Élingage, levage et grues

Élingage, levage et grues

Introduction au module

Ce chapitre couvre l'ensemble des connaissances requises pour l'examen Sceau rouge en ferronnerie (charpente et ornemental) concernant le rigging, le levage et l'utilisation des grues. Vous devez maîtriser non seulement les calculs et les procédures, mais aussi les normes canadiennes qui régissent ces opérations. Ce module représente une portion significative de l'examen — environ 15 à 20 % des questions — et constitue un prérequis absolu pour la sécurité sur tout chantier de ferronnerie.

Principes fondamentaux du levage

La chaîne de levage

Toute opération de levage implique une chaîne de levage complète : le point d'ancrage (structure, crochet de grue), l'élingue (câble, chaîne, sangle), l'accessoire de levage (crochet, manille, anneau), et la charge elle-même. La défaillance d'un seul maillon de cette chaîne entraîne la défaillance totale de l'opération. Vous devez toujours vérifier chaque élément individuellement avant utilisation.

Les trois forces fondamentales

Toute charge suspendue est soumise à trois forces que vous devez calculer :

Facteur de charge (Load Factor)

Le facteur de charge est le multiplicateur qui s'applique au poids de la charge pour déterminer la tension réelle dans chaque brin d'une élingue, en fonction de l'angle d'élingage. Ce concept est fondamental et fera l'objet de questions à l'examen.

Calcul de la tension dans une élingue

La tension dans chaque brin d'une élingue à deux brins se calcule comme suit :

T = (Poids de la charge ÷ Nombre de brins) × Facteur de charge

Le facteur de charge dépend de l'angle horizontal entre le brin et la verticale :

Exemple de calcul : Une charge de 2 000 kg est levée avec une élingue à deux brins formant un angle de 60° entre les brins (donc 30° avec la verticale). La tension dans chaque brin est :

T = (2 000 kg ÷ 2) × 1,16 = 1 160 kg par brin

Règle d'or : Ne jamais dépasser un angle de 90° entre les brins (45° avec la verticale). Au-delà, le facteur de charge augmente de façon exponentielle et la stabilité de la charge devient critique.

Types d'élingues et leurs applications

Élingues en câble d'acier

Les élingues en câble d'acier sont les plus courantes en ferronnerie structurale. Elles sont fabriquées à partir de câbles toronnés (généralement 6 × 19 ou 6 × 37, soit 6 torons de 19 ou 37 fils chacun).

Avantages : résistance élevée, résistance à l'abrasion, résistance à la chaleur, capacité à supporter des charges dynamiques.

Inconvénients : faible flexibilité, risque de défaillance soudaine sans avertissement, nécessite des protections aux angles vifs.

Facteurs de configuration (mode de câblage) :

Attention : Le facteur de configuration s'applique à la charge nominale de l'élingue, pas au poids de la charge. Une élingue en berceau peut porter deux fois sa charge nominale en configuration verticale, mais seulement 0,75 fois en configuration gueule de loup.

Élingues en chaîne

Les élingues en chaîne (Grade 80 ou Grade 100) sont utilisées pour les charges abrasives, les températures élevées, et les charges avec des arêtes vives.

Caractéristiques :

Critères de rejet pour les chaînes (selon la norme CSA) :

Élingues en sangle (textiles)

Les élingues en sangle (polyester, nylon, polypropylène) sont légères, flexibles et ne rayent pas les surfaces finies.

Limitations importantes :

Code de couleurs (selon la norme CSA) : chaque couleur indique la capacité de charge de l'élingue.

Accessoires de levage

Manilles (Shackles)

Les manilles sont classées par type (droite ou cosse) et par capacité. La capacité est estampillée sur le corps de la manille. Les manilles en alliage d'acier forgé sont les seules acceptées pour le levage.

Règles d'utilisation :

Crochets

Les crochets de levage doivent être munis d'un verrou de sécurité (cran de sûreté) fonctionnel. Les critères de rejet incluent :

Anneaux et cosses

Les anneaux de levage (lifting lugs) sont soudés à la charge. La soudure doit être réalisée par un soudeur qualifié et inspectée selon les exigences de la norme CSA W59 (soudage en acier). L'angle de l'anneau par rapport à la direction de la charge doit être vérifié — un anneau conçu pour une charge verticale ne peut pas être chargé latéralement sans réduction de capacité.

Signaux de grue

Signaux manuels standardisés

Le Code canadien du travail et la norme CSA Z150 (Sécurité relative aux grues mobiles) exigent que tous les signaux de grue soient standardisés. Vous devez connaître parfaitement les signaux suivants :

Règle essentielle : Un seul signaleur à la fois. Le signaleur doit être clairement visible par l'opérateur de grue. Si le signaleur n'est plus visible, l'opérateur doit arrêter immédiatement.

Signaux radio

Les signaux radio doivent utiliser un vocabulaire standardisé : « Levez », « Descendez », « Arrêtez », « Avancez », « Reculez », « Tournez à droite », « Tournez à gauche ». Le signaleur doit identifier la charge par son nom avant de donner des commandes. En cas de perte de communication, l'opérateur arrête immédiatement tout mouvement.

Inspection et vérification

Inspection quotidienne

Avant chaque utilisation, vous devez inspecter :

Critère de rejet pour les câbles d'acier (selon la norme CSA) :

Inspection périodique

Une inspection complète par une personne compétente doit être effectuée au moins une fois par an (plus fréquemment pour les équipements soumis à des conditions sévères). Cette inspection inclut le démontage des accessoires, la vérification par magnétoscopie des crochets, et la vérification de la documentation.

Calculs de charge et capacité

Capacité nominale et facteur de sécurité

La capacité nominale (Working Load Limit — WLL) est la charge maximale qu'un équipement peut supporter dans des conditions normales d'utilisation. Le facteur de sécurité est le rapport entre la charge de rupture et la capacité nominale.

Calcul du poids des charges

Vous devez être capable de calculer le poids d'une charge à partir de ses dimensions et de la densité du matériau.

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

Exemple : Une poutre en acier de section HEA 300 (masse linéique de 88,3 kg/m) de 12 m de longueur pèse :

88,3 kg/m × 12 m = 1 059,6 kg

Centre de gravité

Le centre de gravité est le point où toute la masse de la charge est considérée comme concentrée. Pour un levage stable, le crochet de la grue doit être directement au-dessus du centre de gravité. Si la charge est déséquilibrée, elle basculera.

Méthode de calcul pour une charge composée :

Où Wi est le poids de chaque partie et Xi sa position sur l'axe.

Procédures de levage sécuritaires

Plan de levage

Avant tout levage, un plan de levage doit être établi. Ce plan doit inclure :

Règles de sécurité fondamentales

Levage de charges longues

Pour les charges longues (poutres, colonnes), utiliser un berceau (basket hitch) ou une configuration à deux élingues avec un écarteur (spreader bar) pour maintenir l'angle correct. L'écarteur réduit la compression horizontale sur la charge et maintient les brins verticaux.

Levage de charges avec des points d'ancrage multiples

Lorsque la charge a quatre points d'ancrage (ex. : une poutre avec quatre anneaux), la répartition de la charge n'est jamais parfaitement égale. En pratique, on considère que seulement trois points portent la charge (la charge se répartit sur trois points, le quatrième étant en porte-à-faux). Pour les calculs, utilisez la configuration la plus défavorable.

Grues : types et configurations

Grues mobiles

Les grues mobiles sont classées en plusieurs catégories :

Grue à tour

Les grues à tour sont utilisées pour les bâtiments de grande hauteur. Elles sont ancrées au sol ou à la structure. La capacité diminue avec la portée et la hauteur. Le diagramme de charge (load chart) de la grue à tour doit être consulté pour chaque configuration.

Diagrammes de charge (Load Charts)

Le diagramme de charge est le document le plus important pour l'opérateur de grue. Il indique la capacité maximale en fonction de :

Règle critique : La capacité indiquée au diagramme est la capacité nette (sans le poids des accessoires de levage). Vous devez soustraire le poids du crochet, des élingues et des accessoires de la capacité indiquée.

Normes canadiennes applicables

CSA Z150 — Sécurité relative aux grues mobiles

Cette norme est la référence principale pour l'utilisation des grues mobiles au Canada. Elle couvre :

CSA Z248 — Grues à tour

Cette norme spécifique aux grues à tour couvre la conception, l'installation, l'utilisation et l'inspection.

CSA B167 — Ponts roulants et portiques

Cette norme s'applique aux ponts roulants utilisés dans les ateliers et les usines de fabrication de charpentes métalliques.

CSA W59 — Soudage de l'acier

Cette norme couvre les exigences de soudage pour les attaches de levage soudées (anneaux, pattes de levage). Toute soudure sur un équipement de levage doit être conforme à cette norme.

Code canadien du travail — Règlement sur la sécurité

Les exigences générales de sécurité pour les chantiers de construction sous juridiction fédérale sont énoncées dans le Règlement canadien sur la santé et la sécurité au travail (RCSST), partie II.

Facteurs de réduction de capacité

Angle d'élingage

Comme vu précédemment, l'angle d'élingage augmente la tension dans les brins. C'est la cause la plus fréquente de défaillance d'élingues.

Température

Les élingues en câble d'acier perdent de leur résistance à haute température :

Les élingues en chaîne Grade 80 peuvent être utilisées jusqu'à 300 °C sans réduction, mais au-delà, la capacité doit être réduite.

Charges dynamiques

Les charges dynamiques (chocs, accélérations, décélérations) peuvent multiplier la force effective sur l'élingue par un facteur de 2 ou plus. Un levage brusque peut créer une force bien supérieure au poids statique de la charge. Toujours lever lentement et progressivement.

Arêtes vives

Une arête vive peut réduire la capacité d'une élingue en câble de 50 % ou plus. Utiliser des protecteurs d'arêtes ou des manchons de protection.

Pièges à éviter

Conseils pour l'examen

Résumé

Questions de pratique

Réponse : Facteur de charge à 45° de la verticale = 1,41. T = (3 500 ÷ 2) × 1,41 = 2 467,5 kg par brin.

Réponse : 5 000 × 2,00 = 10 000 kg.

Réponse : 97 × 9 = 873 kg.

Réponse : Non — le critère de rejet est une augmentation de plus de 15 %.

Réponse : 90 °C (certaines sangles spéciales jusqu'à 180 °C).

Ce chapitre vous fournit les connaissances essentielles pour réussir les questions sur le rigging, le levage et les grues à l'examen Sceau rouge. Révisez les tableaux, pratiquez les calculs, et mémorisez les critères de rejet. Bonne préparation !