Contribution à l’étude de l’effet de l’interaction sol-structure sur le comportement des éoliennes sous chargement sismique
Loading...
Date
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Université Sétif 1 - Ferhat ABBAS , Faculté de Technologie
Abstract
In a context of energy transition where renewable energies are essential for preserving the environment ,This study evaluates the seismic performance of offshore and onshore wind turbine support structures by examining two complementary approaches. The first part analyses the effects of pile diameter, soil type and soil-structure interaction (ISS) using SAP2000 finite element software. The structural and geotechnical models are validated by vibrating table tests and analytical solutions, respectively. The results demonstrate that larger pile diameters improve seismic energy absorption, while soil characteristics (loose or dense sands) significantly influence energy dissipation and stability. The second part proposes an innovative approach using lead rubber bearings (LRBs) at the base of wind turbines. An 8 MW wind turbine model on stiff clay soil is developed with SSI integration via the Winkler model. The results indicate that LRB isolators significantly reduce accelerations and stresses at the base, improve seismic performance and reduce fatigue damage, thereby extending the service life of structures. The study also highlights the importance of optimizing the damping ratio for different seismic conditions. This research highlights the crucial importance of accurate SSI modelling and presents seismic isolation as a promising solution for enhancing the resilience of wind turbines in high seismic risk areas, thereby contributing to the sustainable development of renewable energy.
Description
في سياق التحول في الطاقة حيث الطاقات المتجددة ضرورية للحفاظ على البيئة ,تقيّم هذه الدراسة الأداء الزلزالي لهياكل دعم توربينات الرياح البحرية والبرية من خلال دراسة نهجين متكاملين. يحلل الجزء الأول تأثيرات قطر الأساسات ونوع التربة والتفاعل بين التربة والهيكل (ISS) باستخدام برنامج العناصر المحدودة SAP2000. يتم التحقق من صحة النماذج الهيكلية والجيوتقنية على التوالي من خلال اختبارات على طاولة اهتزازية وحلول تحليلية. تظهر النتائج أن الأعمدة ذات القطر الأكبر تحسن امتصاص الطاقة الزلزالية، في حين أن خصائص التربة (رملية فضفاضة أو كثيفة) تؤثر بشكل كبير على تبديد الطاقة والاستقرار. يقترح الجزء الثاني نهجًا مبتكرًا من خلال تطبيق عوازل زلزالية من المطاط المطلي بالرصاص (LRB) على قاعدة توربينات الرياح. تم تطوير نموذج لتوربينات الرياح بقدرة 8 ميجاوات على تربة طينية صلبة مع دمج SSI عبر نموذج Winkler. تشير النتائج إلى أن عوازل LRB تقلل بشكل كبير من التسارع والضغط على القاعدة، وتحسن الأداء الزلزالي وتقلل من أضرار الإجهاد، مما يطيل من عمر الهياكل. تسلط الدراسة الضوء أيضًا على أهمية تحسين نسبة التخميد لمختلف الظروف الزلزالية. تسلط هذه الدراسة الضوء على الأهمية الحاسمة للنمذجة الدقيقة لنظام SSI وتقدم العزل الزلزالي كحل واعد لتعزيز مرونة توربينات الرياح في المناطق المعرضة لخطر زلزالي مرتفع، مما يساهم في التنمية المستدامة للطاقة المتجددة
