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2.6 Courbe d’usure
Comme mentionnée en introduction, l’évaluation de la capacité résiduelle d’un pylône hydro‐ électrique est une tâche très difficile. En effet, l’endommagement des membrures du pylône dépend de plusieurs facteurs, dont les principaux sont l’endommagement mécanique (fatigue) et l’endommagement causé par la corrosion. De développer un concept de courbe d’usure faciliterait grandement la tâche des professionnels ayant la tâche de prévoir l’entretien et la réparation de ces structures.
Une courbe d’usure est une courbe dans laquelle il est possible de trouver la capacité résiduelle d’une section (dans ce cas‐ci, d’une cornière) en fonction d’un certain endommagement. Plus précisément pour ce projet, le but de ces courbes est de pouvoir prédire la capacité en compression et en traction à long terme de cornières d’acier composant un pylône hydro‐électrique en fonction de son âge effectif. Cet âge est fonction de l’endommagement en fatigue subi sur la membrure à l’étude, qui dépend lui‐même de l'intensité de la variation des contraintes appliquées ainsi que du nombre de cycles total vécu par la membrure. Le type de courbes d'usure recherché dans ce projet est expliqué à
la section 4.7 du document de façon théorique. Les figures 6‐2 à 6‐4 représentent quand à elles les courbes d'usure en traction et en compression tracées à l'aide du programme expérimental développé dans ce projet.
Pour qu’un tel concept soit efficace, il doit être utilisable pour la majorité des situations rencontrées dans la pratique. Dans ce projet, les conditions recherchées sont celles rencontrées au Québec. Pour utiliser la méthode d’évaluation des cornières, il faut donc classifier le site où le pylône est construit en fonction de son agressivité environnementale (plus ou moins sujet à la corrosion) et de ses conditions d’exposition au vent (vitesses de vent de récurrence).
Il ne semble pas y avoir d’essais qui ont été réalisés dans la littérature en ce qui a trait à la résistance en compression et en traction de membrure d’acier ayant subi des cycles de fatigue. Le but du présent projet est donc de proposer un concept de courbes d'usure évaluant ce phénomène.
Chapitre 3
3 P
REDICTION DE LA CAPACITE EN COMPRESSION DE
CORNIERES D
’
ACIER
Dans ce chapitre, les différentes normes utilisées en Amérique du Nord et en Europe pour calculer la capacité en compression de membrure d’acier sont évaluées. En effet, même si la résistance en compression des cornières d’acier a été étudiée par plusieurs chercheurs, la prédiction de la capacité varie significativement d’une norme à l’autre. Comme mentionné au chapitre précédent, pour bien identifier l’influence de la fatigue sur la capacité de cornière en compression, il est important d’avoir une méthode efficace pour évaluer la résistance de ces cornières. L’objectif de ce chapitre est donc de choisir la méthode la plus efficace et la plus précise pour évaluer la capacité en compression de cornières d’acier. Les équations comparées sont celles provenant des normes mentionnées à la section 2.1.4, soit: La CAN/CSA S16‐09 (2009) ; La CAN/CSA S136‐07 (2010); L’ANSI/AISC 360‐05 (2005); L’ASCE 10‐97 (1997) ; L’Eurocode 3 (2003).
Pour effectuer cette comparaison, une revue de littérature a été réalisée pour recenser le plus de données expérimentales que possible sur des cornières d’acier testées en compression. Dans cette étude, seules les cornières symétriques en acier testées en compression chargées concentriquement ou avec au maximum une excentricité représentant une connexion boulonnée sur une aile ont été retenues. Un total de 217 essais en compression sur des cornières laminées à chaud et 62 sur des cornières pliées à froid ont été trouvés. Ces essais sont énumérés à la section 2.1.3 et sont résumés dans le tableau 2‐1. Le présent chapitre est divisé de la façon suivante.
Premièrement, la résistance de tous les essais laminés à chaud de la liste répertoriée au chapitre 2 est évaluée à l'aide des cinq normes à l'étude. De cette comparaison, il a été observé que la norme CAN/CSA S16‐09 est généralement trop conservatrice et ce, principalement pour les cornières possédant un ratio largeur sur épaisseur élevé. Une évaluation plus profonde de cette norme a donc été réalisée. La première étape est de valider la précision de la courbe de résistance de la norme en utilisant seulement les essais réalisés sur des spécimens rotulés aux extrémités ce qui permet de négliger l’effet des différentes conditions limites aux appuis. Cet exercice permet de conclure que le problème de la norme S16‐09 se situe dans l'évaluation de la capacité des cornières avec des ratios d'aile largeur sur épaisseur élevés.
À partir de cette constatation, une méthode permettant de mieux évaluer ces essais, basée sur la méthode de contrainte effective de la norme CAN/CSA S16‐09 actuelle est proposée. Une fois la formule de la courbe de flambement bien définie, les cornières avec des facteurs de modification d’élancement K différents de 1 sont ajoutées à l’étude et tous les spécimens sont évalués. L'ajout de ces spécimens permet de revoir les équations qui tiennent compte des conditions limites aux appuis et de proposer les plus appropriées. Finalement, les essais réalisés sur les cornières pliées à froid et les cornières très élancées sont aussi évalués avec la méthode proposée et les prédictions sont comparés à celles de la norme S136‐07.
La même méthode a aussi été ajustée plus spécifiquement pour une comparaison avec l'Eurocode. L'article publié dans l'Eurosteel à ce sujet est disponible à l'Annexe B.