Norme GB/T 29560-2013 grues à portique : conception et sécurité
La norme ISO 4301 / FEM 1.001 relative aux grues à portique constitue la spécification de référence pour leur conception et leur fabrication. Elle définit les paramètres de type, les exigences techniques, les dispositifs de sécurité et les méthodes d'essai applicables aux grues à portique d'usage général, notamment celles destinées aux terminaux portuaires et aux centrales électriques.
La norme ISO 4301 / FEM 1.001 est la spécification produit générique des grues à portique, publiée et mise en application en 2013. La grue à portique est une grue à flèche orientable dont le portique de base laisse passer sous lui des véhicules ferroviaires ou routiers. Elle comporte quatre mécanismes de travail — levage, variation de portée, orientation et déplacement — et est largement utilisée pour les opérations de levage dans les terminaux portuaires, les centrales électriques, les chantiers navals et les travaux d'installation. Par rapport à la norme spécifique GB/T 17495 dédiée aux grues de port, la présente norme couvre un domaine d'application plus étendu et s'applique à la conception, à la fabrication et à la réception de toutes les grues à portique d'usage général. Les grues à portique de Kelude Industries Lourdes sont conçues et fabriquées conformément à cette norme.
Classification par type et paramètres de base
La norme classe les grues à portique en trois catégories selon leur usage et leur type de structure. Les grues à portique d'usage général — destinées aux opérations de manutention courantes dans les terminaux portuaires et les aires de stockage, avec une capacité nominale de 5 à 100 t et une portée de travail maximale de 25 à 45 m. Les grues à portique pour centrales électriques — destinées à l'installation et à la maintenance des équipements dans les centrales hydroélectriques et thermiques, avec une capacité de levage pouvant atteindre 200 t et une portée relativement réduite. Les grues à portique pour chantiers navals — destinées au levage et à l'assemblage des sections de coque sur les formes de construction, avec une capacité de levage élevée (100 à 500 t) et une hauteur de levage importante (pouvant dépasser 70 m). La norme distingue également deux types de structure selon la couronne d'orientation : la structure à colonne pivotante (la partie orientable est supportée par le portique via une colonne) et la structure à plateforme tournante (la partie orientable est montée sur une plateforme rotative reliée au portique par une couronne d'orientation). La structure à colonne pivotante, simple et à forte capacité portante, convient aux grandes grues à portique ; la structure à plateforme tournante, compacte et à centre de gravité bas, convient aux grues de taille moyenne et petite.
En ce qui concerne les paramètres de base, la norme spécifie la série des capacités de levage : 5 t, 10 t, 16 t, 25 t, 40 t, 63 t, 100 t, 160 t et 200 t, soit 9 niveaux au total. La série des portées maximales de travail : 20 m, 25 m, 30 m, 35 m, 40 m, 45 m et 50 m, soit 7 niveaux. Hauteurs de levage : généralement 20 à 30 m pour les grues de type portuaire, 30 à 50 m pour les grues de centrale électrique et 50 à 70 m pour les grues de chantier naval. Paramètres de vitesse des mécanismes : vitesse de levage de 10 à 40 m/min (configuration deux vitesses : vitesse lente en charge lourde, vitesse rapide en charge légère), vitesse de relevage de 30 à 60 m/min, vitesse de rotation de 1,0 à 2,0 r/min et vitesse de déplacement de 20 à 30 m/min. La classe de fonctionnement de la machine complète ne doit pas être inférieure à A6 et celle du mécanisme de levage ne doit pas être inférieure à A7. La hauteur libre sous le portique doit satisfaire aux exigences de gabarit des véhicules circulant en dessous : au moins 5,5 m pour le passage de véhicules ferroviaires et au moins 4,5 m pour le passage de véhicules routiers. La largeur libre du portique doit tenir compte de la largeur des véhicules plus les distances de sécurité de chaque côté.
Exigences relatives à la structure métallique et aux mécanismes
La structure métallique de la grue à portique se compose du portique (jambes + poutre transversale inférieure), de la plateforme rotative, de la chèvre (portique en A), de la flèche et de la poutre transversale de contrepoids. La norme impose des exigences de résistance et de rigidité pour la conception des éléments de structure principaux. Le calcul de résistance du portique doit prendre en compte simultanément les charges verticales (compression due au poids mort et à la charge de levage) et les charges horizontales (moment de flexion dû à la charge de vent et à la force centrifuge de rotation). La flèche adopte généralement une section caisson ou une section en treillis ; pour les flèches de plus de 30 m de longueur, une analyse de stabilité non linéaire est requise. La résistance et la rigidité de la chèvre doivent satisfaire aux exigences des efforts maximaux du mécanisme de relevage de la flèche. La plateforme rotative doit présenter une rigidité torsionnelle suffisante et une précision de surface de montage adéquate. La stabilité au renversement de la grue à portique complète doit être vérifiée dans trois conditions de service : en condition de travail (charge nominale à portée maximale + charge de vent), en condition hors travail (charge de vent maximale + poids mort) et en condition de montage/démontage. Les coefficients de stabilité correspondants ne doivent pas être inférieurs à 1,4, 1,5 et 1,3 respectivement.
Concernant les mécanismes, la norme spécifie des exigences distinctes pour le mécanisme de levage, le mécanisme de relevage de la flèche, le mécanisme d'orientation et le mécanisme de déplacement. Le mécanisme de levage doit être équipé d'un frein double (frein de service + frein de sécurité) dont le couple de freinage ne doit pas être inférieur à 1,5 fois le couple de levage nominal. Le rapport entre le diamètre du tambour et le diamètre du câble métallique (D/d) ne doit pas être inférieur à 25 (pour une classe de fonctionnement A7 ou supérieure). Le mécanisme de relevage de la flèche doit de préférence adopter un entraînement par crémaillère de relevage ou par vérin hydraulique ; le coefficient de sécurité de résistance de la crémaillère ne doit pas être inférieur à 5. Le mécanisme de relevage doit être muni de dispositifs de tamponnement bidirectionnels pour décélérer en fin de course. Le mécanisme d'orientation utilise un réducteur planétaire pour entraîner la couronne d'orientation, dont la capacité portante est déterminée en fonction du moment de renversement à portée maximale et de la charge axiale. Le mécanisme de déplacement adopte un mode d'entraînement individuel, chaque roue motrice étant équipée d'un frein indépendant. Le dispositif de sécurité antivent doit associer une pince de rail électrique à un anémomètre, avec serrage automatique des rails lorsque la vitesse de vent de travail dépasse la limite autorisée.
Dispositifs de sécurité et exigences électriques
La configuration des dispositifs de sécurité d'une grue à portique est plus complète que celle d'un pont roulant classique, en raison de ses quatre mécanismes de travail et de son environnement d'exploitation exigeant (terminal portuaire, vents forts). Les dispositifs de sécurité obligatoires comprennent : un limiteur de surcharge (double limitation : capacité de levage et portée), un limiteur de hauteur de levage (double configuration : mécanique + électronique), une fin de course de descente, un limiteur de variation de portée (réglé séparément pour la portée maximale et minimale), un limiteur de rotation (limite le nombre de tours pour éviter l'enroulement du câble), un anémomètre (alarme au-delà de 16 m/s, coupure automatique de la puissance de travail au-delà de 20 m/s), une pince de rail anti-vent (pince de rail électrique couplée à l'anémomètre, se serrant automatiquement en cas de coupure de courant) et un bouton d'arrêt d'urgence (installé dans la cabine de commande, sur la plateforme rotative et au niveau du sol). La norme spécifie également que la grue à portique doit être équipée d'un dispositif anti-collision afin d'éviter tout contact entre les flèches lorsque plusieurs engins travaillent dans la même zone.
Concernant le système électrique, le mode d'alimentation électrique de la grue à portique est assuré par un enrouleur de câble : le câble part du boîtier d'alimentation situé au sol du terminal et se déroule ou s'enroule automatiquement via l'enrouleur au fur et à mesure du déplacement de la grue. La vitesse d'enroulement du câble doit être adaptée à la vitesse de déplacement de la grue afin d'éviter toute rupture ou accumulation de câble. Le système de commande électrique repose sur un API qui assure la logique de commande des différents mécanismes et le diagnostic de panne. Les moteurs des mécanismes sont équipés d'une variation de vitesse par fréquence, permettant une régulation de vitesse fluide et un contrôle précis. La cabine de commande doit être équipée d'un système de climatisation et de chauffage pour maintenir une température intérieure confortable. L'accélération vibratoire dans la cabine ne doit pas dépasser 0,5 m/s². Le local électrique doit être équipé d'un dispositif de chauffage et de déshumidification pour prévenir la corrosion par sel. L'indice de protection (IP) des composants électriques extérieurs ne doit pas être inférieur à IP55. La résistance de mise à la terre de la grue à portique ne doit pas dépasser 4 Ω, et chaque moteur de mécanisme doit être protégé individuellement contre les courts-circuits et les surcharges. La norme exige également l'installation d'un paratonnerre sur l'ensemble de la grue, avec une résistance de mise à la terre ne dépassant pas 10 Ω.
Essais et contrôle de réception usine
La norme spécifie les exigences relatives aux essais individuels en usine et aux essais de réception sur site pour les grues à portique. Avant livraison, un essai à vide doit être réalisé unité par unité : chaque mécanisme fonctionne en continu pendant 1 heure à sa vitesse nominale, sans bruit anormal ni échauffement excessif. L'essai de charge nominale (100 % SWL) consiste à soulever la charge nominale à différentes portées typiques et à effectuer l'ensemble des opérations de levage, descente, variation de portée et rotation, en mesurant la flèche de l'extrémité de la flèche principale et la distance de glissement du frein de chaque mécanisme. L'essai de charge dynamique consiste à soulever 1,1 fois la charge nominale et à effectuer chaque mouvement au moins 5 fois à la vitesse maximale de chaque mécanisme, en vérifiant l'absence de déformation anormale des éléments de structure et de fissures sur les cordons de soudure. L'essai de charge statique consiste à soulever 1,25 fois la charge nominale et à maintenir la charge en position pendant 10 minutes à la portée maximale, en mesurant la déformation permanente de la structure. L'essai de stabilité globale consiste à soulever 1,4 fois la charge nominale à la portée maximale : la grue ne doit pas se renverser. Le jeu des engrenages de la couronne d'orientation du mécanisme d'orientation doit être mesuré et enregistré avant livraison, afin de servir de référence pour les contrôles ultérieurs.
Essais et contrôle de réception usine
La norme spécifie les exigences relatives aux essais individuels en usine et aux essais de réception sur site pour les grues à portique. Avant livraison, un essai à vide est réalisé unité par unité : chaque mécanisme fonctionne pendant 1 heure à sa vitesse nominale. L'essai de charge nominale consiste à soulever la charge nominale à différentes portées typiques et à effectuer l'ensemble des opérations, en mesurant la flèche et la distance de glissement du frein. L'essai de charge dynamique est effectué avec 1,1 fois la charge nominale, chaque mouvement étant répété au moins 5 fois. L'essai de charge statique est effectué avec 1,25 fois la charge nominale, maintenue pendant 10 minutes à la portée maximale. L'essai de stabilité globale est effectué avec 1,4 fois la charge nominale à la portée maximale : la grue ne doit pas se renverser. Le jeu des engrenages de la couronne d'orientation est mesuré et enregistré avant livraison, afin de servir de référence pour les contrôles ultérieurs.
Tableau comparatif des paramètres de conception
Le tableau comparatif ci-dessous présente les paramètres clés de conception d'une grue à portique, pour référence par le personnel de sélection et d'utilisation.
| Paramètredésignation | exigences techniques | Norme de Réception | Notice d |
|---|---|---|---|
| Capacité de Levage | Capacité Nominale≥valeur de calcul | Essai de charge1.25foischarge statique | incluant Spreader (palonnier de levage)masse |
| portée de travail | maximal/Portée minimaleconforme àexigences de conception | comparaison des mesures réelles | incluant Plage de variation de portée |
| Hauteur de Levage | au-dessus du rail/hauteur sous rail répondant aux exigences du procédé | vérification par mesure réelle | incluanthauteur du spreader |
| Classe de Fonctionnement | A5~A8selon l Fréquencesélection | selonnorme GB/T 3811vérification | hauteur Résistancesélection de hauteur Classe |
| antivent et antiglissement | pince de rail+dispositif d'ancrageinterverrouillage | force de serrage Test | vitesse du vent≥6classealerte précoce |
Questions fréquentes
Q : Quelle est la différence entre les normes GB/T 29560 et GB/T 17495 pour les grues à portique ?
A : La norme GB/T 29560 est la norme générale applicable à tous les types de grues à portique, couvrant les terminaux portuaires, les centrales électriques et la construction navale. La norme GB/T 17495 est une norme spécifique aux grues à portique portuaires, axée sur les exigences particulières des opérations en Terminal Portuaire. La norme générale sert de base, la norme spécifique vient en complément.
Q : Pourquoi la variation de portée d'une grue à portique ne peut-elle pas être effectuée sous charge ?
A : Lors d'une opération de relevage sous charge, la modification de l'Angle de Flèche modifie simultanément la relation entre la portée de travail et le moment de charge, ce qui peut facilement provoquer une surcharge et un Renversement. La norme exige que l'opération de relevage soit effectuée À vide ou en Charge légère (ne dépassant pas 70 % de la Capacité Nominale).
Q : Quelles sont les exigences de réglage du Limiteur de rotation d'une grue à portique ?
A : Le Limiteur de rotation doit limiter l'Angle de rotation à 1,5 à 2,5 tours maximum afin d'éviter un enroulement excessif du Câble. Après le déclenchement du limiteur, la rotation doit pouvoir s'inverser pour revenir à la position initiale. Pour les grues à portique alimentées par une Bague collectrice centrale, le Limiteur de rotation peut être omis, mais la Bague collectrice doit faire l'objet d'une Inspection Périodique.
Q : Quels sont les éléments de contrôle requis pour l'inspection périodique d'une grue à portique ?
A : Une inspection mensuelle des dispositifs de sécurité et des Freins de chaque mécanisme, une inspection trimestrielle de la structure métallique, des Cordons de Soudure et de la Couronne d'orientation, ainsi qu'une inspection complète annuelle comprenant l'Essai de charge, le Contrôle non destructif de la structure et le calibrage de précision du limiteur de moment de charge.
