Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
L’effort horizontal produit par le flux d’air sur les pales des aérogénérateurs génère un moment de renversement à la base du mât. Le dimensionnement géotechnique des semelles des éoliennes terrestres est basé sur le respect de critères de basculement. La maîtrise du décollement de la semelle se traduit par des exigences de diamètre, de masse et de profondeur d’ancrage en fonction des cas de charge et de la présence ou non d’eau souterraine. Le mode de fondation dépend de la capacité portante des sols et de leur déformabilité.
L’article présente les différents modes de fondation possibles : superficiel, avec ou sans amélioration des sols, ou profond.
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The horizontal force produced by the air flow on the wind turbine blades generates an overturning moment at the mast base. The geotechnical foundation design of onshore wind turbines is based on the tilting criteria compliance. Controlling the sole peel-off results in requirements for the diameter, mass and anchoring depth depending on the load cases and buoyancy pressure. The type of foundation depends on the soil bearing capacity and its deformability.
The article presents the different possible foundation modes: superficial slab, with or without ground improvement, or deep foundations.
Auteur(s)
-
Eric ANTOINET : Directeur technique Infrastructures - Antea Group, Olivet, France
-
Maxime MARTHE : Responsable Activité Eolienne France - Antea Group, Lille, France
INTRODUCTION
Depuis une vingtaine d’année, environ 9 000 éoliennes terrestres, réparties au sein de 1 400 parcs, ont été construites sur le territoire français. Le rythme de construction des nouvelles éoliennes au cours des prochaines années devrait être compris entre 600 et 700 par an.
Cet article traite des problématiques géotechniques associées à la conception et à la réalisation des fondations des éoliennes à axe horizontal (figure 1 dans la direction FHE), implantées en sites terrestres.
Les fondations des éoliennes terrestres sont conçues pour résister au mouvement de renversement généré par l’effort horizontal que le vent développe sur les pales et qui est retransmis au niveau de l’axe du rotor. Il s’agit probablement du seul type d’ouvrage pour lequel la conception est totalement orientée vers la maximisation du moment de renversement.
Les semelles des éoliennes sont soumises à des efforts répétés de basculements pendant toute leur durée de vie, dans des directions susceptibles de varier de 360°.
Le fonctionnement d’une éolienne s’apparente donc à celui d’un culbuto géant : le dimensionnement géotechnique des fondations a pour objectif de maîtriser le basculement de la semelle, en vérifiant les critères de décollement admissibles en fonction du cas de charge et de s’assurer que les déplacements restent admissibles tout au long de la vie de l’éolienne. Trois paramètres sont fondamentaux pour la conception géotechnique des fondations :
-
le poids total de la semelle, avec prise en compte de la poussée d’Archimède le cas échéant en cas de présence de la nappe (« fondation avec eau ») ;
-
sa géométrie ;
-
la capacité portante du sol et sa déformabilité.
Cet article synthétise le retour d’expérience des auteurs, qui ont étudié et participé à la construction d’environ 2 500 fondations d’éoliennes en site terrestre sur le territoire français depuis une quinzaine d’années.
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KEYWORDS
geotechnical engineering | wind turbine | foundations | onshore wind turbine
DOI (Digital Object Identifier)
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Principes de fonctionnement des fondations des éoliennes
En anglais
1. Généralités sur l’éolien terrestre en France
1.1 Développement du parc éolien
Depuis le début des années 2000, le marché de l’éolien terrestre s’est fortement développé en Europe. En France, le milieu des années 2000 a marqué l’essor de la construction du parc éolien.
Fin 2019, la puissance éolienne terrestre installée en France dépassait 16 GW. Au cours des 10 prochaines années, l’accroissement annuel de la puissance éolienne terrestre devrait dépasser 2 GW, ce qui correspond à la mise en service annuellement d’environ 600 à 700 aérogénérateurs supplémentaires.
L’ensemble des données économiques et statistiques est fourni annuellement par la Fédération de l’Énergie Eolienne (FEE) dans le cadre d’un observatoire. On se réfèrera à leur site Internet pour trouver des informations économiques actualisées ( https://fee.asso.fr/).
À la date de rédaction de cet article, le parc éolien français produisait environ 5 % de l’électricité consommée en France.
HAUT DE PAGE1.2 Opportunités et contraintes d’installation d’un parc éolien
L’opportunité d’installation d’un parc éolien dépend en premier lieu des conditions de vent, qui sont caractérisées par la vitesse moyenne annuelle à 50 m de hauteur (cf. figure 2). La vitesse moyenne du vent augmente avec la hauteur. D’une manière générale, les régions présentant une vitesse moyenne des vents inférieure à 4,5 m/s (soit 16,2 km/h) sont actuellement délaissées, sauf conditions locales particulières généralement liées au relief ou à la possibilité d’installer des éoliennes de grande hauteur. En relation avec la force et la régularité des vents marins, les territoires côtiers sont ceux présentant les meilleures conditions de vent.
La France dispose du deuxième meilleur gisement de vent européen, juste derrière le Royaume Uni.
L’implantation d’un parc éolien est soumise à de nombreuses contraintes liées à la politique d’aménagement du territoire (schéma régional éolien), aux espaces grevés...
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Généralités sur l’éolien terrestre en France
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - CFMS, Groupe de travail « Fondations d’éoliennes » - Recommandations sur la conception, le calcul, l’exécution et le contrôle des fondations d’éoliennes, - 5 juillet 2011.
-
(2) - Projet national ASIRI - Recommandations pour la conception, le dimensionnement, l’exécution et le contrôle de l’amélioration des sols de fondation par inclusions rigides, - Presses des Ponts (2012).
-
(3) - CFMS, Groupe de travail - Recommandations sur la conception, le calcul, l'exécution et le contrôle des colonnes ballastées sous bâtiments et ouvrages sensibles au tassement, - Revue Française de Géotechnique, n° 111, 2e trimestre (2005).
-
(4) - Guide des Terrassements Routiers - Réalisation des remblais et des couches de forme, - LCPC, SETRA, (GTR92) (1992).
-
(5) - Projet national SOLCYP - Recommandations pour le dimensionnement des pieux sous chargements cycliques, - ISTE Editions, Février...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
Site Internet de la Fédération de l’Energie Eolienne (FEE)
https://fee.asso.fr/pub/observatoire-de-leolien-2019/
Sites Internet d’informations géologiques, hydrogéologiques et sur les risques naturels
https://www.georisques.gouv.fr/
https://www.georisques.gouv.fr/dossiers/cavites-souterraines#/
Site Internet du projet FUI FEDRE
https://geomas.insa-lyon.fr/fr/content/lancement-projet-fui-fedre
HAUT DE PAGE
Norme NF EN 61 400-1 ((3e édition)), « Éoliennes – Partie 1 : exigences de conception »
Norme NF P 94 500 (de novembre 2013), « Missions d’ingénierie géotechnique – Classification et spécifications »,
Eurocode 7 (NF EN 1997) (de juin 2005), « Calcul géotechnique – Partie 1 : règles générales »
Eurocode 8 (NF EN 1998), Calcul...
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