Les lignes de transport d’énergie électrique haute tension sont conçues pour résister aux charges climatiques, principalement les charges de vent, de glace, de service et de construction. En plus des charges usuelles, les lignes peuvent être soumises à d’autres charges comme celles résultant de la chute d’un pylône, d’une erreur humaine ou du bris d’une composante. Ces derniers ne sont pas toujours pris en compte directement par les normes en vigueur lors du dimensionnement. Ces charges sont de type dynamique et causent éventuellement des dégâts importants qui endommagent un pylône voire même toute une partie de ligne qui nécessite des coûts et délais élevés pour la réparation et la remise en service de la ligne. L’objectif de ce projet de recherche consiste donc à étudier la contribution de ces événements dynamiques susceptibles d’avoir lieu sur une ligne afin de prédire le nombre de pylônes pouvant être affectés par un tel cas de chargement. En particulier, l’étude contribuera à relier le nombre de pylônes affectés à la capacité des pylônes pour permettre aux concepteurs de prendre des décisions rationnelles sur les charges longitudinales à considérer en fonction de ce qui est jugé acceptable comme étendue d’une cascade en cas de bris de conducteur. La méthodologie de cette étude se divise en deux grandes étapes. La première consiste à valider la méthode de modélisation proposée pour étudier en dynamique le phénomène de bris de conducteur. D’abord, il s’agit d’adopter un essai de bris de conducteur disponible dans la littérature établi sur un canton à échelle réduite comme modèle de référence et valider la méthode proposée de modélisation numérique avec les résultats expérimentaux obtenus pour cet essai. Une seconde validation d’une poutre en porte-à-faux avec une charge statique appliquée à l’extrémité libre a été aussi réalisée afin de valider le comportement non linéaire du matériau à l’aide des éléments poutres de Timoshenko en multifibre avec grands déplacements et grandes rotations. Cette seconde validation servira comme référence pour modéliser les éléments mats et consoles des pylônes. La deuxième étape consiste à étudier numériquement l’étendue d’une cascade sur un canton de ligne composé de pylônes tubulaires lors d’un bris de tous les conducteurs. Une étude paramétrique a été réalisée pour comprendre l’effet des paramètres suivants sur l’étendue de la cascade : la capacité des pylônes, la charge axiale dans les conducteurs, la longueur de la portée, les hypothèses pour la loi de comportement du matériau et la longueur des chaînes d’isolateurs. Les résultats obtenus ont montré que l’étendue de la cascade dépend fortement de la tension mécanique des câbles dans un premier lieu et légèrement de la longueur de la portée et des chaînes d’isolateurs en second lieu. Cependant la loi de comportement n’a pas présentée beaucoup de différence vis-à-vis le nombre de pylônes affectés. Cette étude montre qu’il est possible pour un concepteur de lignes de transport de concevoir les pylônes de la ligne avec une capacité de pylônes inférieure à ceux correspondants aux charges longitudinales maximales anticipées en acceptant un certain nombre de pylônes pouvant être endommagés.

Face à la demande grandissante en électricité, les gestionnaires de réseaux électriques doivent implanter de nouvelles lignes aériennes de transport d'énergie électrique en périphérie des grands centres de distribution. Ces endroits très peuplés imposent de nombreuses contraintes au niveau de la conception de ces lignes. En plus d'être robustes et fiables, elles ont l'obligation d'être compactes. Ces facteurs justifient l'utilisation de pylônes tubulaires. Dans la pratique courante, la méthode abordée dans l'annexe VI de l'ASCE/SEI 48-11 est utilisée pour dimensionner la connexion au pied d'un pylône tubulaire. Cette connexion est généralement composée d'une platine soudée à la base du fût et d'ancrages. Basée sur l'expérience des fabricants de pylônes tubulaires, cette méthode donne les directives générales pour l'analyse et la conception de cette connexion. Elle permet notamment de calculer les charges axiales dans chaque ancrage pour ensuite effectuer un dimensionnement en flexion de la platine à l'aide d'équations analytiques et empiriques. Or, ces équations sont fondées sur des hypothèses qui simplifient la géométrie et le comportement de la connexion à la base d'un pylône tubulaire. Plusieurs auteurs ont recours à des analyses numériques basées sur les éléments finis pour étudier en détail la distribution des contraintes mécaniques à l'intérieur d'une structure. Dès lors, la réalisation de ce type d'analyse sur cette connexion mènerait à une meilleure compréhension de la répartition des efforts à l'intérieur de celle-ci et permettrait de justifier ou d'optimiser la méthode proposée par l'ASCE/SEI 48-11. Afin de bien comprendre le comportement de la platine, ce projet de recherche effectue l'analyse avancée de la connexion au pied d'un pylône tubulaire à 12 côtés en alliant essais expérimentaux et calculs numériques. Pour ce faire, des modèles numériques des connexions étudiées dans ce projet sont réalisés à l'aide du logiciel par éléments finis Code_Aster. Ces modèles prennent en considération le serrage des ancrages, le contact entre ces derniers et la plaque d'appui de même que les non-linéarités liées aux matériaux et à la géométrie. Des essais expérimentaux sur des spécimens à échelle réduite ont été réalisés dans le but de valider ces modèles. Les résultats de cette étude permettent aux concepteurs de mieux comprendre, entre autres, l'influence d'une configuration d'ancrages irrégulière sur la répartition des charges axiales dans les ancrages de même que l'effet des non-linéarités, liées aux matériaux et à la géométrie, sur chaque composante de la connexion à la base d'un pylône tubulaire. De plus, l'étude conclut que l'épaisseur de la platine obtenue en utilisant la méthode suggérée par l'ASCE/SEI 48-11 est conservatrice et que cette épaisseur peut être optimisée en utilisant une autre méthode de conception basée sur deux angles de 45°.