Gwendal Cumunel

Evaluation de la première fréquence propre d’un modèle réduit d’éolienne offshore fondé sur monopieu

Résumé : Les éoliennes en mer, en pleine expansion en Europe, sont des structures élancées avec une première fréquence propre fortement dépendante de l’interaction sol-structure. Ce type de structure est soumis à un chargement latéral cyclique et dynamique induit par le vent, la houle et les courants mais aussi la rotation des pales. Les fréquences de ces sollicitations sont très proches de la première fréquence propre de l’éolienne. De fait, les éoliennes offshore typiquement installées et dénommées soft-stiff ont leur première fréquence propre qui s’insère dans un intervalle restreint compris entre la fréquence du rotor et celle des pales. Pour éviter tout phénomène de résonnance, il est donc nécessaire de pouvoir évaluer précisément cette grandeur. Or, les éoliennes sont actuellement dimensionnées à partir des guides relatifs aux plateformes pétrolières offshores dont les fondations sont des pieux flexibles ayant un fort élancement. Au contraire, les monopieux, qui représentent 80% des fondations mises en place pour les éoliennes en mer, ont un diamètre large, un élancement faible (L/D compris entre 4 et 6) et un comportement rigide. Dans ce contexte, une étude comparative de différentes méthodes d’évaluation de la première fréquence propre d’une telle structure (de référence ou innovantes) est proposée en se basant sur un modèle réduit d’éolienne à l’échelle 1/60. Les résultats obtenus permettent à la fois de souligner les imperfections de la méthode de référence et de mettre en exergue les méthodes les plus simples et les plus efficaces. Mots-clés : Eolienne offshore, Monopieu, Fréquence propre, Interaction sol-structure.