OFFSHORE Installations offshore

Les effets de l'environnement marin

Durant tout le processus qui englobe les reconnaissances préalables, la conception des ouvrages, la mise en place des installations et les opérations de maintenance, il est nécessaire de bien connaître les effets de l'environnement marin sous leurs différents aspects.

Les ouvrages en mer subissent l'action mécanique de la houle, du vent et des courants. Depuis 1970, en liaison avec le développement des installations en mer du Nord, de nombreuses études ont été effectuées dans ce domaine, en particulier sur la houle. Une structure peut être ruinée de deux manières : soit sous l'effet des conditions extrêmes de chargement, soit « par fatigue » sous l'effet de charges moins importantes mais répétées. Les calculs prennent en compte ces deux aspects.

L'énergie d'une vague est proportionnelle au carré de sa hauteur ; il est donc important de connaître avec précision la hauteur de la vague centennale (prise en compte dans le calcul du projet) caractéristique d'un site. Il faut aussi avoir une représentation plus complète de « l'état de mer », défini comme l'ensemble des directions, des hauteurs et des périodes des vagues pendant une certaine durée.

L'évaluation des forces hydrodynamiques exercées sur les ouvrages en mer fait appel à des expérimentations sur maquettes en bassin d'essais et a donné lieu à des développements théoriques en ce qui concerne les méthodes de calcul. Celles-ci sont particulières à chaque type d'ouvrage ; on distingue en particulier les membrures tubulaires, dont le diamètre est faible par rapport à la longueur d'onde des vagues, et les structures massives comme les plates-formes gravitaires ou les grands corps flottants. Des campagnes de mesures in situ permettent si nécessaire de calibrer les modèles théoriques utilisés par les bureaux d'études. Dans les zones arctiques, les spécialistes ont à faire face à des difficultés particulières du fait des risques occasionnés par les glaces dérivantes.

Les agressions physico-chimiques du milieu marin sont d'autant plus importantes à considérer que les parties d'ouvrage qui y sont exposées sont difficiles d'accès pour leur inspection. La corrosion – qui est le principal problème rencontré et qui est difficilement évitable malgré un choix judicieux des nuances d'acier – résulte de processus électrochimiques dont on cherche à contrarier les effets en appliquant à toute structure métallique immergée un système de protection cathodique ; celle-ci est effectuée par « courants imposés », ou plus souvent par « anodes sacrificielles » généralement en zinc. Un autre aspect à prendre en compte est celui du « fouling », dépôt d'organismes vivants qui proviennent de la mer. Toutes ces questions sont bien entendu tributaires du climat.

En mécanique des sols, là aussi, le milieu marin apporte son cortège de problèmes nouveaux. Avant implantation d'un ouvrage, des reconnaissances géotechniques sont effectuées par des méthodes généralement dérivées de celles qu'on utilise à terre, mais adaptées aux contraintes de l'environnement marin. Le calcul des fondations doit tenir compte des propriétés particulières de certains sols : sables, argiles, vases, sables carbonatés ou combinaison de ceux-ci. Ces paramètres ont une incidence sur les forces de frottement le long des pieux battus et sur leur capacité de portance. De plus, les charges cycliques de la houle exercées sur un ouvrage sont répercutées sur le radier ou les pieux, et doivent être prises en compte pour définir la fondation et évaluer sa stabilité.

L'océan vu de l'espace

Pour recueillir toutes les données océano-météorologiques nécessaires à l'élaboration d'un projet d'installation offshore,[...]