Choisir et utiliser l'équipement de levage et de gréage

Introduction au gréage en chaudronnerie

Le gréage et le levage constituent une compétence fondamentale du métier de chaudronnier (boilermaker). Avant toute opération de levage, vous devez être en mesure de déterminer la charge totale, de sélectionner l'équipement approprié, d'inspecter les accessoires et de calculer les angles de travail. Ce chapitre couvre l'ensemble des connaissances requises pour l'examen Sceau rouge, incluant les normes canadiennes applicables, les calculs de charge, et les procédures sécuritaires.

La réglementation canadienne en matière de levage repose principalement sur le Code canadien du travail (Règlement canadien sur la santé et la sécurité au travail) pour les juridictions fédérales, et sur les normes CSA (Association canadienne de normalisation) pour les équipements et les pratiques. Les normes clés incluent la CSA Z150 (Code de sécurité sur les grues mobiles), la CSA B167 (Sécurité des ponts roulants et des monorails), et la CSA Z248 (Code de sécurité des grues à tour). Bien que ces normes soient volontaires, elles sont adoptées par référence dans la plupart des lois provinciales et territoriales.

Terminologie essentielle

Terme	Définition
Charge nominale	Charge maximale qu'un équipement peut lever en toute sécurité dans des conditions spécifiques
Charge de travail sécuritaire (CTS)	Charge maximale recommandée pour un accessoire de gréage, incluant un facteur de sécurité
Facteur de sécurité (FS)	Rapport entre la charge de rupture et la charge de travail sécuritaire
Angle inclus	Angle formé entre deux brins d'élingue au point d'accrochage
Angle horizontal	Angle entre le brin d'élingue et l'horizontale
Élingue	Accessoire flexible (câble d'acier, chaîne, sangle) reliant la charge au crochet
Manille	Accessoire de connexion en forme de U avec une broche
Crochet de levage	Dispositif de connexion fixé à la grue ou au palan
Épissure	Jonction réalisée en tressant les torons d'un câble
Bride de câble	Dispositif de fixation pour terminer un câble d'acier

Calcul de la charge totale

Poids de la charge

La première étape de tout levage consiste à déterminer le poids réel de la charge. Pour une pièce de chaudronnerie, cela implique de calculer le volume et de multiplier par la densité du matériau.

Formule de base : Poids (kg) = Volume (m³) × Densité (kg/m³)

Densités courantes :

Matériau	Densité (kg/m³)
Acier au carbone	7 850
Acier inoxydable	7 900 – 8 000
Aluminium	2 700
Cuivre	8 900
Laiton	8 500
Fonte	7 200
Béton	2 400

Exemple : Une plaque d'acier au carbone de 2 m × 1 m × 25 mm (0,025 m).

Volume = 2 × 1 × 0,025 = 0,05 m³

Poids = 0,05 × 7 850 = 392,5 kg

Facteurs de charge dynamique

Lors du levage, des forces dynamiques s'ajoutent au poids statique. Le facteur d'impact tient compte de l'accélération, du freinage et des à-coups. Pour les calculs d'examen, on utilise généralement un facteur de 1,25 pour les levages normaux et de 1,5 pour les levages avec risques de choc.

Charge de calcul = Poids statique × Facteur d'impact

Calcul du centre de gravité

Le centre de gravité (CG) est le point où toute la masse de la charge est considérée comme concentrée. Pour un levage stable, le crochet doit être directement au-dessus du CG. Si le CG est décalé, la charge s'inclinera.

Calcul du CG pour une charge composée :

CG = (Σ (Poidsᵢ × Distanceᵢ)) / Σ Poidsᵢ

Exemple : Une poutre de 3 m avec une masse de 600 kg uniformément répartie et un bloc de 200 kg fixé à 1 m de l'extrémité gauche.

CG = (600 × 1,5 + 200 × 1,0) / (600 + 200) = (900 + 200) / 800 = 1100 / 800 = 1,375 m de l'extrémité gauche.

Élingues et accessoires de gréage

Câbles d'acier

Les câbles d'acier sont constitués de torons enroulés autour d'une âme. La construction est désignée par deux nombres : le nombre de torons et le nombre de fils par toron. Par exemple, un câble 6 × 19 possède 6 torons de 19 fils chacun.

Types d'âmes :

Type d'âme	Caractéristiques
Âme en fibre (FC)	Flexible, moins résistante, ne supporte pas la chaleur
Âme en acier (IWRC)	Plus résistante, supporte la chaleur, résiste à l'écrasement

Facteur de sécurité pour câbles d'acier : 5 pour le levage général, 6 pour le levage de personnes.

Calcul de la charge de rupture : Charge de rupture (kg) = Diamètre² (mm) × Coefficient de construction

Pour un câble 6 × 19 avec âme en acier, le coefficient est d'environ 42,5 (en kg/mm²).

Exemple : Câble de 16 mm de diamètre, construction 6 × 19 IWRC.

Charge de rupture = 16² × 42,5 = 256 × 42,5 = 10 880 kg

CTS = 10 880 / 5 = 2 176 kg

Élingues en câble d'acier

Les élingues en câble d'acier sont fabriquées avec des épissures ou des manilles. Leur capacité dépend du diamètre, de la configuration et de l'angle d'utilisation.

Configurations d'élingues :

Configuration	Description	Facteur de capacité
Brin simple	Un seul câble vertical	1,0
Élingue en berceau (basket)	Câble passant sous la charge	2,0
Élingue étranglée (choke)	Câble enserrant la charge	0,75
Deux brins	Deux câbles verticaux	2,0

Élingues en chaîne

Les élingues en chaîne sont utilisées pour les charges abrasives, à haute température ou avec des arêtes vives. Elles sont conformes à la norme CSA G4 (Chaînes en acier). La chaîne de grade 80 (T) est la plus courante en chaudronnerie.

Capacité des chaînes grade 80 (CTS en kg) :

Diamètre de maillon (mm)	Brin simple	Deux brins (90°)	Deux brins (60°)	Étranglée
8	800	1 600	1 400	640
10	1 250	2 500	2 200	1 000
13	2 000	4 000	3 500	1 600
16	3 200	6 400	5 600	2 500
20	5 000	10 000	8 700	4 000

Élingues en sangle (textiles)

Les élingues en sangle sont légères, flexibles et ne rayent pas les surfaces. Elles sont conformes à la norme CSA Z259.15 (Élingues de levage en textile). Leur capacité est réduite en présence d'arêtes vives, de produits chimiques ou de températures extrêmes.

Températures maximales d'utilisation :

Matériau	Température maximale
Polyester	90 °C
Nylon	90 °C
Polypropylène	70 °C

Réduction de capacité avec arêtes vives :

Rayon de l'arête	Réduction
R ≥ 10 mm	Aucune
5 mm ≤ R < 10 mm	20 %
R < 5 mm	50 %

Calcul des angles et des tensions

Angle inclus et angle horizontal

L'angle entre les brins d'une élingue est critique. Plus l'angle augmente, plus la tension dans chaque brin augmente.

Formule de tension par brin :

T = (Poids × Facteur de sécurité) / (Nombre de brins × sin(θ))

Où θ est l'angle horizontal entre le brin et l'horizontale.

Facteurs de réduction selon l'angle inclus :

Angle inclus	Angle horizontal	Facteur par brin
0° (vertical)	90°	1,000
30°	75°	0,966
60°	60°	0,866
90°	45°	0,707
120°	30°	0,500
150°	15°	0,259
180°	0°	0,000

Règle pratique : L'angle inclus ne doit jamais dépasser 90° pour les élingues à deux brins. Au-delà de 120°, la tension devient excessive et le levage est dangereux.

Exemple : Une charge de 2 000 kg est levée avec une élingue à deux brins formant un angle inclus de 60°.

Tension par brin = 2 000 / (2 × sin(60°)) = 2 000 / (2 × 0,866) = 2 000 / 1,732 = 1 155 kg

La capacité de chaque brin doit être d'au moins 1 155 kg.

Effet de l'angle sur la capacité de l'élingue

La capacité d'une élingue est toujours donnée pour un usage vertical. Pour un usage en angle, on multiplie par le facteur approprié.

Capacité effective = Capacité verticale × Facteur d'angle

Exemple : Une élingue de capacité verticale 2 000 kg est utilisée à un angle horizontal de 45°.

Capacité effective = 2 000 × 0,707 = 1 414 kg

Manilles, crochets et anneaux

Manilles

Les manilles sont classées selon leur type (droites ou ovales) et leur capacité. La broche peut être vissée ou à goupille. La norme applicable est la CSA B354 pour les manilles de levage.

Types de manilles :

Type	Utilisation
Manille droite (anchor)	Connexion en ligne droite
Manille ovale (chain)	Connexion avec chaîne ou câble
Manille à vis	Usage général, serrage à la main
Manille à goupille	Démontage rapide, usage temporaire

Règle d'utilisation : La broche doit toujours être en place et vissée à fond. Ne jamais remplacer la broche par un boulon ordinaire.

Crochets

Les crochets de levage doivent être munis d'un verrou de sécurité (cran de sûreté) pour empêcher l'élingue de se détacher. Les crochets sont conformes à la norme CSA Z150 pour les grues mobiles.

Critères de rejet d'un crochet :

Déformation permanente (ouverture augmentée de plus de 15 %)

Fissures visibles

Usure excessive (plus de 10 % du diamètre)

Verrou de sécurité défectueux

Anneaux et plaques de levage

Les anneaux de levage (lifting lugs) sont soudés sur les pièces de chaudronnerie. Leur conception doit tenir compte de la direction de la charge. Un anneau conçu pour une charge verticale peut se rompre sous une charge latérale.

Inspection et critères de rejet

Inspection des câbles d'acier

L'inspection des câbles d'acier doit être effectuée avant chaque utilisation et périodiquement par une personne compétente. Les critères de rejet incluent :

Nombre de fils cassés sur une longueur de 6 diamètres :

Construction	Nombre de fils cassés
6 × 19	6
6 × 37	10
8 × 19	8

Autres critères de rejet :

Réduction de diamètre de plus de 7 % par rapport au diamètre nominal

Corrosion visible ou piqûres

Déformation (oiseau, boucle, écrasement)

Épissure défectueuse

Toron desserré ou rompu

Usure excessive (plus de 1/3 du diamètre des fils)

Inspection des élingues en chaîne

Les chaînes doivent être inspectées pour :

Allongement des maillons (plus de 5 % par rapport à la longueur d'origine)

Usure (plus de 10 % du diamètre du maillon)

Fissures ou criques

Déformation des maillons

Marques de chaleur ou de soudure

Inspection des élingues en sangle

Les sangles doivent être inspectées pour :

Coupures, déchirures ou abrasions

Coutures endommagées ou ouvertes

Brûlures ou dommages chimiques

Nœuds ou torsions

Étiquettes illisibles ou manquantes

Procédures de levage sécuritaires

Planification du levage

Avant tout levage, vous devez :

118.Déterminer le poids et le centre de gravité de la charge

119.Sélectionner l'équipement de gréage approprié

120.Vérifier la capacité de la grue ou du palan

121.Inspecter tous les accessoires

122.Établir un plan de communication (signaux manuels ou radio)

123.Dégager la zone de levage

124.Vérifier les conditions environnementales (vent, température)

Signaux manuels standardisés

Les signaux manuels pour les opérations de grue sont normalisés selon la norme CSA Z150. Les signaux essentiels incluent :

Signal	Signification
Bras tendu, pouce vers le haut	Lever
Bras tendu, pouce vers le bas	Descendre
Bras tendu à l'horizontale, main ouverte	Arrêt
Poings fermés croisés devant la poitrine	Arrêt d'urgence
Bras plié, main ouverte vers le bas	Descendre lentement
Bras plié, main ouverte vers le haut	Lever lentement

Vérification avant levage

Procédure de levage d'essai :

130.Lever la charge de 150 mm (6 pouces) au-dessus du sol

131.Vérifier l'équilibre et la stabilité

132.Vérifier que les élingues sont correctement positionnées

133.Vérifier que la charge est bien sécurisée

134.Si tout est correct, poursuivre le levage

Règles de sécurité fondamentales

Ne jamais se tenir sous une charge suspendue

Ne jamais laisser une charge suspendue sans surveillance

Ne jamais dépasser la capacité nominale de l'équipement

Ne jamais utiliser d'équipement endommagé ou défectueux

Toujours utiliser des gants de protection lors de la manipulation des câbles

Toujours utiliser un câble guide (tag line) pour contrôler la rotation de la charge

Normes canadiennes applicables

CSA Z150 — Code de sécurité sur les grues mobiles

Cette norme couvre la conception, l'inspection, l'entretien et l'exploitation des grues mobiles. Les exigences clés incluent :

Inspection quotidienne par l'opérateur

Inspection périodique par une personne compétente

Essais de charge après réparation majeure

Limitation de la charge en fonction de la portée et de la configuration

CSA B167 — Sécurité des ponts roulants et des monorails

Cette norme s'applique aux ponts roulants utilisés dans les ateliers de chaudronnerie. Elle couvre :

Les exigences de conception et de fabrication

Les dispositifs de sécurité (fins de course, limiteurs de charge)

Les inspections périodiques

Les essais de charge

CSA Z248 — Code de sécurité des grues à tour

Applicable aux grues à tour utilisées sur les grands chantiers. Les exigences incluent :

Les fondations et les ancrages

Les procédures de montage et de démontage

Les limites de charge en fonction du moment de renversement

Règlement canadien sur la santé et la sécurité au travail

Le Règlement canadien sur la santé et la sécurité au travail (DORS/86-304) s'applique aux employeurs sous juridiction fédérale. Les articles pertinents incluent :

Article 14.1 : Inspection des équipements de levage avant utilisation

Article 14.2 : Marquage de la capacité nominale

Article 14.3 : Interdiction d'utiliser un équipement défectueux

Article 14.4 : Formation des travailleurs

Calculs avancés pour le gréage

Calcul de la capacité d'une élingue à plusieurs brins

Pour une élingue à quatre brins, la capacité n'est pas simplement le quadruple de la capacité d'un brin. En pratique, on considère que seulement trois brins supportent la charge en raison des irrégularités de répartition.

Capacité pratique d'une élingue à 4 brins = Capacité d'un brin × 3 × Facteur d'angle

Calcul du moment de renversement

Pour une grue mobile, le moment de renversement est le produit de la charge par la distance horizontale entre le centre de rotation et la ligne d'action de la charge.

Moment de renversement = Charge × Portée

Le moment stabilisateur est le produit du poids de la grue par la distance entre le centre de gravité de la grue et le point de basculement. La stabilité est assurée lorsque le moment stabilisateur est supérieur au moment de renversement.

Calcul de la flèche d'un câble

La flèche (sag) d'un câble sous tension est importante pour déterminer la hauteur réelle du crochet.

Formule approximative : Flèche (m) = (Poids du câble par mètre × Portée²) / (8 × Tension)

Pièges à éviter

181.Confondre angle inclus et angle horizontal : L'angle inclus est l'angle entre les deux brins ; l'angle horizontal est l'angle entre un brin et l'horizontale. La somme des deux angles horizontaux est égale à l'angle inclus.

182.Oublier le facteur de sécurité : La capacité nominale d'une élingue inclut déjà le facteur de sécurité. Ne multipliez pas la capacité par le facteur de sécurité — utilisez la capacité telle qu'indiquée.

183.Négliger le poids des accessoires : Le poids des manilles, crochets et élingues doit être inclus dans le poids total de la charge.

184.Utiliser une élingue étranglée sans réduction : La configuration étranglée réduit la capacité de 25 % (facteur 0,75).

185.Ignorer l'effet des arêtes vives : Les arêtes vives peuvent réduire la capacité d'une élingue en sangle de 50 %.

186.Confondre les unités : Vérifiez toujours si les capacités sont données en livres ou en kilogrammes. Le Sceau rouge utilise le système métrique.

187.Oublier l'inspection avant utilisation : L'inspection n'est pas optionnelle — elle est obligatoire avant chaque utilisation.

188.Ne pas vérifier le centre de gravité : Un levage avec un CG décalé peut provoquer le basculement de la charge.

189.Utiliser un crochet sans verrou de sécurité : C'est une infraction aux normes CSA et une cause fréquente d'accidents.

190.Dépasser l'angle inclus de 120° : Au-delà de 120°, la tension dans les brins devient excessive et le levage est dangereux.

Résumé

La charge totale comprend le poids de la charge, des accessoires et le facteur d'impact.

Le centre de gravité doit être aligné verticalement avec le crochet pour un levage stable.

Les câbles d'acier sont classés par construction (nombre de torons × nombre de fils) et par type d'âme.

Les élingues en chaîne grade 80 sont utilisées pour les charges abrasives et à haute température.

Les élingues en sangle sont limitées à 90 °C et doivent être protégées des arêtes vives.

La tension dans chaque brin augmente avec l'angle inclus : T = Poids / (N × sin(θ)).

L'angle inclus ne doit jamais dépasser 90° en pratique et 120° en absolu.

Les manilles doivent avoir leur broche vissée à fond ; ne jamais remplacer par un boulon ordinaire.

Les crochets doivent être munis d'un verrou de sécurité et rejetés si l'ouverture est déformée de plus de 15 %.

L'inspection des câbles inclut le comptage des fils cassés sur une longueur de 6 diamètres.

Les normes clés sont la CSA Z150 (grues mobiles), la CSA B167 (ponts roulants) et la CSA Z248 (grues à tour).

Les signaux manuels doivent être conformes à la CSA Z150.

Le levage d'essai à 150 mm est obligatoire avant tout levage complet.

Ne jamais se tenir sous une charge suspendue et toujours utiliser un câble guide.

Conseils pour l'examen

Mémorisez les densités des matériaux courants (acier : 7 850 kg/m³).

Maîtrisez le tableau des facteurs d'angle (0,866 pour 60°, 0,707 pour 90°, 0,500 pour 120°).

Entraînez-vous à calculer la tension dans les brins avec différents angles.

Connaissez les critères de rejet pour chaque type d'élingue.

Révisez les signaux manuels standardisés.

Comprenez la différence entre charge nominale, charge de rupture et charge de travail sécuritaire.

La maîtrise du gréage est essentielle pour la sécurité et la réussite de l'examen Sceau rouge. Les questions sur ce sujet représentent une proportion significative de l'examen, et les calculs d'angles et de capacités sont fréquemment testés. Entraînez-vous avec des exercices variés jusqu'à ce que les formules et les facteurs soient parfaitement intégrés.

Choisir et utiliser l'équipement de levage et de gréage