Norme ISO 12485:2016 : exigences de stabilité pour grues à tour
L'ISO 12485:2016, « Exigences de stabilité pour les grues à tour », est la norme de référence en matière de stabilité au renversement des grues à tour. Elle définit les exigences de stabilité et les méthodes de vérification applicables dans toutes les conditions de service : condition de travail, condition hors travail et phases de montage et démontage.
Cas de charge de vérification de stabilité
L'ISO 12485:2016 impose que la vérification de stabilité couvre les cas de charge suivants : stabilité en condition de travail (sous combinaison de charge nominale et charge de vent, avec un coefficient de stabilité ≥ 1,5), stabilité en condition hors travail (sous charge de vent extrême — vent maximal centennal — avec un coefficient de stabilité ≥ 1,25, en autorisant un ajout de contrepoids ou un ancrage complémentaire), stabilité pendant les phases de montage, démontage et escalade (sous combinaison de charges dynamiques, avec un coefficient de stabilité ≥ 1,4), et stabilité en cas de délestage soudain (résistance au renversement vers l'arrière lors d'une chute accidentelle de la charge suspendue, avec un coefficient de stabilité ≥ 1,2).
Les combinaisons de charges pour chaque cas de charge sont les suivantes : charge de poids mort G (mât de tour, flèche, bras d'équilibrage, contrepoids et masses des mécanismes), charge suspendue L (capacité nominale × coefficient de charge dynamique de 1,1 à 1,3), charge de vent W (pression de vent de fonctionnement de 250 N/m², pression de vent hors travail selon le vent centennal local), charge d'inertie I (forces centrifuges lors des phases de démarrage et d'arrêt en rotation, et forces d'inertie de freinage) et charge d'inclinaison T (inclinaison de la fondation prise à 0,5°, inclinaison additionnelle due à la déformation des entretoises pour les grues ancrées).
Méthode de vérification au renversement
La norme prescrit la méthode des moments pour la vérification au renversement : le rapport entre le moment stabilisateur (moment résistant au renversement) Mst et le moment de renversement Mov doit être au moins égal au coefficient de sécurité requis. Le moment stabilisateur comprend : le moment du poids mort de la grue par rapport à l'arête de renversement (hors charge suspendue), le moment du contrepoids par rapport à cette même arête, ainsi que le moment stabilisateur additionnel généré par l'ancrage ou les massifs de lestage. Le moment de renversement comprend : le moment de la charge suspendue, le moment de la charge de vent (surfaces exposées du mât, de la flèche et de la charge) et le moment des forces d'inertie, tous calculés par rapport à l'arête de renversement.
Détermination de l'arête de renversement (ligne de basculement) : pour une grue fixe, l'arête correspond à l'axe du mât au niveau du bord de la fondation ; pour une grue sur rails, il s'agit de la ligne de contact entre le galet de roulement et le rail ; pour une grue ancrée, l'arête est l'axe de la section transversale du mât au niveau de la fondation. Chaque composante du moment stabilisateur est affectée de son propre coefficient de stabilité (0,9 pour le poids mort, 1,0 pour le contrepoids, 1,1 pour le lestage), et chaque composante du moment de renversement est affectée de son propre coefficient de surcharge (1,3 pour la charge suspendue, 1,0 pour la charge de vent, 1,2 pour l'inertie).
| cas de charge de vérification | combinaison de charges | Coefficient de sécurité | Conditions de contrôle |
|---|---|---|---|
| condition de travail | G+L+W+I+T | ≥1.5 | charge nominale+Vent de service |
| condition hors travail | G+W+T | ≥1.25 | Vent extrême+ancrage |
| montage et démontage | G+W+T+Dynamique | ≥1.4 | Séquence de montage Charge |
| Déchargement brusque | G+Rebond de déchargement | ≥1.2 | Stabilité en renversement arrière |
| État de grimpage | G+W+T+Grimpage Charge | ≥1.4 | Phase de levage par vérins |
Calcul de la charge de vent
La norme définit précisément le calcul de la charge de vent pour les grues à tour — la formule de calcul est Fw = C × q × A, où C est le coefficient de force du vent (1,3 à 1,6 pour le mât de tour, 1,2 à 1,4 pour la flèche, 1,2 pour le bras d'équilibrage et 1,0 pour la charge suspendue), q est la pression du vent (250 N/m² en condition de travail, et en condition hors travail, la valeur extrême centennale selon les données météorologiques locales), et A est la surface exposée au vent (la surface frontale du mât et de la flèche est calculée selon leur contour réel, multipliée par un coefficient de remplissage de 0,4 à 0,6).
La pression du vent correspondant à chaque classe de vitesse de vent — pour un vent de force 6 (13,8 m/s), la pression est de 120 N/m² ; pour un vent de force 7 (17,1 m/s), elle est de 180 N/m² ; pour un vent de force 8 (20,7 m/s), elle atteint 270 N/m². La pression de vent en condition de travail est généralement fixée à 250 N/m² (équivalant à un vent de force 7 à 8). En condition hors travail, elle est calculée sur la base de la vitesse maximale du vent centennale locale (pouvant atteindre 1 500 N/m² dans les régions côtières). Le calcul doit tenir compte de la répartition non uniforme de la charge de vent sur la hauteur de la tour (la pression du vent augmente de 2 % tous les 10 m de hauteur supplémentaire).
Test et vérification de la stabilité
La norme exige des tests de stabilité pour les grues à tour dans les cas suivants — lors de la qualification d'une nouvelle conception (validation de la stabilité théorique par des essais de charge), après une surélévation ou une rénovation de la grue (lorsque les modifications des paramètres structurels affectent la stabilité), après un tassement de fondation ou une inclinaison dépassant les valeurs admissibles (recalcul de la stabilité par un contrôle de l'état des fondations) et après un incident (vérification de stabilité suite à des vents violents ou à un impact). Les tests de stabilité utilisent des jauges de contrainte et des inclinomètres pour détecter les efforts et les déformations sur les zones critiques.
Les grues à tour Kelude sont soumises à une vérification de stabilité complète pour toutes les conditions de service conformément à l'ISO 12485:2016 — la phase de conception comprend un calcul de résistance au renversement par analyse par éléments finis, le prototype est validé par des essais de charge, et chaque grue est livrée avec un rapport de vérification de stabilité. Si l'utilisateur modifie la configuration de la grue en cours d'utilisation (allongement de la flèche, augmentation de la hauteur avec ancrages), une nouvelle vérification de stabilité doit être effectuée.
| Vérification Paramètre | condition de travail | condition hors travail | État de montage |
|---|---|---|---|
| Coefficient de sécurité | ≥1.5 | ≥1.25 | ≥1.4 |
| Pression du vent | 250N/m² | 50Valeur extrême annuelle | 120N/m² |
| Charge Coefficient | G0.9+L1.3+W1.0 | G0.9+W1.0 | G0.9+Dynamique1.2 |
| inclinaisondegré | 0.5° | 0.5° | 0.5° |
Questions fréquentes
Q : Quel est le coefficient de stabilité requis en condition de travail ?
A : En condition de travail (charge nominale + pression de vent de fonctionnement de 250 N/m² + inclinaison de la fondation de 0,5°), le coefficient de stabilité au renversement doit être ≥ 1,5. En condition hors travail (charge de vent extrême + ancrage), le coefficient de stabilité doit être ≥ 1,25. Pendant les opérations de montage et démontage, il doit être ≥ 1,4. Après un déchargement soudain, la stabilité au renversement vers l'arrière doit être ≥ 1,2.
Q : Comment calculer la charge de vent ?
A : Fw = C × q × A, où C est le coefficient de force aérodynamique (1,3 à 1,6 pour le mât de tour, 1,2 à 1,4 pour la flèche), q est la pression de vent (250 N/m² en condition de travail ; en condition hors travail, on prend la valeur extrême centennale), et A est la surface exposée au vent multipliée par un coefficient de remplissage de 0,4 à 0,6. La pression de vent augmente de 2 % par tranche de 10 m de hauteur.
Q : Comment déterminer l'axe de basculement ?
A : Pour une grue fixe, l'axe de basculement est la ligne centrale du mât de tour au niveau du bord de la fondation. Pour une grue sur rails, c'est la ligne de contact des galets de roulement sur le rail. Pour une grue ancrée, c'est la ligne centrale de la section transversale du mât au niveau de la fondation. Lors du calcul du rapport moment stabilisateur / moment de renversement, chaque composante est affectée de son coefficient respectif.
Q : Dans quels cas la stabilité doit-elle être recalculée ?
A : Après une augmentation de hauteur de la flèche ou une modification du contrepoids, en cas de tassement ou d'inclinaison de la fondation dépassant les limites, après un élargissement de l'espacement des ancrages, après l'ajout d'une flèche auxiliaire ou une rénovation, ou après exposition à des vents violents ou à un choc. Kelude propose un service de vérification de la stabilité pour ses clients.
