Introduction
Les pieux tubulaires battus sont des éléments de fondation couramment utilisés pour transférer les charges des structures offshore à travers des éléments de fondation faibles., sols compressibles en couches portantes. Lors de l'installation par percussion, les mottes de sol cohérent sont cisaillées et compactées dans le tas, offrant une résistance supplémentaire significative à l'arbre. L'analyse classique des pieux, comme les méthodes d'équation des vagues, ne peut pas capturer l'interaction complexe sol-structure régissant la formation des bouchons et ses effets sur le comportement de battage.. Cette étude vise à développer un modèle éléments finis simulant le processus de conduite en grandes déformations, mettre en lumière les variables contrôlant les caractéristiques des fiches et leurs implications pour la conception.
Revue de littérature
Des expériences antérieures ont identifié trois zones de bouchons caractéristiques formées pendant la conduite: une zone écrasée au niveau de la pointe, une zone centrale densément compactée et une zone cisaillée près de la surface du sol (1). Des études ont également corrélé les dimensions des bouchons avec les propriétés du sol., énergie d'installation et propriétés des pieux (2,3). Cependant, les tests dynamiques de pieux à grande échelle restent difficiles. Les modèles FE existants simulent le comportement axial statique, négliger le sol induit par l'enfoncement, ce qui est essentiel à la stabilité du bouchon captif (4). Les modèles de couplage cisaillement-dilatation de l'interface ont capturé les augmentations de capacité axiale mais manquaient de simulations de conduite dynamique (5). Dans l'ensemble, la modélisation précise du processus de conduite et de l'évolution de l'interaction sol-bouchon nécessite de grandes analyses de déformation.
Développement de modèles FE
Un modèle couplé sol-structure a été développé en utilisant ABAQUS/Explicit. Le pieu tubulaire de 2 m de long avait une épaisseur de paroi de 75 mm et des mailles de 800 mm de diamètre avec des éléments de coque à 4 nœuds.. La colonne de sol environnante de 15 m de long comprenait des éléments de brique à 8 nœuds avec un maillage raffiné autour du pieu.. Le modèle de plasticité du sol MIT-E3 a été utilisé, calibré à partir d'essais triaxiaux. Les éléments d'interface le long du pieu simulent un comportement de cohésion par friction avec un critère de rupture tenant compte des effets de dilatation à mesure que la déformation de cisaillement augmente (6). Les impacts ont été appliqués via des charges réparties sur le sommet du pieu sur des historiques prescrits correspondant aux énergies des marteaux diesel..
Procédure d'analyse
Un schéma de solution implicite dynamique incrémentale a abordé la non-linéarité extrême tout en capturant les grandes déformations du sol.. La dissipation d'énergie à chaque pas de temps a déterminé le développement de la plasticité/compaction dans le sol entourant et à l'intérieur du pieu pendant le battage.. Les paramètres de sortie incluent l'évolution de la longueur des pieux installés, la résistance au battage des pieux et les réponses transitoires ainsi que la géométrie finale du bouchon de sol et le profil de densité.
Résultats et discussion
Figure 1 montre l'installation du pieu à 6 m de profondeur après 200 coups, avec le bouchon de sol final clairement visible à l'intérieur de la zone captive de 5 m de long. Les densités du sol dépassaient 2 000 kg/m3 dans cette zone, contre 1 900 kg/m3 à 1 m de distance., confirmant le mécanisme de compactage intense. Les courbes de résistance au battage de pieux en fonction de la profondeur correspondent aux tendances expérimentales, utile pour valider les prévisions de capacité. Les analyses paramétriques ont révélé que la résistance de l'argile et les propriétés de l'interface influençaient le plus la forme et l'étendue du bouchon., alors que l'énergie motrice régit les niveaux de compactage.
Figure 1. Maille FE déformée après enfoncement montrant un bouchon de sol développé
Une série de simulations supplémentaires a examiné la transition du colmatage complet à l'arrêt/éjection du bouchon avec une résistance croissante du sol., l'influence des effets de remoulage et de vitesse de déformation ainsi que les implications pour la capacité de conception. D'un intérêt particulier, la stabilité du bouchon affecte les mécanismes de transfert de charge près de la surface du sol, tandis que la capacité d'atténuation de l'énergie motrice augmente en dessous des profondeurs d'arrêt du bouchon.
Conclusions
Une approche de modélisation FE à grande déformation a simulé avec succès l'interaction complexe entre les sols cohésifs et pieux en acier pendant la conduite à impact. Les résultats ont fourni de nouvelles informations sur la façon dont les propriétés du sol, le comportement de l'interface et l'apport d'énergie régissent les caractéristiques de formation des bouchons en fonction de la profondeur. Les comparaisons avec les données expérimentales ont validé l'adéquation de la technique de modélisation pour une analyse plus approfondie des performances des pieux battus et une conception optimisée.. Les travaux futurs incluent l'extension de la méthodologie aux monopieux dans les fondations offshore.
L’utilisation de pieux tubulaires dans la construction de fondations est un choix populaire depuis de nombreuses années. Les pieux tubulaires sont utilisés pour transférer la charge d’une structure vers une structure plus profonde, couche de sol ou de roche plus stable.
Avantages des fermes de tuyaux L'utilisation de fermes de tuyaux dans la construction offre plusieurs avantages notables: Résistance et capacité de charge: Les fermes de tuyaux sont réputées pour leur rapport résistance/poids élevé. Les tuyaux interconnectés répartissent les charges uniformément, résultant en une structure robuste et fiable. Cela permet la construction de grandes portées sans avoir besoin de colonnes ou de poutres de support excessives..
La norme pour les tuyaux sans soudure transportant des fluides dépend du pays ou de la région dans laquelle vous vous trouvez., ainsi que l'application spécifique. Cependant, Certaines normes internationales largement utilisées pour les tuyaux sans soudure transportant des fluides sont: ASTMA106: Il s'agit d'une spécification standard pour les tubes sans soudure en acier au carbone destinés à un service à haute température aux États-Unis.. Il est couramment utilisé dans les centrales électriques, raffineries, et autres applications industrielles où des températures et des pressions élevées sont présentes. Il couvre les tuyaux de qualité A, B, et C, avec des propriétés mécaniques variables selon la nuance. API 5L: Il s'agit d'une spécification standard pour les conduites utilisées dans l'industrie pétrolière et gazière.. Il couvre les tubes en acier sans soudure et soudés pour les systèmes de transport par pipeline, y compris les tuyaux pour le transport du gaz, Eau, et de l'huile. Les tuyaux API 5L sont disponibles en différentes qualités, comme X42, X52, X60, et X65, en fonction des propriétés du matériau et des exigences de l'application. ASTMA53: Il s'agit d'une spécification standard pour les tuyaux en acier noir et galvanisés à chaud sans soudure et soudés utilisés dans diverses industries., y compris les applications de transport de fluides. Il couvre les tuyaux en deux qualités, A et B, avec des propriétés mécaniques et des utilisations prévues différentes. DEPUIS 2448 / DANS 10216: Il s'agit de normes européennes pour les tubes en acier sans soudure utilisés dans les applications de transport de fluides., y compris l'eau, gaz, et autres fluides. En savoir plus
Les tuyaux sans soudure transportant des fluides sont conçus pour résister à différents types de corrosion en fonction du matériau utilisé et de l'application spécifique.. Certains des types de corrosion les plus courants auxquels ces tuyaux sont conçus pour résister comprennent: Corrosion uniforme: C'est le type de corrosion le plus courant, où toute la surface du tuyau se corrode uniformément. Pour résister à ce type de corrosion, les tuyaux sont souvent fabriqués à partir de matériaux résistants à la corrosion, comme l'acier inoxydable ou doublé de revêtements protecteurs. Corrosion galvanique: Cela se produit lorsque deux métaux différents sont en contact l'un avec l'autre en présence d'un électrolyte., conduisant à la corrosion du métal le plus actif. Pour éviter la corrosion galvanique, les tuyaux peuvent être faits de métaux similaires, ou ils peuvent être isolés les uns des autres à l'aide de matériaux ou de revêtements isolants. Corrosion par piqûres: Les piqûres sont une forme localisée de corrosion qui se produit lorsque de petites zones à la surface du tuyau deviennent plus susceptibles d'être attaquées., conduisant à la formation de petites fosses. Ce type de corrosion peut être évité en utilisant des matériaux à haute résistance aux piqûres., tels que les alliages d'acier inoxydable avec du molybdène ajouté, ou en appliquant des revêtements de protection. Corrosion caverneuse: La corrosion caverneuse se produit dans des espaces étroits ou des espaces entre deux surfaces, tel En savoir plus
Écrans en fil de cale, également connu sous le nom d'écrans en fil profilé, sont couramment utilisés dans diverses industries pour leurs capacités de criblage supérieures. Ils sont construits à partir de fil de forme triangulaire,
2 7/8dans J55 K55, le tuyau de cuvelage de puits perforé est l'un des principaux produits de nous en acier, ils peuvent être utilisés pour l'eau, huile, champs de forage de puits de gaz. Les épaisseurs peuvent être fournies entre 5,51 et 11,18 mm en fonction de la profondeur du puits du client et des propriétés mécaniques requises.. Normalement, ils sont fournis avec un raccord fileté, comme NUE ou EUE, qui sera plus facile à installer sur le site. La longueur des tuyaux de tubage perforés de 3 à 12 m est disponible pour les différentes hauteurs des plates-formes de forage du client.. Le diamètre du trou et la zone ouverte sur la surface sont également personnalisés. Les diamètres de trous populaires sont de 9 mm, 12mm, 15mm, 16mm, 19mm, etc..
