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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 

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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. 

3.1 Comparaison entre les différentes normes et les résultats expérimentaux 

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