Response of laterally loaded rigid monopiles and poles in multi-layered elastic soil

A new method of analysis of rigid monopiles and poles based on the principle of virtual work is developed. The analysis considers three-dimensional interaction between the rigid pile and surrounding soil, and quickly produces pile response while maintaining accuracy comparable with that obtained from equivalent finite element analysis. Using this method, a systematic parametric study is performed to investigate the response of rigid piles in soil profiles where properties change either continuously or discretely with depth. Equations are developed based on the parametric study, which can be used to calculate pile head displacement and rotation. Numerical examples are provided that illustrate the use of the method. Key words: rigid pile, monopile, pole, wind energy, variational calculus, analytical solution. Une nouvelle methode d'analyse de monopieux et de poteaux rigides fondes sur le principe de travail virtuel est developpee. L'analyse prend en compte l'interaction tridimensionnelle entre les pieux rigides et le sol environnant et produit rapidement une reponse de pieux et maintien l'exactitude comparable a celui resultant de l'analyse par elements finis equivalent. En utilisant cette methode, une etude parametrique systematique est effectuee pour etudier la reponse des pieux rigides dans les profils de sols oU les proprietes changent continuellement ou discretement avec la profondeur. Des equations sont elaborees en fonction de l'etude parametrique, qui peut etre utilisee pour calculer le deplacement de tete de pieu et la rotation. Des exemples numeriques sont fournis qui illustrent l'utilisation de la methode. [Traduit par la Redaction] Mots-cles: pieux rigide, monopieux, poteau, energie eolienne, calcul variationnel, solution analytique.
Introduction Monopiles are large-diameter hollow cylindrical piles used as foundations for about 76% of wind turbines installed around the world (EWEA 2014). In offshore regions, these piles are usually 4-6 [...]