Norme ISO 8686-4:2005 : combinaisons de charges pour grues

Classification des charges et valeurs caractéristiques

Les charges permanentes G (poids mort, équipements fixes, rail), les charges variables Q (charge suspendue, vent, neige, chocs, température) et les charges accidentelles A (séisme, collision) sont distinctement catégorisées. La pression de vent de fonctionnement est de 250 N/m², tandis que la pression de vent hors service correspond à une valeur extrême de période de retour de 50 ans. Le coefficient de charge dynamique varie de 1,1 à 1,3, tout comme le coefficient de choc en déplacement. Spécificités des grues à portique : charge de dévers des stabilisateurs (différence de hauteur ≤ S/1000), force de coincement au rail (10 % de la charge par galet) et force horizontale due à l'inclinaison de la charge suspendue (5 % à 10 % de la charge suspendue).

Méthode de combinaison des charges

La combinaison de base en service s'exprime par γG×G + γQ×Q + ψW (γG = 1,2, γQ = 1,5, ψ = 0,6 à 0,7). Hors service, la combinaison devient G + Wmax (γG = 1,0, γW = 1,0). En phase de montage, on applique G + Q×1,3, et en situation accidentelle G + A + ψQ (ψ = 0,5). Pour chaque combinaison, la contrainte calculée σd doit satisfaire σd ≤ fd/γM (coefficient γM = 1,0 à 1,1 pour l'acier, γM = 1,15 à 1,25 pour les cordons de soudure). La structure du portique est vérifiée en stabilité générale, tandis que les stabilisateurs font l'objet d'une vérification en stabilité locale.

Contrôle des fondations et du rail

Le tassement des fondations est mesuré tous les six mois (tassement annuel ≤ 5 mm, tassement différentiel ≤ 1/1000). Le rail fait l'objet d'une inspection mensuelle (usure ≤ 5 mm, portée ± 5 mm, jeu de raccord 1 à 2 mm). Le couple des boulons est vérifié lors de l'inspection mensuelle. La mise à la terre est contrôlée tous les six mois avec une résistance ≤ 4 Ω.

La conception structurelle d'une grue à portique repose sur la détermination précise des charges agissant dans chaque condition de service et sur une combinaison de charges judicieuse. La charge permanente G comprend le poids propre de la poutre principale (déterminé par le calcul du poids propre de la structure — masse volumique de l'acier : 7 850 kg/m³, multipliée par la section transversale et la longueur de chaque élément, puis cumulée), le poids propre du chariot et du mécanisme de levage (poids réel fourni par le fabricant), le poids propre du rail et de ses accessoires (calculé selon le poids unitaire du type de rail multiplié par la longueur) ainsi que le poids propre de la passerelle, de la plateforme et de l'équipement électrique. Lors du calcul des efforts internes, le coefficient partiel de sécurité γG pour les charges permanentes est pris égal à 1,2 (lorsque l'effet de la charge est défavorable à la structure — cas d'augmentation d'effet tels que le moment de flexion à mi-portée de la poutre principale ou l'effort de compression dans les stabilisateurs) ou à 1,0 (lorsque l'effet de la charge est favorable à la structure — cas de réduction d'effet tels que la stabilité au renversement ou les réactions d'ancrage).

Le calcul de la charge de vent, qui fait partie des charges variables Q, nécessite la prise en compte de plusieurs facteurs. La valeur caractéristique de la pression du vent en condition de travail est fixée à 250 N/m² (correspondant à une vitesse de vent d'environ 20 m/s, soit un vent de force 7 à 8). En condition hors travail, la pression du vent correspond à la valeur associée à la vitesse extrême du vent centennale locale (pouvant atteindre 1 500 N/m² dans les zones côtières, et se situant généralement entre 500 et 800 N/m² dans les zones intérieures). Le coefficient de force aérodynamique C dans la formule de calcul de la charge de vent Fw = C × q × A est déterminé selon la forme de la section transversale de l'élément — pour une poutre caisson (section rectangulaire), il est compris entre 1,3 et 1,6 ; pour une structure en treillis tubulaire (tubes ronds), entre 0,7 et 1,0 ; pour les stabilisateurs (section en I ou caisson), entre 1,0 et 1,3. La surface exposée au vent A est calculée comme la surface projetée du contour réel de l'élément, multipliée par un coefficient de remplissage de 0,4 à 0,6 (tenant compte des vides dans les structures de type treillis ou à claire-voie). La répartition de la pression du vent n'est pas uniforme sur la hauteur — elle augmente de 2 % par tranche de 10 m d'élévation au-dessus du sol.

Questions fréquentes