Protection lors de la descente du pieu

Lors des opérations de battage offshore, de grands pieux en acier sont abaissés à travers un cadre de guidage et enfoncés dans le fond marin à l’aide d’un marteau hydraulique. La résistance du sol supporte le poids du pieu pendant le battage. Toutefois, si la pointe du pieu rencontre une couche faible ou meuble — par exemple du sable meuble ou de l’argile molle — la résistance peut chuter soudainement et le pieu accélère vers le bas sous l’effet de la gravité.

Cet événement de chute libre est appelé descente du pieu. Le pieu peut tomber de plusieurs mètres en quelques secondes et, lorsqu’il atteint une couche plus dure ou la fin de la zone meuble, il décélère violemment. Le choc qui en résulte est transmis par le marteau, le cadre de guidage et le câble de grue, jusqu’à la flèche de la grue et à la structure du navire.

Sans protection, un arrêt rigide peut porter le crochet à plusieurs fois le poids statique — un Facteur d’amplification dynamique (DAF) supérieur à 3 lors d’une descente bloquée — faisant largement dépasser à la grue sa charge maximale d’utilisation et risquant d’endommager la structure de la grue, de rompre le câble ou de détériorer l’équipement de battage.

Un amortisseur de choc de grue est installé dans le système de levage de la grue — généralement en ligne entre le crochet de grue et la charge — afin d’absorber l’énergie d’une descente du pieu. Il repose sur le même principe de ressort à gaz qu’un compensateur de pilonnement passif, mais il est spécifiquement conçu pour les charges de forte énergie et de courte durée caractéristiques des descentes du pieu.

Lorsqu’une descente du pieu survient, l’augmentation soudaine de la vitesse du câble fait effectuer rapidement sa course à l’amortisseur, qui comprime sa charge de gaz et absorbe l’énergie cinétique du pieu en chute. La force de pointe transmise à la grue est limitée à la résistance maximale de l’amortisseur — une fraction de celle qui surviendrait avec une liaison rigide.

Les principaux paramètres de conception sont :

• Capacité énergétique — Doit absorber toute l’énergie cinétique de la pire descente du pieu sans arriver en butée.
• Force de pointe — La force de résistance maximale pendant la course, qui détermine la charge de pointe sur la grue.
• Course — Doit être suffisante pour la distance de descente du pieu attendue.

Pour en savoir plus sur le bilan énergétique de l’amortissement des chocs, consultez notre page consacrée à l’amortissement des chocs de grue.

Le POLARIS de Norwegian Dynamics est un amortisseur léger spécifiquement conçu pour les opérations de grue, y compris la protection lors de la descente du pieu. Avec des capacités de 75 à 4,000 tonnes et des courses de 1.0 à 8.0 mètres, POLARIS couvre l’ensemble des applications de battage offshore.

Les principales caractéristiques de la conception de POLARIS sont :

• Construction légère — Minimise l’incidence sur le tableau des charges utilisable de la grue, préservant ainsi la capacité de levage pour la charge utile.
• Absorption d’énergie rapide — Ressort à gaz réglé et caractéristiques d’amortissement optimisés pour les charges de forte énergie et de courte durée des descentes du pieu.
• Conception simple et robuste — Sans électronique, capteurs ni alimentation externe. Fonctionne de manière fiable dans l’environnement offshore exigeant.

Le risque de descente du pieu est évalué durant la phase de conception d’une opération de battage à l’aide de données géotechniques. Les sondages de sol et les essais de pénétration au cône (CPT) identifient les couches faibles possibles où des descentes du pieu peuvent survenir. La distance et la vitesse de descente du pieu attendues sont ensuite calculées en fonction du poids du pieu, du profil de résistance du sol et de l’énergie du marteau.

Ces calculs déterminent la spécification de l’amortisseur — capacité énergétique, force de pointe et course. L’amortisseur doit être dimensionné pour supporter le scénario de pire descente du pieu crédible, et non seulement le cas attendu, car les conséquences d’un sous-dimensionnement sont graves.

La protection lors de la descente du pieu est également pertinente pour l’installation de parcs éoliens, où les monopieux sont battus dans le fond marin dans des conditions de sol potentiellement variables. POLARIS convient parfaitement à cette application, combinant une protection efficace avec la conception légère requise par les opérations de grue de grande capacité. Voir également le levage rapide pour des techniques associées qui améliorent l’efficacité lors de campagnes d’installation répétitives.