Comportement de pieux d'ancrage en interaction avec le sol sous chargement multidirectionnel cy[...]

Ce projet de thèse porte sur l'analyse du comportement de pieux soumis à des chargements latéraux cycliques dont la direction de chargement varie (chargement multidirectionnel). Le contexte est celui des pieux d'ancrages d'éoliennes flottantes, en particulier des ancres mutualisées. Le comportement du pieu, lui-même plus ou moins flexible, dépend également des caractéristiques du massif de sol dans lequel il est installé et des conditions d'interface sol-pieu. Le problème d'interaction sol-structure est d'autant plus complexe que le chargement est cyclique et multidirectionnel. La prédiction des déplacements en tête du pieu et des sollicitations induites dans celui-ci est alors difficile et dépend de nombreux facteurs.

Des approches par modélisation numérique sont en cours de développement, mais celles-ci nécessitent impérativement une validation par des résultats physiques, de par la nature particulièrement complexe des chemins de chargement. Ainsi, au cours de cette thèse, des expérimentations réalisées en laboratoire à l'échelle réduite (facteur d'échelle d'environ 1/5) sont analysées et sont la base d'un travail complémentaire de rétro-analyse numérique. Lors de la campagne expérimentale de 2024, réalisée à la TU de Darmstadt en Allemagne dans le cadre d'un projet collaboratif européen piloté par le 3SR (projet GEOLAB SAM-WT), un pieu de diamètre 324 mm et encastré de 2 m dans un massif de sable dense, a été chargé latéralement en tête par un système de vérins, spécialement développé pour appliquer un chargement latéral multidirectionnel. La campagne a consisté en un essai sous chargement latéral monotone et monodirectionnel, un essai sous chargement latéral cyclique monodirectionnel et un essai sous chargement latéral cyclique multidirectionnel. Le pieu était instrumenté de jauges de déformations sur plusieurs profils et équipé d'un système de mesure de la cinématique de la tête du pieu (déplacements et rotations). Des informations sur le champ de déplacements dans le massif de sol par une instrumentation par fibre optique continue (technologie Rayleigh) ont été obtenues. Après la réalisation des essais, un important travail de dépouillement et d'analyse des données d'instrumentation est encore nécessaire, en particulier pour le cas du chargement multidirectionnel qui est particulièrement complexe.

Des essais complémentaires ont consisté en des essais de caractérisation du massif de sol en place par pénétromètre statique, des essais de caractérisation du comportement du sol par des essais triaxiaux monotones et cycliques et par bender elements, dont l'exploitation doit permettre de calibrer les paramètres des lois de comportement de la modélisation numérique. En complément, des essais de caractérisation du comportement de l'interface sol-pieu par des essais de cisaillement d'interface sont également envisagés au cours de la thèse.

Le travail de thèse prévoit une rétro-analyse numérique de la campagne d'essai sur pieu, en utilisant le modèle actuellement développé dans une autre thèse en cours au laboratoire 3SR, mettant en œuvre des lois de comportement avancées des sols. Ce complément numérique aidera à l'extrapolation à l'échelle prototype des résultats obtenus à l'échelle du modèle, en plus d'une analyse dimensionnelle (application des règles de similitudes).

Enfin, au cours de cette thèse, il est prévu la conception d'une campagne d'essais dans la chambre de calibration du laboratoire 3SR, similaire à celle menée à Darmstadt, mais à une échelle plus petite (pieu de 80 mm de diamètre).

La synthèse de tous les résultats expérimentaux et numériques obtenus sera réalisée dans le cadre d'une analyse de type diagramme de stabilité (domaines stable, métastables ou instables sous chargement cyclique), à l'instar des approches développées dans le projet SOLCYP (Puech et Garnier, 2017).

Début de la thèse : 01/10/2025

Funding category: Contrat doctoral

Concours pour un contrat doctoral

Formation initiale en géotechnique/géomécanique et génie civil ; bonne compréhension de problèmes d'interaction sol-structure relatifs aux ouvrages géotechniques; appétence pour le traitement et l'analyse de données d'instrumentation et maîtrise des outils (dont Python); Capacités pour l'utilisation d'outils de calcul numérique.