Aujourd'hui, les pylônes à treillis en acier sont les structures les plus utilisées dans les réseaux de transport de l'énergie électrique en Amérique du Nord. Ces structures présentent un intérêt au niveau de leur coût et de leur facilité de l'assemblage lors de la construction. Néanmoins, l'acier demeure un matériau corrodable. Dès leur mise en service, les lignes de transport d'énergie vieillissent et se corrodent. Certaines des structures existantes ont été construites il y a plus de 70 ans et la plupart de ces structures servent toujours, malgré leur vie utile estimée a 50 ans. Afin d'établir un programme de réparation et de maintenance efficient pour ces structures âgées, il est essentiel, dans un premier temps, d'évaluer leur état. L'évaluation de leur état est une tâche très fastidieuse à cause du manque d'information précise et de la nature complexe de la détérioration possible. De plus, certains éléments structuraux sont enfouis. Il est donc à propos de se questionner sur le comportement des fondations des pylônes à treillis dans le futur. Il faut tout d'abord identifier le problème et prouver que certaines fondations des pylônes en service peuvent être affectées par la corrosion. Il est pertinent de déterminer comment repérer les pylônes qui sont plus sujet au développement de la corrosion au niveau de leur fondation. Il faut ensuite évaluer à quel point la corrosion affecte la capacité structurale de la fondation selon son niveau de développement, donc de déterminer la capacité résiduelle d'une cornière corrodée. C'est dans cette optique que la Chaire de recherche CRSNG/HQTÉ a proposé un projet de maîtrise visant à approfondir les connaissances sur l'état des membrures de pylônes enfouies des pylônes à treillis en acier et d'évaluer leur intégrité structurale. Le présent projet de maîtrise tente d'éclaircir ces points d'investigation par ses objectifs qui sont de déterminer les paramètres influençant la corrosion des fondations de pylônes existants et d'être en mesure d'évaluer les possibilités de corrosion dans le futur et de déterminer la capacité résiduelle des cornières corrodées en compression.

Les contreventements concentriques sont couramment employés pour reprendre des charges latérales telles que des tremblements de terre. La conception parasismique présentée au chapitre 27 de la norme d'acier CSA S16-01 et CSA S16-09, basée sur le design par capacité, impose des exigences particulières pour les éléments qui dissipent l'énergie sismique ainsi que pour les éléments de transmission des charges sismiques. L'article 27.5.4.2 stipule que la résistance à la rupture en aire nette à la connexion de la membrure de dissipation d'énergie doit être supérieure à la résistance probable de la même membrure en traction. Cet article se veut comme une garantie que les membrures de dissipation d'énergie pourront effectuer pleinement leur travail et permettre d'éviter une rupture fragile prématurée dans la chaîne de transmission des efforts. Par contre, les exigences de cet article posent des problèmes pratiques aux concepteurs. Par exemple, si la membrure de contreventement est boulonnée, la résistance de la connexion n'est presque jamais adéquate sans renforcement car la section qui est entaillée par le boulonnage doit être plus résistante que la section sans boulonnage. Dans bien des cas, cela revient à conclure que l'aire nette effective doit être supérieure à l'aire brute ce qui est physiquement impossible pour une membrure à section constante. Dans les systèmes en traction/compression, c'est bien souvent la résistance anticipée en compression qui gouverne le dimensionnement du cadre contreventé. La résistance en traction, bien que supérieure à la résistance en compression, n'apporte rien de plus au dimensionnement du cadre contreventé. Cependant, les connexions doivent donc être aptes à résister à la résistance probable en traction de la membrure alors que c'est la résistance anticipée en compression qui gouverne la conception du cadre contreventé face au chargement sismique. La rencontre du critère de résistance probable en traction peut s'avérer un exercice coûteux et complexe pour la connexion et les autres éléments de transmission, alors que la résistance de conception est significativement plus faible. Ce mémoire présente les travaux effectués dans le but de concevoir un système de fusibles employé sur des contreventements concentriques en traction/compression (en X) formés de cornières boulonnées. L'implantation des fusibles vise à rendre accessible l'emploi de connexions boulonnées non renforcées dans une conception parasismique. Les fusibles, constitués d'entailles à même la cornière, sont dimensionnés en fonction du plus faible critère de rupture à la connexion qui doit être la rupture en aire nette effective. Les fusibles doivent céder pour la même charge que ce que la connexion aurait supportée, mais de manière ductile et après plusieurs cycles de chargement. Ce mémoire comprend la présentation et l'analyse des essais effectués sur plusieurs fusibles. Deux séries d'essais ont été effectuées. La première série d'essais était effectuée sur des sections équipées de fusibles sollicitées en traction seulement. La seconde série d'essais était effectuée sur des cadres contreventés chargés cycliquement dont les membrures étaient équipées de fusibles. Un exemple de l'emploi d'un système équipé de fusibles est présenté à la fin accompagné d'une discussion sur le système face à une conception classique. Ces travaux ont permis de démontrer que des fusibles à même la cornière, dimensionnés en fonction de charges précises, soit la capacité de la connexion boulonnée, peuvent offrir une bonne ductilité tout en supportant plusieurs cycles. Plusieurs géométries de fusibles ont été testées, mais les fusibles étant plus similaires à leur section d'origine se sont mieux comportés. Les fusibles longs ont affiché une bonne ductilité alors que les fusibles courts ont affiché une bonne rigidité en compression. Les essais de référence sans fusible ont aussi permis de valider une alternative à la norme CSA S16-01 pour l'estimation de l'aire nette effective d'une connexion boulonnée. L'exemple de l'emploi d'un système équipé de fusibles a permis de comparer une telle conception avec une conception conventionnelle tout en faisant ressortir les avantages. Un cadre contrevent équipé de fusibles s'avère donc plus simple et moins coûteux qu'un même cadre sans fusible.

Lors de la conception des pylônes électriques à treillis, la détermination précise des efforts causés par le vent sur ces structures est très importante. Cette recherche a pour objectif de faire le point sur les connaissances actuelles sur les efforts causés par le vent sur les pylônes électriques à treillis et de proposer une méthode innovante pour évaluer de manière plus rationnelle les efforts du vent sur les structures à treillis complexes. Ce mémoire présente en premier lieu une synthèse expérimentale et des documents utilisés en pratique ainsi que les normes en vigueur pour les structures à treillis. Il est démontré qu'il existe encore de nombreuses zones inexplorées et de nombreuses incertitudes sur la détermination des efforts causés par le vent sur les structures à treillis. Ensuite, un programme expérimental est présenté et réalisé sur des cornières à la soufflerie au laboratoire du département de Génie Mécanique de l'Université de Sherbrooke dans le but de déterminer les coefficients aérodynamiques et les paramètres influents sur ces coefficients. De plus, l'effet de masque sur une paire de cornières en fonction de l'angle d'incidence du vent et de l'écart entre ces deux cornières a aussi été étudié au cours des essais. À l'aide des résultats expérimentaux obtenus, un programme prédictif des efforts causés par le vent sur une paire de cornières en tenant compte de l'effet de masque a été écrit en langage Python. Ce programme nommé WindTruss nous permet de déterminer les efforts causés par le vent sur les structures à treillis en fonction de l'angle d'incidence du vent et de l'arrangement géométrique des cornières individuelles. Enfin, ce programme a été utilisé pour faire quelques exemples et les résultats obtenus ont été comparés avec les normes en vigueur et les résultats antérieurs.