaire de la structure, de son support (fondation) et du sol.

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Changement dynamique


EXEMPLES DE TRAVAUX

Three-dimensional finite element model of the offshore wind turbine taking into account the soil-structure interaction
(a) Three-dimensional structural model of the DTU-10 MW OWT with a TMD placed atop of the tower and considering soil-monopile interaction; (b) nacelle/hub interconnections with the tower top and rotor; (c) TMD placed atop of the tower; (d) soil-monopile interaction model
Vibration modes of the wind turbine
Simplified foundation models used in literature
Fore-aft monopile displacement at mudline in [cm] with and without a TMD or ATMD
Contrainte effective et de cisaillement le long une interface sol-pieu (réf: Ahayan, Sanae. A constitutive Model for natural Clays: From Laboratory Testing to Modelling of Offshore Monopiles. Diss. École Centrale de Nantes; Université de Liège. Faculté des Sciences, 2019, https://orbi.uliege.be/handle/2268/238109)
Déformations plastiques volumétrique et déviatorique dans le sol autour du pieu (réf: Ahayan, Sanae. A constitutive Model for natural Clays: From Laboratory Testing to Modelling of Offshore Monopiles. Diss. École Centrale de Nantes; Université de Liège. Faculté des Sciences, 2019, https://orbi.uliege.be/handle/2268/238109)
Étude expérimentale et numérique de fondations profondes sous sollicitations sismiques: pieux verticaux et pieux inclines (réf: Experimental and numerical study of deep foundations under seismic loading: vertical piles and inclined piles. Ph.D., Ecole Centrale de Nantes https://hal.archives-ouvertes.fr/tel-01095508)
Modélisation aux EFs d’un système d’amélioration des sols de fondations par inclusions rigides

MOYENS

Des méthodes expérimentales et des techniques optiques adaptées sont développées pour le suivi en laboratoire des processus susmentionnés. Il convient de noter que parmi ces objets de recherche, certains sont sans équivalent dans le monde.

La modélisation mécanique est développée en se positionnant toujours à l’interface entre la modélisation macroscopique des milieux continus, enrichis et/ou micro-morphes, et la modélisation par homogénéisation, afin de maîtriser toute problématique liée à la nature multi-physique et multi-échelles des phénomènes considérés.

La simulation numérique est asservie à la modélisation mécanique à travers le développement d’éléments finis adaptés, mais elle en sera aussi autonome dans le cadre du développement de méthodes d’éléments discrets (DEM), SPH (Smoothed Particle Hydrodynamics) et du « Machine Learning ».

  • Machine de cisaillement direct d’interface adaptée aux chargements thermomécaniques
  • Cisaillement simple
  • GemLab : A FE matlab toolbox

PROJETS EN COURS

  • Projet WEAMEC FAM_FOWT – Fatigue mitigation of floating offshore wind turbines under stochastic wind and wave conditions (2021-2024)
  • Projet WEAMEC-FEM MUTANC – Mutualisation d’ancrages pour champs d’éoliennes flottantes – aspect géotechnique (2021-2024)

MEMBRES

  • Philip ALKHOURY (ATER)
  • Riad EL HAMOUD (PhD)
  • Anne-Laure FAUCHILLE (McF)
  • Panagiotis KOTRONIS (PU)
  • Giulio SCIARRA (PU)
  • Abdul Hamid SOUBRA

PUBLICATIONS

Alkhoury P., Soubra A-H., Rey V., Aït-Ahmed M. (2022). «Dynamic analysis of a monopile-supported offshore wind turbine considering the soil-foundation-structure interaction», Soil Dynamics and Earthquake Engineering, Volume 158, Article Number 107281.

Alkhoury P., Soubra A-H., Rey V., Aït-Ahmed M. (2021). «A full three-dimensional model for the estimation of the natural frequencies of an offshore wind turbine in sand», Wind Energy, 24(7), 699–719.

El Haj A.-K., Soubra A.-H. (2020). «Efficient estimation of the failure probability of a monopile foundation using a Kriging-based approach with multi-point enrichment», Computers and Geotechnics, Vol. 121, Article Number 103451.

El Haj A.-K.,Soubra A.-H.,Fajoui J. (2019). «Probabilistic analysis of an offshore monopile foundation taking into account the soil spatial variability», Computers and Geotechnics, Vol. 106, 205-216.

Al-Bittar T., Soubra A.-H., Thajeel J. (2018). «Kriging-based reliability analysis of strip footings resting on spatially varying soils», Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, ASCE, Vol. 144, N°10.

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