Introduction

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Les structures offshore sont pour la majorité d'entre elles de type Jacket, treillis composés d‘assemblages tubulaires soudés. Cet article se concentre sur celles-ci. La plus grande partie, soit environ 2000, a été construite dans les années 70 dans des sites comme le golfe du Mexique, la mer du Nord, le golfe de Guinée, pour une durée de service de 20 ans. Depuis une décennie, les opérateurs pétroliers sont donc confrontés à une problématique dite de requalification de ces structures : prolongement de leur durée de service avec ou sans réparation, réhabilitation et renouvellement de composants, mise hors service. Dans ce dernier cas, le démantèlement est une opération délicate et dangereuse qui comporte une phase de risque importante, détaillée par Kroon (Kroon 2004). Dans les autres cas, sur lesquels on se penche dans cet article, le décideur doit disposer d'une mise à jour de ses données (plans d'exécutions et de modifications, données météo-océaniques, résultats des inspections) et d'outils d'aide à la décision intégrant les aléas et les nouvelles exigences réglementaires. Les approches déterministes font souvent défaut car jugées trop conservatives sur ces questions ; il n'est en effet pas rare d'obtenir des durées de vie en fatigue de quelques mois pour des joints soudés ne présentant pas la moindre trace de fissure au bout de 30 ans. La fiabilité des structures et les approches de type risque fournissent depuis 20 ans le cadre théorique pour aborder cette complexité.

Par ailleurs, nombre de ces structures présentent une réserve d'intégrité importante imposée au moment de la construction par des contraintes de fabrication ou par des données économiques. Ainsi elles ne sont pas optimisées au sens fiabiliste du terme et des désordres locaux peuvent parfois être tolérés du fait de la redistribution possible des efforts. C'est le cas des fissures traversantes (ou débouchantes), qui traversent l'épaisseur du tube. Or, les calculs de fiabilité usuels (Madsen 1997), sont basés sur des fonctions d'état locales reposant sur un critère géométrique de profondeur ou de longueur de fissure. La typologie du joint soudé n'est alors présente que de manière implicite au niveau de la loi de propagation de la fissure (Loi de Paris en général). Une des raisons tient dans le changement d'échelle nécessaire pour calculer les grandeurs mécaniques locales et les intégrer dans le calcul global. Ce changement d'échelle n'est alors réalisé que dans le passage global-local du calcul en fatigue spectral afin d'étudier la propagation d'une fissure donnée, indépendamment des autres.

Ce projet propose une approche complète basée sur les surfaces de réponse physiques et permettant :

• d'analyser l'impact d'une fissure traversante au niveau structural (Schoefs et al. 2003),

• de modéliser les actions mécaniques de la houle (Schoefs 1996).

Ces surfaces de réponse physiques se distinguent des surfaces de réponse analytiques par l'utilisation de modèles mécaniques déterministes. Le modèle choisi repose sur un élément fini de type poutre fissurée ; la prise en compte mécanique de la fissure est réalisée par un déplacement de la fibre neutre et une perte de rigidité modélisée par des ressorts de torsion. En terme probabiliste, cette approche conduit à une augmentation de la dimension de l'espace des variables de base. Ceci a un impact au niveau de la fiabilité.

Après avoir rappelé les enjeux des modélisations par surfaces de réponse, des calculs de fiabilité, paramétrés par l'angle et l'orientation de la fissure, sont proposés. Les fonctions d'état performantielles sélectionnées sont le déplacement en tête et l'énergie de déformation de la structure. Cet article se conclut sur la modélisation probabiliste des données d'inspection. La probabilité de présence de fissure est alors intégrée dans l'approche risque sous la forme d'une analyse paramétrique à deux paramètres intégrant les coûts de réparation, de ruine et d'inspection.