Citation: 9C_615/2013 E. A

A.a. Travaillant comme chauffeur et machiniste au service de la société X.________ SA, F.________ a été victime d'un accident sur le lieu de travail, le 17 septembre 2001. Il a subi une fracture et une luxation de la hanche gauche avec fracture de la paroi postérieure du cotyle et présenté une incapacité totale de travail. L'assureur-accidents (la Caisse nationale suisse en cas d'accidents [CNA]) a pris en charge le cas. Saisi d'une demande de prestations déposée le 5 décembre 2002, l'Office cantonal AI du Valais (ci-après: l'office AI) a mis F.________ au bénéfice d'une rente entière d'invalidité, fondée sur un taux d'incapacité de travail de 100 %, à partir du 1 er septembre 2002; il l'a par ailleurs avisé qu'une révision de son droit était prévue au terme de sa convalescence. A.b. A l'issue de la procédure de révision initiée en septembre 2004, l'office AI a, par décision du 28 février 2007, refusé toute mesure de reclassement et une aide au placement à l'assuré. Le 1 er mars suivant, il a supprimé la rente d'invalidité à partir du 1 er mai 2007. Les recours formés successivement par l'assuré, d'abord contre cette décision, puis contre le jugement du 23 juillet 2007 du Tribunal cantonal des assurances du canton du Valais (aujourd'hui, Tribunal cantonal du Valais, Cour des assurances sociales) ont été rejetés (arrêt du Tribunal fédéral 9C_629/2007 du 15 mai 2008). A.c. À la suite d'épisodes de luxation de la prothèse (les 18 août 2007 et 17 juillet 2008), F.________ a subi une intervention chirurgicale, le 8 août 2008, lors de laquelle le cotyle de la hanche gauche a été changé. Il a également séjourné à la Clinique Y.________ pour suivre des thérapies physiques et fonctionnelles du 19 mai au 17 juin 2009 (cf. avis de sortie du 13 juillet 2009). Le 27 juillet 2009, l'assuré a présenté une nouvelle demande de prestations, en faisant valoir une péjoration de son état de santé. L'office AI a recueilli divers avis médicaux, dont ceux des docteurs E.________, médecin traitant, et R.________, médecin adjoint du Service d'orthopédie et de traumatologie de l'appareil locomoteur du Centre hospitalier Z.________. Ce praticien avait opéré l'assuré pour les suites d'une fracture périprothétique survenue au début du mois de juin 2010 (changement de la tige fémorale avec cerclage du fémur et osthéosynthèse du grand trochanter gauche). L'administration a également mandaté le docteur O.________, spécialiste FMH en médecine interne et médecin auprès du Service médical régional AI (SMR), pour examiner F.________. Le 18 avril 2012, l'office AI a informé l'assuré qu'il comptait lui accorder une rente entière d'invalidité du 1 er juillet 2008 au 31 juillet 2009, un quart de rente du 1 er août au 31 octobre 2010 et une rente entière du 1 er novembre 2010 au 31 mars 2011, considérant qu'il avait recouvré une capacité de travail entière dans une activité adaptée à partir du 1 er janvier 2011. F.________ s'est opposé au projet de décision en produisant des avis des docteurs E.________ (du 11 juin 2012) et R.________ (du 13 février 2012). Le 3 janvier 2013, l'office AI a rendu trois décisions, par lesquelles il a mis F.________ au bénéfice des prestations indiquées dans le projet de décision du 18 avril 2012.