Installation, montage et démontage des grues

Introduction au chapitre

L'installation, le montage et le démontage d'une grue mobile constituent la phase la plus critique du cycle de travail. Plus de 60 % des incidents mortels en grue mobile surviennent pendant ces opérations, selon les données de l'Association canadienne de normalisation. Ce chapitre couvre les principes fondamentaux, les procédures sécuritaires, les calculs de stabilité et les exigences réglementaires que tout candidat à l'examen Sceau rouge doit maîtriser.

1. Principes fondamentaux de la stabilité

1.1 Centre de gravité et stabilité

La stabilité d'une grue repose sur l'équilibre entre le moment de renversement (charge + flèche) et le moment stabilisateur (poids de la grue + contre-poids). Le centre de gravité combiné (grue + charge) doit toujours demeurer à l'intérieur du polygone de sustentation.

Le polygone de sustentation est la surface délimitée par les points d'appui de la grue. Pour une grue sur chenilles, il s'agit du rectangle formé par les chenilles. Pour une grue sur pneus avec stabilisateurs déployés, c'est le rectangle formé par les quatre stabilisateurs.

Formule fondamentale du moment de renversement :

Moment de renversement (MR) = Poids de la charge (P) × Distance horizontale (D)

Moment stabilisateur (MS) = Poids de la grue (G) × Distance du centre de gravité au point de basculement (d)

La condition de stabilité exige que : MS ≥ 1,5 × MR (facteur de sécurité minimal de 1,5 pour les grues mobiles selon la norme CSA Z150).

1.2 Facteurs affectant la stabilité

Facteur	Effet sur la stabilité	Considération
Vent	Augmente le moment de renversement	Réduire la charge selon le tableau de charge
Sol non compacté	Affaissement des stabilisateurs	Utiliser des plaques de répartition
Pente	Déplace le centre de gravité	Niveler la grue à ±1 %
Force centrifuge	Augmente la charge dynamique	Réduire la vitesse de rotation
Charge dynamique (soulèvement)	Augmentation de 10-25 % de la charge	Facteur d'impact selon la norme CSA Z150
Température	Affecte la viscosité hydraulique	Temps de stabilisation des vérins

1.3 Calcul de la pression au sol

La pression exercée par les stabilisateurs sur le sol doit être calculée pour éviter l'affaissement :

Pression (kPa) = Charge sur stabilisateur (kN) ÷ Surface de la plaque (m²)

Exemple : Une grue exerce 180 kN sur un stabilisateur. La plaque mesure 0,6 m × 0,6 m.

Surface = 0,6 × 0,6 = 0,36 m²

Pression = 180 ÷ 0,36 = 500 kPa

Si la capacité portante du sol est de 300 kPa, il faut une plaque plus grande :

Surface requise = 180 ÷ 300 = 0,6 m²

Dimensions minimales = √0,6 = 0,775 m × 0,775 m

Règle pratique : La capacité portante typique des sols est de 100-200 kPa pour un sol argileux, 300-500 kPa pour un sol graveleux compacté, et 1000+ kPa pour le béton.

2. Préparation du site d'installation

2.1 Évaluation du sol et de la zone de travail

Avant toute installation, l'opérateur doit effectuer une évaluation du site conformément à la norme CSA Z150-16, article 4.3. Cette évaluation comprend :

27.Inspection visuelle du sol pour détecter les zones molles, les remblais récents, les cavités

28.Vérification des services souterrains (conduites de gaz, câbles électriques, aqueducs) — contacter les autorités locales

29.Évaluation de la pente — la grue doit être nivelée à moins de 1 % (1 cm par mètre)

30.Identification des obstacles aériens — lignes électriques, structures, arbres

31.Vérification de l'espace de manœuvre — la zone de rotation de la flèche doit être dégagée

Distance minimale des lignes électriques (Code canadien de l'électricité, Chapitre V, règle 8-200) :

Tension de la ligne	Distance minimale
0 à 750 V	3 m
750 V à 75 kV	4,5 m
75 kV à 250 kV	6 m
250 kV et plus	6 m + 10 mm par kV au-dessus de 250 kV

2.2 Plaques de répartition et matelas

Les plaques de répartition (outrigger pads) doivent être utilisées systématiquement sous les stabilisateurs lorsque le sol n'est pas du béton armé. Les exigences :

Surface minimale : calculée selon la pression au sol (voir section 1.3)

Épaisseur minimale : 50 mm d'acier ou 200 mm de bois franc traité

Positionnement : centrées sous le vérin, à plat, sans espace

Superficie : les plaques doivent être suffisamment grandes pour que le vérin soit entièrement supporté

Matelas de stabilisation : Pour les sols très mous, utiliser des matelas en bois (généralement 1,2 m × 1,2 m × 100 mm) empilés en croix pour répartir la charge sur une plus grande surface.

2.3 Nivellement de la grue

Le nivellement s'effectue à l'aide des vérins de stabilisation et d'un niveau à bulle ou d'un inclinomètre numérique. La tolérance maximale est de 1 % (1 cm/m) dans toutes les directions.

Procédure de nivellement :

44.Déployer les stabilisateurs à leur portée maximale

45.Étendre les vérins jusqu'à ce que les roues ne touchent plus le sol (dégagement de 25-50 mm)

46.Vérifier le niveau longitudinal et transversal

47.Ajuster les vérins individuellement

48.Re-vérifier après la mise en place des contre-poids

3. Montage de la flèche

3.1 Types de flèches et leurs caractéristiques

Type de flèche	Avantages	Inconvénients	Applications typiques
Flèche télescopique	Montage rapide, pas de pièces détachées	Portée limitée	Chantiers urbains, levage général
Flèche à treillis	Grande portée, légère	Montage long, pièces multiples	Grands chantiers, éoliennes
Flèche à treillis avec volée	Portée maximale	Stabilité réduite, montage complexe	Travaux en hauteur
Flèche à renvoi (jib)	Extension de portée	Réduction de capacité	Pose de vitres, climatisation

3.2 Procédure de montage de la flèche à treillis

Le montage d'une flèche à treillis suit une séquence précise :

54.Positionnement de la grue sur une surface plane, stabilisateurs déployés

55.Installation des contre-poids selon le tableau de montage (généralement 50-100 % du contre-poids total)

56.Assemblage des sections de flèche au sol, sur des chevalets (horses)

57.Alignement des goupilles — les goupilles doivent être insérées sans force excessive

58.Installation des câbles de levage — le câble doit être passé dans les poulies selon le schéma du fabricant

59.Vérification des connexions électriques pour les limiteurs de charge et d'angle

60.Érection de la flèche à l'aide du mât de montage (gin pole) ou du vérin de levage

61.Installation des haubans (pendants) — longueur correcte selon le tableau

62.Vérification finale — angle de flèche, tension des câbles, alignement

Point critique : Les goupilles de liaison doivent être de type à ressort (spring pins) ou à goupille fendue (cotter pins), jamais remplacées par des boulons ordinaires.

3.3 Montage de la flèche télescopique

La flèche télescopique se monte généralement en position horizontale ou légèrement inclinée :

66.Vérifier le niveau de la grue avant toute extension

67.Déployer la flèche à l'angle minimal recommandé (généralement 0-5°)

68.Étendre les sections une à une, en vérifiant l'alignement

69.Vérifier les limiteurs — le limiteur de charge doit être calibré après chaque changement de configuration

70.Tester le fonctionnement — montée/descente, rotation, extension à vide

Règle d'or : Ne jamais étendre la flèche télescopique avec une charge suspendue si le tableau de charge l'interdit. Certaines configurations permettent l'extension avec charge réduite (téléscopie sous charge), mais uniquement selon les spécifications du fabricant.

4. Contre-poids et équilibrage

4.1 Types de contre-poids

Type	Masse typique	Avantages	Inconvénients
Contre-poids en acier (plaques)	2-10 t par plaque	Durable, précis	Lourd à manipuler
Contre-poids en béton	3-15 t par bloc	Moins coûteux	Encombrant
Contre-poids hydrauliques (relevables)	Intégrés	Pas de manipulation	Masse limitée
Contre-poids à déplacement (trailer)	10-30 t	Grande capacité	Nécessite une remorque

4.2 Installation des contre-poids

La procédure d'installation des contre-poids :

77.Consulter le tableau de montage du fabricant pour déterminer le nombre et la position des contre-poids

78.Installer les contre-poids dans l'ordre spécifié (généralement de l'intérieur vers l'extérieur)

79.Vérifier le verrouillage — chaque contre-poids doit être verrouillé mécaniquement

80.Ne jamais dépasser la capacité de contre-poids spécifiée

81.Documenter la configuration installée

Erreur fréquente : Installer plus de contre-poids que nécessaire pour améliorer la stabilité. Cela peut en réalité réduire la stabilité en augmentant le moment de renversement côté flèche (le contre-poids supplémentaire augmente le poids total et peut dépasser la capacité structurelle de la couronne d'orientation).

4.3 Calcul du contre-poids nécessaire

Le contre-poids nécessaire dépend de la configuration de la flèche et de la charge maximale prévue :

Contre-poids requis (C) = (MR - MS_sans_contrepoids) ÷ Distance_contrepoids

Où :

MR = Moment de renversement maximal prévu (charge × portée)

MS_sans_contrepoids = Moment stabilisateur de la grue sans contre-poids

Distance_contrepoids = Distance du centre de gravité des contre-poids au point de basculement

Exemple : Une grue a un moment de renversement maximal de 1200 kN·m. Le moment stabilisateur sans contre-poids est de 600 kN·m. Les contre-poids sont situés à 4 m du point de basculement.

C = (1200 - 600) ÷ 4 = 150 kN = 15 tonnes

5. Démontage de la grue

5.1 Procédure générale de démontage

Le démontage suit l'ordre inverse du montage, mais avec des précautions supplémentaires :

95.Retirer la charge et positionner la flèche à l'angle de démontage recommandé

96.Déposer la flèche sur des chevalets si nécessaire

97.Retirer les contre-poids dans l'ordre inverse de l'installation

98.Rétracter les stabilisateurs uniquement après avoir abaissé la flèche

99.Inspecter les composants pour détecter l'usure ou les dommages

100.Sécuriser les pièces détachées pour le transport

5.2 Démontage de la flèche à treillis

Points critiques lors du démontage d'une flèche à treillis :

Abaisser la flèche à l'angle minimal (généralement 0-5°) avant de retirer les haubans

Utiliser des chevalets pour supporter les sections de flèche

Retirer les goupilles dans l'ordre inverse du montage

Marquer les sections pour faciliter le remontage

Vérifier l'état des câbles — les câbles doivent être enroulés sur des tambours, jamais pliés

5.3 Transport des composants

Composant	Méthode de transport	Exigences
Sections de flèche	Camion plateau	Arrimage à 4 points minimum
Contre-poids	Camion plateau ou remorque	Arrimage, vérification du poids
Câbles	Tambours de câble	Protection contre l'humidité
Goupilles et accessoires	Caisses ou conteneurs	Inventaire, protection contre la corrosion
Stabilisateurs	Fixés à la grue	Vérins rétractés, verrouillage mécanique

Réglementation transport : Le transport des composants de grue est soumis au Règlement sur les transports de marchandises dangereuses si les charges dépassent les limites réglementaires. Les charges surdimensionnées nécessitent des permis spéciaux.

6. Vérifications avant utilisation

6.1 Inspection pré-montage

Avant le montage, l'opérateur doit inspecter :

114.Structure — fissures, déformations, corrosion sur les sections de flèche

115.Goupilles et axes — usure, déformation, présence de goupilles de sécurité

116.Câbles — brins cassés, corrosion, déformation, réduction de diamètre

117.Poulies — usure des gorges, roulement libre

118.Vérins hydrauliques — fuites, tiges endommagées

119.Limiteurs — fonctionnement correct, scellés intacts

6.2 Test de fonctionnement après montage

Après le montage complet, effectuer les tests suivants :

122.Test de levage à vide — montée/descente du crochet sur toute la course

123.Test de rotation — rotation complète à gauche et à droite

124.Test de variation de portée — montée/descente de la flèche

125.Test des limiteurs — vérifier le déclenchement du limiteur de charge et d'angle

126.Test d'urgence — arrêt d'urgence, descente de secours

Exigence CSA Z150-16, article 5.2 : Toute grue doit subir une inspection et un test fonctionnel après chaque montage, avant sa mise en service.

6.3 Vérification du câble de levage

Le câble de levage doit être vérifié selon les critères suivants :

Défaut	Critère de rejet
Brins cassés	6 brins cassés sur une longueur de 6 diamètres, ou 3 brins cassés dans un toron
Réduction de diamètre	Plus de 7,5 % de réduction par rapport au diamètre nominal
Corrosion	Corrosion visible avec piqûres
Déformation	Nœuds, boucles, écrasement, allongement
Échauffement	Décoloration due à la chaleur

7. Conditions environnementales et facteurs humains

7.1 Vent et conditions météorologiques

La norme CSA Z150-16, article 4.4.2, exige l'arrêt des travaux lorsque :

La vitesse du vent dépasse 32 km/h (20 mph) pour les opérations normales

La vitesse du vent dépasse 20 km/h pour les charges de grande surface (panneaux, conteneurs)

La vitesse du vent dépasse la limite spécifiée par le fabricant pour la configuration utilisée

Calcul de la surface de prise au vent : La charge effective au vent (F) = 0,5 × ρ × V² × A × Cd

Où :

ρ = densité de l'air (1,225 kg/m³)

V = vitesse du vent (m/s)

A = surface projetée (m²)

Cd = coefficient de traînée (0,8-1,2 selon la forme)

Règle pratique : Une charge de 2 m × 6 m (12 m²) exposée à un vent de 40 km/h subit une force d'environ 1,1 kN, ce qui peut représenter 5-10 % de la capacité de la grue.

7.2 Température et conditions de gel

Températures extrêmes basses : les vérins hydrauliques peuvent geler, les câbles deviennent plus fragiles

Sol gelé : peut sembler stable mais se dégèle sous les stabilisateurs

Vent froid : augmente le risque de fatigue de l'opérateur

Précipitations : la glace sur la flèche augmente le poids et la prise au vent

7.3 Facteurs humains

Le facteur de charge humaine (human factor) est responsable de plus de 80 % des incidents. Les principaux facteurs :

151.Fatigue — les opérations de montage sont physiquement exigeantes

152.Pression de production — ne jamais compromettre la sécurité pour gagner du temps

153.Communication — utiliser un signaleur qualifié, des radios bidirectionnelles

154.Compétence — le montage doit être supervisé par une personne qualifiée

155.Vérification indépendante — une seconde paire d'yeux pour vérifier les connexions critiques

8. Exigences réglementaires et normatives

8.1 Normes canadiennes applicables

Norme	Titre	Contenu principal
CSA Z150-16	Sécurité des grues mobiles	Exigences de conception, d'exploitation et d'entretien
CSA Z248-17	Grues à tour	Règles pour les grues à tour (si applicable)
CSA B149.1	Code canadien du gaz naturel et du propane	Si la grue fonctionne au propane
Code canadien de l'électricité, Chapitre V	Sécurité électrique	Distances des lignes électriques
Règlement sur la santé et la sécurité au travail (Partie II du Code canadien du travail)	Exigences générales	Obligations de l'employeur et de l'employé

8.2 Obligations de l'opérateur selon la CSA Z150-16

L'opérateur doit :

161.Vérifier les certificats d'inspection et d'entretien de la grue

162.Effectuer une inspection quotidienne avant utilisation

163.Consulter le manuel du fabricant pour les procédures de montage

164.Ne jamais dépasser la capacité nominale indiquée sur la plaque signalétique

165.Signaler tout défaut à son superviseur immédiatement

166.Refuser d'opérer si les conditions de sécurité ne sont pas réunies

8.3 Documentation requise

Document	Contenu	Conservation
Manuel du fabricant	Procédures de montage, tableaux de charge	À bord de la grue
Registre d'inspection	Inspections quotidiennes, hebdomadaires, annuelles	3 ans minimum
Certificat d'inspection annuelle	Inspection par un inspecteur qualifié	Affiché dans la cabine
Plan de levage	Pour les levages critiques	Sur le site
Permis de travail	Autorisation d'opérer	Sur le site

9. Procédures d'urgence

9.1 Défaillance hydraulique pendant le montage

En cas de défaillance hydraulique pendant le montage :

172.Ne pas tenter de réparer sous charge

173.Abaisser la charge à l'aide du système de descente de secours

174.Sécuriser la flèche avec des supports mécaniques

175.Évacuer la zone sous la charge

176.Contacter le superviseur et le service d'entretien

9.2 Renversement imminent

Si la grue commence à basculer :

179.Abaisser la charge immédiatement si possible

180.Réduire la portée (rentrer la flèche)

181.Évacuer la zone — ne pas tenter de sauver la grue

182.Couper le moteur et activer le frein de rotation

183.Appeler les secours si des blessés sont à déplorer

9.3 Contact avec une ligne électrique

En cas de contact avec une ligne électrique :

186.Rester dans la cabine — ne pas descendre

187.Éloigner la flèche de la ligne si possible

188.Alerter les autorités — couper le courant

189.Ne descendre qu'après confirmation de la coupure de courant

190.Si la cabine est en feu : sauter loin de la grue, les pieds joints, en évitant tout contact simultané avec la grue et le sol

10. Tableaux de charge et configurations

10.1 Comprendre le tableau de charge

Le tableau de charge (load chart) indique la capacité maximale pour chaque configuration. Les éléments à vérifier :

194.Longueur de flèche — chaque section ajoutée modifie la capacité

195.Angle de flèche — la capacité augmente avec l'angle

196.Portée — distance horizontale du centre de rotation au crochet

197.Contre-poids — la capacité dépend du contre-poids installé

198.Stabilisateurs — déployés ou rétractés

199.Volée — installée ou non

10.2 Exemple de tableau de charge simplifié

Grue de 50 t, stabilisateurs déployés, contre-poids complet :

Portée (m)	Flèche 10 m	Flèche 20 m	Flèche 30 m
3	50,0 t	35,0 t	25,0 t
5	35,0 t	28,0 t	20,0 t
8	22,0 t	20,0 t	15,0 t
10	16,0 t	15,0 t	12,0 t
15	—	8,0 t	7,0 t
20	—	4,0 t	4,0 t

Interpolation : Pour une portée de 7 m avec flèche de 20 m, la capacité est entre 28 t (à 5 m) et 20 t (à 8 m). Interpolation linéaire : 28 - [(7-5)/(8-5)] × (28-20) = 28 - 5,33 = 22,67 t.

10.3 Facteurs de réduction de capacité

Condition	Facteur de réduction
Vent > 20 km/h (charge de grande surface)	20-30 %
Vent > 32 km/h	Arrêt des travaux
Sol non nivelé (> 1 %)	Interdit
Stabilisateurs partiellement déployés	Selon tableau du fabricant
Température > 40 °C	Réduction de 10 %
Charge avec vent latéral	Réduction selon la surface

11. Communication et signalisation

11.1 Signaux manuels standard

Les signaux manuels doivent suivre la norme CSA Z150-16, annexe B :

Signal	Description
Lever la charge	Avant-bras vertical, index pointé vers le haut, mouvement circulaire
Descendre la charge	Avant-bras vertical, index pointé vers le bas, mouvement circulaire
Rotation	Bras horizontal, index pointé dans la direction de rotation
Avancer	Bras plié, paume vers le haut, mouvement vers le corps
Arrêt	Bras horizontal, paume vers le bas, mouvement brusque
Arrêt d'urgence	Les deux bras croisés au-dessus de la tête

11.2 Communication radio

Utiliser des radios bidirectionnelles avec canal dédié

Confirmer chaque commande par répétition

Utiliser un langage clair et standardisé

En cas de doute, arrêter l'opération

Résumé

Le montage, l'installation et le démontage d'une grue mobile exigent une maîtrise technique rigoureuse et le respect strict des normes canadiennes. Les points essentiels à retenir :

217.La stabilité repose sur l'équilibre des moments — le facteur de sécurité minimal est de 1,5 selon la CSA Z150-16

218.Le nivellement doit être inférieur à 1 % dans toutes les directions

219.Les plaques de répartition sont obligatoires sur sol non bétonné — calculer la pression au sol

220.Les contre-poids doivent être installés selon le tableau du fabricant — ne jamais dépasser la spécification

221.Le montage de la flèche suit une séquence précise — les goupilles ne doivent jamais être forcées

222.Les vérifications post-montage sont obligatoires — inspection et test fonctionnel avant mise en service

223.Le vent limite les opérations — 32 km/h maximum, 20 km/h pour les charges de grande surface

224.Les distances électriques minimales sont définies par le Code canadien de l'électricité, Chapitre V, règle 8-200

225.La documentation doit être complète et à jour — manuel, registres, certificats

226.La communication est essentielle — signaux standardisés, radios, signaleur qualifié

Pièges à éviter

228.Confondre moment de renversement et moment stabilisateur — le moment de renversement est le produit de la charge par sa distance horizontale, pas verticale.

229.Oublier le facteur d'impact — lors du soulèvement, la charge dynamique peut être 10-25 % supérieure à la charge statique.

230.Négliger la capacité portante du sol — un sol apparemment stable peut s'affaisser sous les stabilisateurs. Toujours calculer la pression au sol.

231.Installer trop de contre-poids — cela peut endommager la couronne d'orientation et réduire la stabilité dans certaines configurations.

232.Utiliser des boulons ordinaires pour remplacer les goupilles de flèche — c'est interdit et dangereux.

233.Oublier de vérifier les limiteurs après le montage — les limiteurs doivent être calibrés pour chaque configuration.

234.Démonter la flèche sans chevalets — la flèche peut se déformer sous son propre poids.

235.Ignorer les conditions de vent — la vitesse du vent doit être mesurée à la hauteur de la flèche, pas au sol.

236.Ne pas vérifier les services souterrains — une conduite de gaz percée par un stabilisateur peut causer une explosion.

237.Confondre portée et longueur de flèche — la portée est la distance horizontale, pas la longueur de la flèche.

238.Oublier le facteur de charge humaine — la fatigue et la pression de production sont des causes majeures d'incidents.

239.Ne pas documenter les configurations — chaque configuration de montage doit être enregistrée pour référence future.

240.Utiliser des signaux non standardisés — seuls les signaux de la CSA Z150-16 sont acceptés.

241.Ne pas vérifier l'angle de la flèche après le montage — l'angle affecte directement la capacité.

242.Sauter l'inspection quotidienne — l'inspection avant utilisation est obligatoire et non négociable.

Installation, montage et démontage des grues