SOUTENANCE : Dimensionnement Tripode KB-NORTH

1
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 DOUALA
FACULTE 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
19/02/2015 19:22Année Académique : 2013 - 2014

PLAN DE LA PRESENTATION
 INTRODUCTION
 PRESENTATION DE FRIEDLANDER CAMEROUN
 PRESENTATION DU PROJET KB NORTH et
PROBLEMATIQUE
 TYPES DE STRUCTURES OFFSHORE
 PRINCIPES DE CALCUL D’UNE PLATEFORME FIXE
 MODELISATION ET DIMENSIONNEMENT
 REALISATION ET MONTAGE
 CONCLUSION
2

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
3
INTRODUCTION
La 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
 INTRODUCTION
PROBLEMATIQUE
 CONCLUSION

Introduction
I. Présentation de
Friedlander, du
projet KB North et
problématique
offshores
Dimensionnement
V. Réalisation et
Installation
Conclusion
5
Activités de FRIEDLANDER Cameroun
Maintenance Industrielle Travaux d’Arrêts d’unités
Revamping Installations
Industrielles
Travaux Neufs (Tripode, Charpente
Métallique, Réservoir, Chaudière, Sphère,
Appareil à pression, Piping…)

Introduction
I. Présentation de
Friedlander, du
projet KB North et
problématique
offshores
Dimensionnement
V. Réalisation et
Installation
Conclusion
6
PROJET KB NORTH
Le projet KB NORTH consiste en la construction
d’un tripode dans son futur site de KB NORTH.
MAITRE D’OUVRAGE :

Introduction
I. Présentation de
Friedlander, du
projet KB North et
problématique
offshores
Dimensionnement
V. Réalisation et
Installation
Conclusion
7
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
 INTRODUCTION
PROBLEMATIQUE
 CONCLUSION

Introduction
I. Présentation de
KB North et
problématique
offshores
Dimensionnement
V. Réalisation et
Installation
Conclusion
9
Année Académique : 2013 - 2014
II.1 LES STRUCTURES FIXES
ILOTS ARTIFICIELS
Gravity Base Structure
19/02/2015 19:22

Introduction
I. Présentation de
KB North et
problématique
offshores
Dimensionnement
V. Réalisation et
Installation
Conclusion
10
MODELE JACKET-DECK
19/02/2015 19:22

Introduction
I. Présentation de
KB North et
problématique
offshores
Dimensionnement
V. Réalisation et
Installation
Conclusion
11
JACK-UP
19/02/2015 19:22

Introduction
I. Présentation de
KB North et
problématique
offshores
Dimensionnement
V. Réalisation et
Installation
Conclusion
12
COMPLIANT TOWER
TOUR ARTICULEE
19/02/2015 19:22

Introduction
I. Présentation de
KB North et
problématique
offshores
Dimensionnement
V. Réalisation et
Installation
Conclusion
13
II.2 LES STRUCTURES MI-FLOTTANTES
TLP (Tension Leg Platform)
19/02/2015 19:22

Introduction
I. Présentation de
KB North et
problématique
offshores
Dimensionnement
V. Réalisation et
Installation
Conclusion
14
Les semi-submersibles
19/02/2015 19:22

Introduction
I. Présentation de
KB North et
problématique
offshores
Dimensionnement
V. Réalisation et
Installation
Conclusion
15
Les SPARS
19/02/2015 19:22

Introduction
I. Présentation de
KB North et
problématique
offshores
Dimensionnement
V. Réalisation et
Installation
Conclusion
16
II.3 LES NAVIRES A POSITION DYNAMIQUE
(FPSO)
19/02/2015 19:22

17
 INTRODUCTION
PROBLEMATIQUE
 CONCLUSION

Introduction
I. Présentation de
Friedlander, du projet KB
North et problématique
offshores
d’une plateforme
fixe
III.1 Les efforts
III.2 Vérification des
éléments
Dimensionnement
V. Réalisation et Installation
Conclusion
18
Année Académique : 2013 - 2014 19/02/2015 19:22

Introduction
I. Présentation de
offshores
d’une plateforme
fixe
III.1 Les efforts
éléments
Dimensionnement
Conclusion
19
III.1 LES EFFORTS
La houle et le courant
Procédure de calcul des efforts de vagues et de
courant en analyse statique
19/02/2015 19:22

Introduction
I. Présentation de
offshores
d’une plateforme
fixe
III.1 Les efforts
éléments
Dimensionnement
Conclusion
20
III.1 LES EFFORTS
19/02/2015 19:22

Introduction
I. Présentation de
offshores
d’une plateforme
fixe
III.1 Les efforts
éléments
Dimensionnement
Conclusion
21
III.1 LES EFFORTS
EQUATION DE MORISON
19/02/2015 19:22
2
e e
m D L D
u
F F F C Du u Cm A
g g t
  
   

Le vent
 
2
,
2
v sF u z t C A



Introduction
I. Présentation de
offshores
d’une plateforme
fixe
III.1 Les efforts
éléments
Dimensionnement
Conclusion
22
III.1 LES EFFORTS
LES EFFORTS VERTICAUX
Provenant du deck, on y distingue:
 Les charges permanentes
 Les charges d’exploitation
19/02/2015 19:22

Introduction
I. Présentation de
offshores
d’une plateforme
fixe
III.1 Les efforts
éléments
Dimensionnement
Conclusion
23
III.1 LES EFFORTS
LES FORCES DE LEVAGE
19/02/2015 19:22

Introduction
I. Présentation de
offshores
d’une plateforme
fixe
III.1 Les efforts
éléments
Dimensionnement
Conclusion
24
III.1 LES EFFORTS
LES 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
19/02/2015 19:22

Introduction
I. Présentation de
offshores
d’une plateforme
fixe
III.1 Les efforts
éléments
Dimensionnement
Conclusion
25
III.1 LES EFFORTS
AUTRES EFFORTS
POUSSEE D’ARCHIMEDE
ACTIONS ACCIDENTELLES
19/02/2015 19:22

Introduction
I. Présentation de
offshores
d’une plateforme
fixe
III.1 Les efforts
éléments
Dimensionnement
Conclusion
26
SOLLICITATIONS SIMPLES
 TRACTION
 COMPRESSION
 CISSAILLEMENT
 FLEXION
 TORSION
 PRESSION HYDROSTATIQUE
19/02/2015 19:22

Introduction
I. Présentation de
offshores
d’une plateforme
fixe
III.1 Les efforts
éléments
Dimensionnement
Conclusion
27
TRACTION
COMPRESSION
Paramètre important : D/t
K
Jambes du jacket 1
Bracons du jacket 0,8
19/02/2015 19:22
Si D/t ≤ 60, alors : Si D/t ≥ 60, alors :
flambement local
On remplace Fy par le minimum de
l’une des valeurs ci-dessous

Introduction
I. Présentation de
offshores
d’une plateforme
fixe
III.1 Les efforts
éléments
Dimensionnement
Conclusion
28
CISSAILLEMENT
19/02/2015 19:22
TORSION
Contrainte induite Contrainte induite
Contrainte admissible

Introduction
I. Présentation de
offshores
d’une plateforme
fixe
III.1 Les efforts
éléments
Dimensionnement
Conclusion
29
FLEXION
19/02/2015 19:22

Introduction
I. Présentation de
offshores
d’une plateforme
fixe
III.1 Les efforts
éléments
Dimensionnement
Conclusion
30
PRESSION HYDROSTATIQUE
19/02/2015 19:22
Contrainte induite

Introduction
I. Présentation de
offshores
d’une plateforme
fixe
III.1 Les efforts
éléments
Dimensionnement
Conclusion
31
19/02/2015 19:22
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

Introduction
I. Présentation de
offshores
d’une plateforme
fixe
III.1 Les efforts
éléments
Dimensionnement
Conclusion
32
19/02/2015 19:22
La détermination de Fhc passe par le calcul
de Fhe :
 ,hC f D toù

Introduction
I. Présentation de
offshores
d’une plateforme
fixe
III.1 Les efforts
éléments
Dimensionnement
Conclusion
33
TRACTION + FLEXION
19/02/2015 19:22
SOLLICITATIONS COMPOSEES
COMPRESSION + FLEXION

Introduction
I. Présentation de
offshores
d’une plateforme
fixe
III.1 Les efforts
éléments
Dimensionnement
Conclusion
34
TRACTION + PRESSION HYDROSTATIQUE
19/02/2015 19:22
SOLLICITATIONS COMPOSEES
COMPRESSION + PRESSION HYDROSTATIQUE
avec et
Avec
et

35
 INTRODUCTION
PROBLEMATIQUE
 CONCLUSION

Introduction
I. Présentation de
offshores
III. Principes de calcul d’une
plateforme fixe
Dimensionnement
IV.1. Vue 3D
IV.2. Modèle simplifié
IV.3. Piles
IV.4. Bracons
IV.5. Fondations
(Réaction du sol)
Conclusion
36
Vues 3D
19/02/2015 19:22

Introduction
I. Présentation de
offshores
plateforme fixe
Dimensionnement
IV.1. Vue 3D
IV.3. Piles
IV.4. Bracons
IV.5. Fondations
(Réaction du sol)
Conclusion
37
MODELE SIMPLIFIE
19/02/2015 19:22
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

Introduction
I. Présentation de
offshores
plateforme fixe
Dimensionnement
IV.1. Vue 3D
IV.3. Piles
IV.4. Bracons
IV.5. Fondations
(Réaction du sol)
Conclusion
38
EFFORTS INCIDENTS
19/02/2015 19:22
Souille
- 45.00 m
0.00 m
+ 6.00 m
Houle
Vent
Niveau moyen de la mer
Charges provenant du deck

Introduction
I. Présentation de
offshores
plateforme fixe
Dimensionnement
IV.1. Vue 3D
IV.3. Piles
IV.4. Bracons
IV.5. Fondations
(Réaction du sol)
Conclusion
39
Le VENT
19/02/2015 19:22
Élévation(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



Introduction
I. Présentation de
offshores
plateforme fixe
Dimensionnement
IV.1. Vue 3D
IV.3. Piles
IV.4. Bracons
IV.5. Fondations
(Réaction du sol)
Conclusion
40
Le VENT
19/02/2015 19:22
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

Introduction
I. Présentation de
offshores
plateforme fixe
Dimensionnement
IV.1. Vue 3D
IV.3. Piles
IV.4. Bracons
IV.5. Fondations
(Réaction du sol)
Conclusion
41
La HOULE et le COURANT
19/02/2015 19:22
2
e e
D L D
u
F 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)
Elevation(-z)

Introduction
I. Présentation de
offshores
plateforme fixe
Dimensionnement
IV.1. Vue 3D
IV.3. Piles
IV.4. Bracons
IV.5. Fondations
(Réaction du sol)
Conclusion
42
La HOULE et le COURANT
19/02/2015 19:22
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
+

Introduction
I. Présentation de
offshores
plateforme fixe
Dimensionnement
IV.1. Vue 3D
IV.3. Piles
IV.4. Bracons
IV.5. Fondations
(Réaction du sol)
Conclusion
43
Les charges verticales
19/02/2015 19:22
Nous avons considéré une masse du deck de 50
tonnes, soit une force verticale de 2,84 MN.

Introduction
I. Présentation de
offshores
plateforme fixe
Dimensionnement
IV.1. Vue 3D
IV.3. Piles
IV.4. Bracons
IV.5. Fondations
(Réaction du sol)
Conclusion
44
CONTRAINTES APPLIQUEES
19/02/2015 19:22
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

Introduction
I. Présentation de
offshores
plateforme fixe
Dimensionnement
IV.1. Vue 3D
IV.3. Piles
IV.4. Bracons
IV.5. Fondations
(Réaction du sol)
Conclusion
45
CONTRAINTES APPLIQUEES
19/02/2015 19:22
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5
x 10
7
Pression (MPa)
Elevation(-z)

Introduction
I. Présentation de
offshores
plateforme fixe
Dimensionnement
IV.1. Vue 3D
IV.3. Piles
IV.4. Bracons
IV.5. Fondations
(Réaction du sol)
Conclusion
46
CONTRAINTES ADMISSIBLES
19/02/2015 19:22
ELEMENTS PRINCIPAUX
Ø = 36" t = 23,67 mm Fy = 355 MPa
COMPRESSION 20,64 MPa
CISAILLEMENT 142 MPa
FLEXION 242,87 MPa
PRESSION HYDROSTATIQUE 69,07 MPa
STRUCTURE EQUIVALENTE
Ø = 5773,5 m
= 227"
t = 23,67
mm
Fy = 355
MPa
COMPRESSION 60,27 MPa
CISAILLEMENT 142 MPa
FLEXION 170,705 MPa
PRESSION HYDROSTATIQUE 2,01 MPa

Introduction
I. Présentation de
offshores
plateforme fixe
Dimensionnement
IV.1. Vue 3D
IV.3. Piles
IV.4. Bracons
IV.5. Fondations
(Réaction du sol)
Conclusion
47
VERIFICATIONS
19/02/2015 19:22
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

Introduction
I. Présentation de
offshores
plateforme fixe
Dimensionnement
IV.1. Vue 3D
IV.3. Piles
IV.4. Bracons
IV.5. Fondations
(Réaction du sol)
Conclusion
48

Introduction
I. Présentation de
offshores
plateforme fixe
Dimensionnement
IV.1. Vue 3D
IV.3. Piles
IV.4. Bracons
IV.5. Fondations
(Réaction du sol)
Conclusion
49
EQUILIBRE DES NOEUDS
19/02/2015 19:22
Équilibre dans le plan
horizontal
Équilibre dans le plan de
façade
RESISTANCE DES BARRES
Effort maximal :
27,43 kN
Contrainte (Ø12"):
1,25 MPa
52 ksi (env 358 MPa)
; K = 0,8 ; l = 7,81 m
Contrainte minimale
admissible : 159,50
MPa

Introduction
I. Présentation de
offshores
plateforme fixe
Dimensionnement
IV.1. Vue 3D
IV.3. Piles
IV.4. Bracons
IV.5. Fondations
(Réaction du sol)
Conclusion
50
3 Couches :
L’argile
Le basalte fissuré
Le basalte non fissuré

Introduction
I. Présentation de
offshores
plateforme fixe
Dimensionnement
IV.1. Vue 3D
IV.3. Piles
IV.4. Bracons
IV.5. Fondations
(Réaction du sol)
Conclusion
51
REACTIONS DES COUCHES
19/02/2015 19:22
Couches
Coefficient de
réaction du sol
Dépalcement
maximal
obtenu
Pression
du sol
Argile 0,521 MN.m-3 10 cm
521,91
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
 INTRODUCTION
PROBLEMATIQUE
 CONCLUSION

Introduction
I. Présentation de
KB North et
problématique
offshores
Dimensionnement
V. Réalisation et
Installation
Conclusion
53
REALISATION
19/02/2015 19:22
I
• Pose à l’horizontal de 2 piles
II
• Préparation des bracons et diagonales
III
• Pose à l’horizontal de la 3ème 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

Introduction
I. Présentation de
KB North et
problématique
offshores
Dimensionnement
V. Réalisation et
Installation
Conclusion
54
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
 INTRODUCTION
PROBLEMATIQUE
 CONCLUSION

Introduction
I. Présentation de
KB North et
problématique
offshores
Dimensionnement
V. Réalisation et
Installation
Conclusion
56
CONCLUSION
19/02/2015 19:22
L’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.

FIN
57
MERCI POUR
VOTRE AIMABLE
ATTENTION !!

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