Norme GB/T 36033-2018 : exigences de stabilité des grues
La norme GB/T 36033-2018 « Appareils de levage à charge suspendue — Exigences de stabilité — Principes généraux » constitue le document de référence pour la vérification de la résistance au renversement des grues. Elle définit les exigences fondamentales de stabilité, les principes de calcul, les conditions de charge et les critères d'acceptation applicables à tous les types d'appareils de levage. Cette norme, qui correspond à l'ISO 12210-1:2005 (MOD), s'applique à la vérification de conception de la stabilité des ponts roulants, portiques, grues à tour, grues mobiles et grues sur portique.
La norme GB/T 36033-2018 établit les principes généraux relatifs aux exigences de stabilité des grues. Elle précise les méthodes de calcul et les conditions de vérification de la résistance au renversement pour tous les types d'appareils. La stabilité constitue l'indicateur central de la conception sécuritaire d'une grue : elle détermine directement sa capacité à résister au renversement, tant en conditions nominales qu'en condition hors travail.
Principes fondamentaux du calcul de stabilité
La norme GB/T 36033-2018 définit le principe de base du calcul de stabilité : sous l'effet des diverses charges, la grue est soumise à une relation d'équilibre entre le moment de renversement (Mrenversement) et le moment stabilisateur (Mstabilisateur). Le critère de sécurité s'énonce comme suit : le rapport entre le moment stabilisateur et le moment de renversement — soit le coefficient de stabilité K — doit être au moins égal au coefficient de sécurité prescrit. La formule de calcul est K = Mstabilisateur / Mrenversement ≥ Kmin, où Kmin désigne le coefficient de stabilité minimal, compris entre 1,25 et 1,5 selon les conditions de service. Le moment stabilisateur est généré par le poids propre de la grue (y compris contrepoids et lest) par rapport à l'arête de renversement, tandis que le moment de renversement résulte de la charge de levage, de la charge de vent, des charges d'inertie et de l'effet de pente, calculés par rapport à la même arête. Le calcul doit considérer l'état de renversement le plus défavorable, c'est-à-dire la combinaison de charges la plus critique et la direction de renversement la plus défavorable. La norme distingue deux types de renversement : le renversement global de la grue (basculement complet autour de l'arête de renversement) et l'instabilité locale (soulèvement d'un côté des stabilisateurs, flambement du mât de tour, etc.). Pour les ponts roulants et les portiques, deux directions de renversement doivent être vérifiées : la stabilité dans le sens de la Translation du Pont (le long du rail) et la stabilité transversale (perpendiculaire au rail).
Conditions de charge et combinaisons
La norme définit les cas de charge de vérification suivants : Cas 1 — condition de travail sans vent (conditions d'exploitation normales) : charges appliquées — poids propre, charge de levage nominale et charges d'inertie (force d'inertie verticale générée par le démarrage/freinage du mécanisme de levage, force d'inertie horizontale générée par le démarrage/freinage du mécanisme de translation). Coefficient de stabilité minimal Kmin = 1,5. Cas 2 — condition de travail avec vent (exploitation normale par vent) : charges appliquées — poids propre, charge de levage nominale, charges d'inertie et charge de vent (pression de vent de fonctionnement de 250 Pa, correspondant à un vent de force 7, soit 20 m/s). Coefficient de stabilité minimal Kmin = 1,33. Cas 3 — condition hors travail avec vent (grue à l'arrêt soumise à la charge de vent maximale) : charges appliquées — poids propre et charge de vent en condition hors travail (800 Pa pour les régions intérieures, soit un vent de 36 m/s ; 1 500 Pa pour les régions côtières, soit un vent de 50 m/s). Coefficient de stabilité minimal Kmin = 1,25. Cas 4 — condition de montage/démontage : charges appliquées déterminées selon le plan de montage ; coefficient de stabilité minimal Kmin = 1,25. La norme précise en outre que pour les grues servant au levage et transport de métal en fusion, le coefficient de stabilité de tous les cas de charge doit être majoré de 10 % (soit un facteur multiplicatif de 1,1).
Détermination de l'arête de renversement
La norme précise la méthode de détermination de l'arête de renversement pour chaque type de grue : Pont roulant — l'arête de renversement est la ligne de contact entre la roue du pont roulant et le rail. Pour un pont roulant à quatre points d'appui (quatre roues), l'arête de renversement est l'axe des roues du côté soulevé (soit la ligne reliant les deux roues avant et arrière du même côté). En raison du guidage par les rails dans le bâtiment d'usine, le renversement complet d'un pont roulant est généralement exclu — des études montrent toutefois qu'un renversement reste possible sous l'effet de charges de vent extrêmes (par exemple, déplacement des rails suite à l'effondrement du bâtiment) ou d'un séisme ; le fabricant doit fournir à l'utilisateur les données de stabilité au vent. Grue à Portique — dans le sens de la Translation du Pont, l'arête de renversement est la ligne reliant les roues de déplacement d'un côté du portique ; dans le sens transversal, l'arête de renversement est la ligne de liaison entre le garde-corps de la Passerelle côté poutre principale et le stabilisateur (le point de bascule étant la poutre transversale inférieure ou la base du stabilisateur). Pour les grues à portique extérieures, la charge de vent soulève deux problématiques de sécurité : la résistance au renversement, contrôlée par le coefficient de stabilité, et la résistance au glissement, contrôlée par la pince de rail ou le dispositif d'ancrage. Grue à Tour — l'arête de renversement est la ligne de liaison entre le bord de la fondation en béton (ou la base des stabilisateurs) et la base du mât de tour. La stabilité de la grue à tour est l'indicateur central de la conception sécuritaire, car ce type d'appareil présente un centre de gravité élevé et une grande surface de prise au vent, ce qui en fait le plus exposé aux risques de renversement. Kelude Industries Lourdes applique strictement la norme GB/T 36033 pour la vérification de stabilité dans la conception de ses ponts roulants et portiques.
Mesures de résistance au renversement
La norme recommande les mesures suivantes pour améliorer la stabilité des grues : Augmentation du poids propre — ajout de contrepoids à la base ou au niveau du contrepoids de la grue afin d'accroître le moment stabilisateur. Pour les grues à tour, le dimensionnement et le positionnement corrects du lest constituent le moyen fondamental de garantir la stabilité. Réduction de la surface de prise au vent — optimisation de la forme structurelle de la grue (profil aérodynamique ou structure ajourée) afin de diminuer l'effort dû à la charge de vent. Élargissement de l'empatement des stabilisateurs — pour les grues mobiles, l'augmentation de l'écartement transversal et longitudinal des stabilisateurs améliore significativement le coefficient de stabilité transversale (un élargissement de 10 % de l'empatement peut accroître le coefficient de stabilité d'environ 15 %). Installation de dispositifs anti-renversement — mise en place de crochets anti-soulèvement (dispositifs anti-déraillement) de part et d'autre des grues sur rails, afin d'empêcher les roues de quitter le rail même sous l'effet de charges de vent extrêmes. Renforcement des fondations — les dimensions et la profondeur des fondations des grues à tour doivent être déterminées par un calcul de capacité portante du sol, afin de garantir que la fondation elle-même ne bascule pas sous l'effet du moment de renversement. Précautions d'utilisation quotidienne — interdiction stricte de toute surcharge ; éviter les démarrages brusques et les freinages d'urgence en cours de manutention (les charges d'inertie augmentent le moment de renversement) ; après le travail, orienter la flèche dans le sens du vent et desserrer le frein de rotation (pour permettre à la flèche de s'aligner librement avec le vent et réduire ainsi la charge de vent) ; en cas d'alerte précoce de tempête, prendre les mesures d'ancrage préventives.
| conditions de service | Kmin | inclus Charge | objectif de vérification |
|---|---|---|---|
| fonctionnement sans vent | 1.5 | Poids Mort+nominal+inertie | sécurité en service normal |
| fonctionnement avec vent | 1.33 | Poids Mort+nominal+inertie+charge de vent | fonctionnement avec ventconditions de servicesécurité en service normal |
| condition hors travail | 1.25 | Poids Mort+extrêmecharge de vent | résistance au vent maximal |
| montage et démontage | 1.25 | Poids Mort+installation Charge | sécurité pendant le montage |
Questions fréquentes
Q : Quels sont les principes fondamentaux de la vérification de la stabilité d'une grue ?
A : Le principe fondamental de la stabilité d'une grue repose sur l'équilibre des moments : le moment stabilisateur (généré par le Poids Mort de la grue) doit être supérieur au moment de renversement (provoqué par la charge suspendue et la charge de vent). Le coefficient de stabilité K est défini comme le rapport moment stabilisateur / moment de renversement. Les exigences de conception imposent un coefficient K ≥ 1,15 en condition de travail et K ≥ 1,25 en condition hors travail (calculé selon la vitesse de vent maximale régionale). Pour les grues mobiles, il est également exigé de prendre en compte les conditions d'appui des Stabilisateurs et la capacité portante du sol. La vérification de la stabilité doit être effectuée avec la combinaison de charges la plus défavorable : Capacité de levage maximale + Portée maximale + charge de vent en service.
Q : Quels facteurs influencent la résistance au renversement d'une grue ?
A : Les principaux facteurs sont : 1) Le Poids Mort et la Position du centre de gravité de la grue — plus la masse est élevée et le centre de gravité bas, plus la stabilité est grande ; 2) La Capacité de levage et la Portée — plus la charge et la portée augmentent, plus le moment de renversement est important ; 3) La charge de vent — la pression du vent est proportionnelle au carré de la vitesse ; par vent fort, la charge de vent peut représenter 30 % à 50 % du moment de renversement ; 4) L'inclinaison du Rail — les pentes longitudinales et transversales du rail réduisent le moment stabilisateur effectif ; 5) La capacité portante de la fondation — un tassement ou une Déformation du sol peut provoquer l'inclinaison de la grue. La Norme exige que tous ces facteurs soient pleinement pris en compte dans le rapport de calcul de stabilité.
Q : Quelles sont les exigences particulières de stabilité pour une Grue à Tour ?
A : En raison de leur centre de gravité élevé et de leur grande surface exposée au vent, les grues à tour sont soumises à des exigences de stabilité plus strictes : 1) Le lest et le contrepoids doivent être installés conformément au Manuel d'utilisation ; un lest insuffisant est la cause principale du Renversement des grues à tour ; 2) En condition hors travail, la Flèche doit pouvoir tourner librement (Rotation au vent) afin de réduire la charge de vent ; 3) Pour une grue à tour sur rails, la fondation de rail doit satisfaire aux exigences de capacité portante ; la pente de pose des plaques de répartition et du Rail doit être ≤ 1/1000 ; 4) Pour une grue à tour haubanée, l'espacement et la capacité portante de chaque Dispositif d'ancrage doivent être conformes aux exigences de conception. Kelude fournit un rapport de calcul complet de stabilité à la sortie d'usine de ses grues à tour.
Q : Quels sont les signaux d'alerte précoce d'une stabilité insuffisante de la grue ?
A : Les signaux d'alerte précoce d'une stabilité insuffisante comprennent : 1) Une inclinaison anormale de l'ensemble de la machine — il faut alors arrêter la grue et vérifier la Planéité de la fondation et du Rail ; 2) Le soulèvement des Galets de roulement (ou des Stabilisateurs) — c'est le signe direct d'un grave défaut de stabilité ; 3) Des alarmes fréquentes du limiteur de moment de charge — cela indique que les conditions de service approchent ou atteignent la limite de stabilité ; 4) Une augmentation notable de l'amplitude des oscillations de la grue par vent fort — il convient d'orienter rapidement la Flèche dans le sens du vent pour réduire la charge de vent ; 5) Un tassement visible ou des fissures de la fondation de rail — il faut immédiatement cesser les opérations et renforcer la fondation.
