SOUTENANCE : Dimensionnement Tripode KB-NORTH

15/04/2023 03:45 AM1

Soutenance du mémoire de fin d’études à la Faculté de Génie Industriel en vue de

l’obtention du diplôme d’Ingénieur de la Faculté de Génie Industriel

THEME :

DIMENSIONNEMENT D’UNE STRUCTURE

OFFSHORE A TROIS PIEDS : TRIPODE KB NORTH

Présenté par :NJEUGNA ADJOUNKE

DANIEL

UNIVERSITE DE DOUALAFACULTE DE GENIE

INDUSTRIEL

Encadreurs Académiques

Pr FOKWA Didier, MC(Chef de Département Génie

Civil – ENSET)M. NYATTE NYATTE Jean

(Responsable du département TCI)

M. EKOUTA Dieudonné, Ing(Enseignant FGI)

Encadreur Professionnel

M. TCHIWOU Blaise Ducornot, Ing

(Chargé d’Affaires à FRIEDLANDER Cameroun)

Technologie de Construction Industrielle - Construction Industrielle

Année Académique : 2013 - 2014

15/04/2023 03:45 AMAnnée Académique : 2013 - 2014

2

PLAN DE LA PRESENTATION

INTRODUCTIONPRESENTATION DE FRIEDLANDER CAMEROUNPRESENTATION DU PROJET KB NORTH et

PROBLEMATIQUETYPES DE STRUCTURES OFFSHOREPRINCIPES DE CALCUL D’UNE PLATEFORME

FIXEMODELISATION ET DIMENSIONNEMENTREALISATION ET MONTAGECONCLUSION

3


Introduction

I. Présentation de Friedlander, du projet KB North et problématique

II. Types de structures offshores

III. Principes de calcul d’une plateforme fixe

IV. Modélisation et Dimensionnement

V. Réalisation et Installation

Conclusion

INTRODUCTIONLa demande sans cesse croissante des ressources énergétiques conduit à une ruée de plus en plus accrue vers des ressources de premier rang tel que le pétrole.La question qui jonche subtilement notre esprit à ce moment est celle de savoir de quelle manière on procède pour obtenir cette denrée si importante pour notre société.Mais bien avant d’extraire le pétrole, il faut bien qu’une structure convenable soit installé (en onshore comme en offshore) pour permettre l’extraction de cette ressource naturelle.C’est dans ce cadre que nous avons travaillé sur le thème ci-dessus rappelé afin de comprendre notamment les éléments à prendre en compte et les procédures à respecter lors du dimensionnement d’une plate-forme pétrolière.


4




5


Introduction






Conclusion

Activités de FRIEDLANDER CamerounMaintenance Industrielle Travaux d’Arrêts d’unités

Revamping Installations Industrielles

Travaux Neufs (Tripode, Charpente Métallique, Réservoir, Chaudière, Sphère, Appareil à pression, Piping…)

6


Introduction






Conclusion

PROJET KB NORTH

Le projet KB NORTH consiste en la construction d’un tripode dans son futur site de KB NORTH.

MAITRE D’OUVRAGE :

7


Introduction






Conclusion

PROBLEMATIQUE

Les projets de cette nature sont des projets récurrents à FRIEDLANDER Cameroun. Cependant, les notes de calcul de ces structures ne sont pas faites ici au Cameroun, mais au siège du groupe Ortec, en France. Cette délocalisation n’est certainement pas sans désavantages. Le principal inconvénient ici est qu’elle peut occasionner (ce qui arrive assez souvent) une perte de temps dans la rédaction et la livraison de la note de calcul.Notre travail a donc pour principal objectif de proposer une note de calcul pour le tripode KB North.


8




9


Introduction






Conclusion

II.1 LES STRUCTURES FIXESILOTS ARTIFICIELS

Gravity Base Structure

10


Introduction






Conclusion

II.1 LES STRUCTURES FIXESMODELE JACKET-DECK

11


Introduction






Conclusion

II.1 LES STRUCTURES FIXESJACK-UP

12


Introduction






Conclusion

II.1 LES STRUCTURES FIXESCOMPLIANT TOWERTOUR ARTICULEE

13


Introduction






Conclusion

II.2 LES STRUCTURES MI-FLOTTANTES

TLP (Tension Leg Platform)

14


Introduction






Conclusion


Les semi-submersibles

15


Introduction






Conclusion


Les SPARS

16


Introduction






Conclusion

II.3 LES NAVIRES A POSITION DYNAMIQUE (FPSO)


17




18


Introduction




III.1 Les efforts

III.2 Vérification des éléments



Conclusion

19


Introduction




III.1 Les efforts




Conclusion

III.1 LES EFFORTSLa houle et le courant

Procédure de calcul des efforts de vagues et de courant en analyse statique

20


Introduction




III.1 Les efforts




Conclusion


21


Introduction




III.1 Les efforts




Conclusion


EQUATION DE MORISON

2e e

m D L D

uF F F C Du u Cm A

g g t

Le vent

2,

2v sF u z t C A

22


Introduction




III.1 Les efforts




Conclusion

III.1 LES EFFORTSLES EFFORTS VERTICAUX

Provenant du deck, on y distingue: Les charges permanentes Les charges d’exploitation

23


Introduction




III.1 Les efforts




Conclusion

III.1 LES EFFORTSLES FORCES DE LEVAGE

24


Introduction




III.1 Les efforts




Conclusion

III.1 LES EFFORTSLES FORCES DE TRANSPORT

Efforts dynamiques provenant : Des exctitations de l’engin terrestre (camion) qui conduit la structure vers le quai d’embarquement Des mouvements de la barge de transport

25


Introduction




III.1 Les efforts




Conclusion

III.1 LES EFFORTSAUTRES EFFORTS

POUSSEE D’ARCHIMEDE

ACTIONS ACCIDENTELLES

26


Introduction




III.1 Les efforts




Conclusion

SOLLICITATIONS SIMPLES

TRACTION

COMPRESSION

CISSAILLEMENT

FLEXION

TORSION

PRESSION HYDROSTATIQUE

27


Introduction




III.1 Les efforts




Conclusion

TRACTION

COMPRESSIONParamètre important : D/t

KJambes du jacket 1Bracons du jacket 0,8

Si D/t ≤ 60, alors :

Si D/t ≥ 60, alors :

flambement localOn remplace Fy par le minimum de l’une des valeurs ci-dessous


28


Introduction




III.1 Les efforts




Conclusion

CISSAILLEMENT

TORSION

Contrainte induite

Contrainte induite

Contrainte admissible


29


Introduction




III.1 Les efforts




Conclusion

FLEXION


30


Introduction




III.1 Les efforts




Conclusion



Contrainte induite

31


Introduction




III.1 Les efforts




Conclusion




Elle est déterminée à partir de l’expression :

SFh étant le facteur de sécurité pour la pression hydrostatique

CHARGEMENT

Traction Flexion Compression axiale

Compression radiale

1. Conditions normales 1,67 1,67 [1,67 ; 2] 2

2. Conditions extrêmes 1,25 1,33 [1,25 ; 1,5] 1,5

32


Introduction




III.1 Les efforts




Conclusion




La détermination de Fhc passe par le calcul de Fhe :

,hC f D toù

33


Introduction




III.1 Les efforts




Conclusion

TRACTION + FLEXION

SOLLICITATIONS COMPOSEES

COMPRESSION + FLEXION

34


Introduction




III.1 Les efforts




Conclusion

TRACTION + PRESSION HYDROSTATIQUE

SOLLICITATIONS COMPOSEES

COMPRESSION + PRESSION HYDROSTATIQUE

avec et

Avec

et


35




36


Introduction





IV.1. Vue 3D

IV.2. Modèle simplifié

IV.3. Piles

IV.4. Bracons

IV.5. Fondations (Réaction du sol)


Conclusion

Vues 3D

37


Introduction





IV.1. Vue 3D


IV.3. Piles

IV.4. Bracons



Conclusion

MODELE SIMPLIFIE

D = 36" = 914,4 mm a = 5000 mm

a < 7D

+ 6.00 m

- 66.00 m

- 45.00 m

0.00 m

Souille

Niveau de la mer

De = 5,77 m ; Ie = 1,77*1012 mm4 ; te = 23,67 mm

38


Introduction





IV.1. Vue 3D


IV.3. Piles

IV.4. Bracons



Conclusion

EFFORTS INCIDENTS

Souille

- 45.00 m

0.00 m

+ 6.00 m

Hou

le

Vent

Niveau moyen de la mer

Charges provenant du deck

39


Introduction





IV.1. Vue 3D


IV.3. Piles

IV.4. Bracons



Conclusion

Le VENT

Élé

vatio

n (

z)

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

5

5.5

6

45004600470048004900500051005200530054005500

Force (N)

2,

2 sF u z t C A

40


Introduction





IV.1. Vue 3D


IV.3. Piles

IV.4. Bracons



Conclusion

Le VENT

0.00 m Niveau de la mer

Vent

Souille

+ 6.00 m

- 66.00 m

- 45.00 m

- 45.00 m

+ 6.00 m

F_p = 32647,54 N ; z_v = 3 m

Niveau de la mer

Souille

- 66.00 m

0.00 m

41


Introduction





IV.1. Vue 3D


IV.3. Piles

IV.4. Bracons



Conclusion

La HOULE et le COURANT

2e e

D L D

uF F F C Du u Cm A

g g t

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

4500 5000 5500 6000 6500 7000 7500 8000 8500 9000 9500

Force (N)

Ele

vatio

n (

-z)

42


Introduction





IV.1. Vue 3D


IV.3. Piles

IV.4. Bracons



Conclusion

La HOULE et le COURANT

0.00 m

- 45.00 m

+ 6.00 m

F_h = 311541,7 N ; z_h = -20,24 m

Niveau de la mer

Souille

- 66.00 m

H2

H =

H1

+

43


Introduction





IV.1. Vue 3D


IV.3. Piles

IV.4. Bracons



Conclusion

Les charges verticales

Nous avons considéré une masse du deck de 50 tonnes, soit une force verticale de 2,84 MN.

44


Introduction





IV.1. Vue 3D


IV.3. Piles

IV.4. Bracons



Conclusion

CONTRAINTES APPLIQUEES

COMPRESSION

FLEXION

0.00 m

- 45.00 m

+ 6.00 m

Niveau de la mer

Souille

- 66.00 m

0.00 m

F =344202,15 N ; z_g = -18,04

m - 45.00 m

+ 6.00 m

- 66.00 m

STRUCTURE EQUIVALENTE : fa1 = 6,66 MPa

Un élément de la structure : fa = fa1/3 = 2,22

MPa

Moment de flexion :

16,508 MN.m

Contrainte dans la fibre la plus éloignée

:26,97 MPa

45


Introduction





IV.1. Vue 3D


IV.3. Piles

IV.4. Bracons



Conclusion

CONTRAINTES APPLIQUEES


0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

500 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5

x 107

Pression (MPa)

Ele

vatio

n (

-z)

46


Introduction





IV.1. Vue 3D


IV.3. Piles

IV.4. Bracons



Conclusion

CONTRAINTES ADMISSIBLES

ELEMENTS PRINCIPAUXØ = 36" t = 23,67 mm Fy = 355 MPa

COMPRESSION 20,64 MPaCISAILLEMENT 142 MPa

FLEXION 242,87 MPaPRESSION HYDROSTATIQUE 69,07 MPa

STRUCTURE EQUIVALENTEØ = 5773,5 m

= 227"t = 23,67

mmFy = 355

MPa

COMPRESSION 60,27 MPaCISAILLEMENT 142 MPa

FLEXION 170,705 MPaPRESSION HYDROSTATIQUE 2,01 MPa

47


Introduction





IV.1. Vue 3D


IV.3. Piles

IV.4. Bracons



Conclusion

VERIFICATIONS

STRUCTURE EQUIVALENTE ELEMENTS PRINCIPAUX

Contrainte Appliquée

Contrainte Admissible

Contrainte Appliquée

Contrainte Admissible

Compression 6,66 60,27 2,22 20,64

Flexion 26,97 170,705 26,97 170,705

Pression 31,287 2,01 10,43 69,07

Compression + Flexion

0,491 0,331

Compression + Pression

0,132

0,151

48


Introduction





IV.1. Vue 3D


IV.3. Piles

IV.4. Bracons



Conclusion

49


Introduction





IV.1. Vue 3D


IV.3. Piles

IV.4. Bracons



Conclusion

EQUILIBRE DES NOEUDSÉquilibre dans le plan

horizontalÉquilibre dans le plan

de façade

RESISTANCE DES BARRESEffort maximal :

27,43 kNContrainte

(Ø12"): 1,25 MPa

52 ksi (env 358 MPa) ; K = 0,8 ; l

= 7,81 m

Contrainte minimale admissible : 159,50

MPa

50


Introduction





IV.1. Vue 3D


IV.3. Piles

IV.4. Bracons



Conclusion

3 Couches :L’argileLe basalte fissuréLe basalte non fissuré

51


Introduction





IV.1. Vue 3D


IV.3. Piles

IV.4. Bracons



Conclusion

REACTIONS DES COUCHES

Couches Coefficient de réaction du sol

Dépalcement maximal obtenu

Pression du sol

Argile 0,521 MN.m-3 10 cm521,91 N.m-2

Basalte fissuré 767,92 MN.m-3 1,6 mm

1,23 N.mm-2

Basale non fissuré 3068,47 MN.m-3 0,04 mm

1,23 N.mm-2


52




53


Introduction






Conclusion

REALISATION

I

•Pose à l’horizontal de 2 piles

II

•Préparation des bracons et diagonales

III

•Pose à l’horizontal de la 3è

m

e pile

IV

•Assemblages bracons/diagonales et piles

V

•Association des 2 parties de la structure

VI

•Soudage des derniers joints

VII

•Préfabrication et soudage des centreurs et des cônes

54

Année Académique : 2013 - 2014

Introduction






Conclusion

INSTALLATION

I

•Transport du site de construction vers le quai d’embarquement

II

•Installation sur le navire

III

•Acheminement vers le site d’implantation

IV

•Installation (mise en eau) de la structure

V

•Pose et battage des pieux

VI

•Montage et assemblage du deck


55




56


Introduction






Conclusion

CONCLUSIONL’objectif de notre travail était de procéder au dimensionnement du tripode KB NORTH.À travers la revue de la littérature et l’état de l’art, nous avons pu parcourir le vaste domaine des "offshores", ainsi que quelques recommandations de la spécification API RP 2A WSD.Au terme de notre étude, nous sommes arrivés à la conslusion que les éléments choisis pour le tripode KB North sont convenables, ceci au regard des différents efforts que nous avons considérés.Toutefois, la prise en compte de tous les efforts sollicitant la structure ; l’analyse dynamique de la structure ; l’exploitation de théories plus développées de la houle ; permettrait une meilleure approche du comportement d’une pareille structure.


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FIN

MERCI POUR VOTRE AIMABLE

ATTENTION !!

Engineering

SOUTENANCE : Dimensionnement Tripode KB-NORTH