Accessoires d'élingage, sélection des élingues et contrôle de la charge
Introduction au chapitre
Ce chapitre couvre les connaissances essentielles pour l'examen de certification interprovinciale (Sceau rouge) du grutier sur tour. La sélection et l'utilisation correctes des accessoires d'élingage sont des responsabilités critiques : une défaillance d'élingue peut entraîner des blessures graves, des dommages matériels et des poursuites. Vous devez maîtriser les principes de calcul des charges, les facteurs de sécurité, les angles d'élingage et les limites d'utilisation des différents types d'accessoires. Ce chapitre est organisé selon les exigences du Code de sécurité pour l'industrie de la construction (Règlement canadien sur la santé et la sécurité au travail, Partie XII) et des normes CSA Z150 (Sécurité des grues mobiles) et CSA Z248 (Sécurité des grues à tour) , qui sont les références principales pour l'examen.
1. Définitions et principes fondamentaux
1.1 Terminologie essentielle
Charge nominale : La charge maximale qu'un accessoire peut supporter dans des conditions d'utilisation spécifiques, telle que déterminée par le fabricant et certifiée selon les normes applicables.
Charge de travail sécuritaire (CTS) : La charge maximale qu'un accessoire peut soulever en toute sécurité dans des conditions normales d'utilisation. Elle est toujours inférieure à la charge de rupture.
Facteur de sécurité (FS) : Le rapport entre la charge de rupture minimale et la charge de travail sécuritaire. Pour les élingues en acier, le facteur de sécurité est généralement de 5:1 (sauf indication contraire du fabricant). Pour les élingues synthétiques, il est de 5:1 également, mais peut varier selon le matériau.
Angle d'élingage (β) : L'angle mesuré entre l'élingue et la verticale (ou l'horizontale, selon la convention utilisée). Cet angle est critique car il modifie la tension dans chaque brin.
Charge d'élingue : La force de traction exercée sur chaque brin d'une élingue, qui augmente lorsque l'angle entre les brins augmente.
1.2 Principes de calcul des charges
La tension dans chaque brin d'une élingue à deux brins est calculée selon la formule :
T = (P / n) × (1 / cos β)
Où :
T = tension dans chaque brin (kg ou lb)
P = poids total de la charge (kg ou lb)
n = nombre de brins porteurs
β = angle entre l'élingue et la verticale (en degrés)
Exemple concret : Une charge de 2 000 kg est soulevée par une élingue à deux brins avec un angle de 45° par rapport à la verticale.
T = (2 000 / 2) × (1 / cos 45°) = 1 000 × 1,414 = 1 414 kg par brin
La tension augmente de façon exponentielle avec l'angle. À 60° par rapport à la verticale (angle inclus de 120°), la tension dans chaque brin est égale au poids total de la charge. À 90° (angle inclus de 180°), la tension est théoriquement infinie — c'est pourquoi les angles d'élingage supérieurs à 90° (angle inclus) sont interdits.
1.3 Tableau des facteurs de charge pour angles d'élingage
| Angle par rapport à la verticale (β) | Angle inclus entre brins | Facteur multiplicateur (1/cos β) | Tension par brin (pour charge de 1 000 kg, 2 brins) |
|---|
| 0° | 0° | 1,00 | 500 kg |
| 15° | 30° | 1,04 | 520 kg |
| 30° | 60° | 1,15 | 575 kg |
| 45° | 90° | 1,41 | 705 kg |
| 60° | 120° | 2,00 | 1 000 kg |
| 75° | 150° | 3,86 | 1 930 kg |
| 90° | 180° | ∞ (théorique) | Interdit |
Règle pratique : Ne jamais utiliser un angle inclus supérieur à 120° (β > 60°). Au-delà, la charge effective sur chaque brin dépasse le poids de la charge, ce qui augmente le risque de rupture et de perte de contrôle.
2. Types d'élingues et leurs caractéristiques
2.1 Élingues en câble d'acier
Les élingues en câble d'acier sont les plus courantes pour les grues à tour. Elles sont fabriquées selon la norme CSA G4 (Câbles d'acier) et doivent être inspectées conformément à la norme CSA Z150.
Caractéristiques techniques :
Construction typique : 6 × 19 (6 torons de 19 fils) ou 6 × 37 (6 torons de 37 fils) avec une âme en fibre (FC) ou en acier (IWRC).
Âme en acier (IWRC) : Plus résistante, meilleure résistance à l'écrasement, recommandée pour les charges lourdes et les environnements abrasifs.
Âme en fibre (FC) : Plus flexible, mais moins résistante à la chaleur et à l'abrasion.
Limites d'utilisation :
Température maximale d'utilisation : 90 °C pour les câbles avec âme en fibre, 120 °C pour les câbles avec âme en acier.
Rayon de courbure minimal : Ne pas plier un câble autour d'un rayon inférieur à 6 fois le diamètre du câble (pour les élingues à œillet, le rayon de l'œillet doit être au moins 3 fois le diamètre).
Critères de rejet (inspection) :
Nombre de fils cassés : 6 fils cassés sur une longueur de 6 diamètres, ou 3 fils cassés dans un toron sur une longueur de 3 diamètres.
Usure : Réduction de diamètre de plus de 10 % par rapport au diamètre nominal.
Corrosion : Piqûres visibles, décoloration, fils desserrés.
Déformation : Nœuds, boucles, écrasement, déformation en panier, âme sortie.
2.2 Élingues en chaîne
Les chaînes sont utilisées pour les charges abrasives, à haute température, ou avec des arêtes vives. Elles sont fabriquées selon la norme CSA G4.1 (Chaînes de levage) et doivent être conformes à la norme ASTM A391 pour les chaînes de qualité 80.
Caractéristiques :
Qualité 80 (grade 80) : Résistance à la rupture minimale de 800 MPa.
Qualité 100 (grade 100) : Résistance à la rupture minimale de 1 000 MPa (plus légère pour la même capacité).
Température maximale : 200 °C pour les chaînes de qualité 80 (au-delà, la capacité est réduite de 25 % à 300 °C).
Critères de rejet :
Allongement : Augmentation de plus de 5 % du pas de maillon.
Usure : Réduction de diamètre de plus de 10 %.
Fissures, entailles, déformations, maillons ouverts.
Marquage illisible ou absent (chaque chaîne doit porter le grade et le fabricant).
2.3 Élingues synthétiques (sangles et cordes)
Les élingues synthétiques sont légères, flexibles et n'endommagent pas les surfaces délicates. Elles sont fabriquées selon la norme ASTM D5720 (sangles) et ASTM D4268 (cordes).
Types de matériaux :
Polyester (PES) : Résistant aux acides, mais sensible aux alcalis. Température maximale : 90 °C.
Polyamide (PA / Nylon) : Résistant aux alcalis, mais sensible aux acides. Température maximale : 90 °C.
Polypropylène (PP) : Léger, résistant aux acides et alcalis, mais sensible aux UV. Température maximale : 80 °C.
Critères de rejet :
Coupures, déchirures, abrasion excessive.
Coutures endommagées ou manquantes.
Marquage illisible (chaque sangle doit porter la CTS, le fabricant, le numéro de lot).
Exposition à des produits chimiques ayant dégradé le matériau.
2.4 Tableau comparatif des types d'élingues
| Caractéristique | Câble d'acier | Chaîne | Sangle synthétique |
|---|
| Résistance à l'abrasion | Bonne | Excellente | Faible |
| Résistance à la chaleur | Bonne (jusqu'à 120 °C) | Excellente (jusqu'à 200 °C) | Faible (jusqu'à 90 °C) |
| Flexibilité | Moyenne | Faible | Excellente |
| Protection des surfaces | Moyenne | Faible | Excellente |
| Résistance aux produits chimiques | Bonne (sauf acides forts) | Bonne (sauf acides) | Variable selon matériau |
| Inspection visuelle | Facile | Facile | Difficile (défauts internes) |
| Coût | Moyen | Élevé | Faible |
3. Accessoires d'élingage
3.1 Crochets
Les crochets sont les points de connexion entre l'élingue et la charge ou la grue. Ils doivent être conformes à la norme CSA Z150 et porter la marque du fabricant, la capacité et le numéro de série.
Types de crochets :
Crochet à bec : Usage général, avec ou sans linguet de sécurité.
Crochet à œil : L'œil est aligné avec la direction de la charge.
Crochet de levage : Conçu pour supporter des charges dans une direction spécifique (souvent verticale).
Règles d'utilisation :
Le linguet de sécurité doit être en place et fonctionnel.
La charge doit être appliquée au centre de la gorge du crochet, jamais sur la pointe.
L'angle d'ouverture du crochet (mesuré entre les deux côtés de la gorge) ne doit pas dépasser 15 % d'augmentation par rapport à l'ouverture d'origine (ou 10 % selon le fabricant).
Un crochet déformé, fissuré ou usé doit être retiré du service immédiatement.
3.2 Manilles
Les manilles sont utilisées pour connecter les élingues aux points d'ancrage ou à la charge. Elles sont classées selon leur forme et leur méthode de fermeture.
Types de manilles :
Manille en U (ou manille à vis) : La plus courante, avec une goupille filetée.
Manille à cosse : Utilisée pour les charges lourdes, avec une cosse en acier forgé.
Manille à goupille : La goupille est maintenue par une goupille fendue ou un clip.
Règles d'utilisation :
La goupille doit être entièrement vissée et sécurisée (goupille fendue ou fil de sécurité).
La charge doit être appliquée au centre de la manille, jamais sur les côtés.
Ne jamais remplacer la goupille d'origine par une goupille de diamètre inférieur.
La capacité d'une manille est réduite si la charge est appliquée à un angle (voir tableau ci-dessous).
Tableau des facteurs de réduction pour manilles (charge à angle) :
| Angle de charge par rapport à l'axe de la manille | Facteur de réduction |
|---|
| 0° (charge axiale) | 1,00 |
| 45° | 0,70 |
| 90° (charge transversale) | 0,50 |
3.3 Anneaux de levage et cosses
Anneau de levage : Utilisé pour connecter plusieurs élingues à un point central. Doit être conforme à la norme CSA Z150 et porter la capacité maximale.
Cosse : Utilisée pour protéger un câble ou une sangle à un point de connexion. La cosse doit être adaptée au diamètre du câble ou de la sangle.
3.4 Émerillons
Les émerillons permettent la rotation de la charge sans tordre l'élingue. Ils sont utilisés pour les charges qui doivent être orientées pendant le levage. La capacité de l'émerillon doit être au moins égale à la charge maximale, et il doit être lubrifié régulièrement.
3.5 Pinces de levage
Les pinces sont utilisées pour soulever des plaques, des tôles ou des profilés. Elles sont classées selon leur type :
Pince à serrage vertical : Pour plaques verticales.
Pince à serrage horizontal : Pour plaques horizontales.
Pince à levier : Pour charges à arêtes vives.
Règles d'utilisation :
La pince doit être adaptée à l'épaisseur et au matériau de la charge.
La charge doit être centrée dans la pince.
Ne jamais utiliser une pince endommagée ou avec des mâchoires usées.
4. Sélection des élingues
4.1 Procédure de sélection
La sélection d'une élingue appropriée suit une procédure systématique :
110.Déterminer le poids de la charge : Utiliser les plans, les étiquettes, ou calculer à partir des dimensions et de la densité du matériau.
111.Identifier les points d'ancrage : Vérifier que les points d'ancrage sont conçus pour la charge et en bon état.
112.Choisir le type d'élingue : En fonction du matériau, de la forme, de la température, de l'environnement (abrasion, produits chimiques).
113.Calculer la tension dans chaque brin : En tenant compte du nombre de brins et de l'angle d'élingage.
114.Vérifier la capacité de l'élingue : La CTS de l'élingue doit être supérieure ou égale à la tension calculée.
115.Vérifier les accessoires : Crochets, manilles, anneaux — tous doivent avoir une capacité suffisante.
116.Inspecter l'élingue et les accessoires : Avant chaque utilisation, selon les critères de rejet.
4.2 Calcul du poids des charges
Le poids d'une charge est calculé en multipliant le volume par la densité du matériau.
Formule : Poids (kg) = Volume (m³) × Densité (kg/m³)
Tableau des densités courantes :
| Matériau | Densité (kg/m³) |
|---|
| Acier | 7 850 |
| Fonte | 7 200 |
| Aluminium | 2 700 |
| Béton | 2 400 |
| Bois (pin) | 500 |
| Eau | 1 000 |
Exemple : Une plaque d'acier de 2 m × 1 m × 0,05 m.
Volume = 2 × 1 × 0,05 = 0,1 m³
Poids = 0,1 × 7 850 = 785 kg
4.3 Facteurs de réduction de capacité
La capacité d'une élingue peut être réduite dans certaines conditions :
Température élevée : Réduction de capacité au-delà des limites spécifiées (voir tableau ci-dessous).
Arêtes vives : Une arête vive peut couper l'élingue. Utiliser des protecteurs d'arêtes (coins de protection) si l'angle de contact est inférieur à 90°.
Nœuds : Un nœud dans une élingue en câble réduit la capacité de 50 % (interdit dans la plupart des cas).
Élingues tordues ou vrillées : Réduction de capacité de 10 à 15 %.
Tableau des réductions de capacité pour température (câble d'acier) :
| Température | Réduction de capacité |
|---|
| ≤ 90 °C | 0 % |
| 90 °C – 120 °C | 10 % |
| 120 °C – 200 °C | 25 % |
| > 200 °C | Interdit |
5. Contrôle de la charge
5.1 Principes de contrôle
Le contrôle de la charge est la capacité du grutier à maintenir la charge stable et prévisible pendant le levage, le déplacement et le positionnement. Les principes clés sont :
Centre de gravité (CG) : La charge doit être accrochée de manière que le CG soit directement sous le point de levage. Si le CG est décalé, la charge basculera.
Stabilité : Une charge est stable si son CG est dans la base de sustentation (la zone entre les points d'appui).
Balancement : Le balancement est causé par des forces horizontales (vent, mouvement de la grue, accélération). Il doit être contrôlé par des gestes lents et progressifs.
5.2 Méthodes de contrôle
Élingage à 4 brins : Utilisé pour les charges stables et symétriques. La charge est répartie sur 4 points, mais si la charge est rigide, seulement 2 ou 3 brins portent réellement la charge (selon la géométrie). Toujours calculer avec 2 brins pour les charges rigides.
Élingage en panier : L'élingue passe sous la charge et les deux extrémités sont attachées au crochet. La capacité est doublée par rapport à une élingue simple (si l'angle est de 0°).
Élingage en étranglement : L'élingue fait un tour complet autour de la charge et se serre sur elle-même. La capacité est réduite de 25 % par rapport à une élingue simple.
5.3 Tableau des configurations d'élingage
| Configuration | Nombre de brins porteurs | Facteur de capacité (par rapport à 1 brin) | Remarques |
|---|
| Simple verticale | 1 | 1,0 | Charge directement sous le crochet |
| Deux brins (0°) | 2 | 2,0 | Angle inclus de 0° |
| Deux brins (90°) | 2 | 1,4 | Angle inclus de 90° |
| Quatre brins (0°) | 4 (théorique) | 4,0 | En pratique, 2 brins pour charges rigides |
| Panier (0°) | 2 | 2,0 | L'élingue passe sous la charge |
| Étranglement | 1 | 0,75 | L'élingue se serre sur elle-même |
5.4 Procédures de levage sécuritaire
147.Avant le levage :
Vérifier que la charge est libre (aucun boulon, aucune soudure, aucun lien).
Vérifier que les élingues sont correctement positionnées et que les angles sont dans les limites.
Vérifier que le chemin de levage est dégagé.
Établir la communication avec le signaleur (gestes standardisés selon la norme CSA Z150).
152.Pendant le levage :
Lever lentement jusqu'à ce que les élingues soient tendues.
Vérifier que la charge est équilibrée (pas de basculement).
Lever de quelques centimètres, puis arrêter et vérifier la stabilité.
Déplacer la charge lentement, en évitant les mouvements brusques.
Garder la charge aussi basse que possible au-dessus du sol.
158.Après le levage :
Déposer la charge sur une surface stable et plane.
Détendre les élingues avant de les retirer.
Inspecter les élingues et les accessoires pour détecter tout dommage.
5.5 Communication et signaux
La communication entre le grutier et le signaleur est essentielle. Les signaux manuels standardisés sont définis dans la norme CSA Z150 et doivent être connus de tous les travailleurs. Les signaux vocaux ou radio doivent être clairs et sans ambiguïté.
Signaux de base :
Levage : Avant-bras vertical, index pointé vers le haut, mouvement circulaire.
Descente : Avant-bras horizontal, index pointé vers le bas, mouvement circulaire.
Arrêt : Bras tendu horizontalement, paume vers le bas.
Arrêt d'urgence : Les deux bras tendus horizontalement, paumes vers le bas.
6. Inspection et entretien
6.1 Fréquence des inspections
Inspection avant chaque utilisation : Vérification visuelle rapide (défauts évidents, dommages, marquage).
Inspection périodique : Inspection détaillée effectuée par une personne compétente, au moins une fois par an (ou plus fréquemment selon l'utilisation et l'environnement).
Inspection après un incident : Toute élingue impliquée dans un choc, une surcharge ou un dommage doit être retirée du service et inspectée.
6.2 Procédure d'inspection
176.Nettoyage : Retirer la saleté, la graisse et les débris pour permettre une inspection visuelle complète.
177.Examen visuel : Rechercher les fissures, les déformations, l'usure, la corrosion, les fils cassés, les coutures endommagées.
178.Mesures : Mesurer le diamètre (câble, chaîne) ou l'épaisseur (sangle) pour détecter l'usure.
179.Vérification du marquage : S'assurer que la CTS, le fabricant et le numéro de lot sont lisibles.
180.Documentation : Enregistrer les résultats de l'inspection dans un registre.
6.3 Retrait du service
Une élingue doit être retirée du service si :
Elle présente un défaut qui réduit sa capacité en dessous de la CTS.
Elle a été surchargée (même sans dommage visible).
Elle a été exposée à des températures excessives.
Elle a été exposée à des produits chimiques corrosifs.
Son marquage est illisible.
7. Normes et réglementations applicables
7.1 Normes canadiennes
CSA Z150 : Sécurité des grues mobiles — couvre les exigences générales pour les élingues et accessoires.
CSA Z248 : Sécurité des grues à tour — spécifique aux grues à tour, inclut les exigences pour les élingues et les accessoires.
CSA G4 : Câbles d'acier — spécifications pour les câbles de levage.
CSA G4.1 : Chaînes de levage — spécifications pour les chaînes.
Règlement canadien sur la santé et la sécurité au travail (RCSST), Partie XII : Exigences générales pour les grues et les appareils de levage.
7.2 Règles clés du RCSST
Article 12.10 : Les élingues doivent être conformes aux normes applicables et porter la marque du fabricant.
Article 12.11 : Les élingues doivent être inspectées avant chaque utilisation et périodiquement par une personne compétente.
Article 12.12 : Les élingues endommagées doivent être retirées du service.
Article 12.13 : Les élingues doivent être stockées de manière à éviter les dommages.
7.3 Exigences de la CSA Z248 (grues à tour)
Section 8 : Élingues et accessoires — exigences d'inspection, de sélection et d'utilisation.
Section 9 : Opérations de levage — procédures de levage, communication, contrôle de la charge.
Section 10 : Entretien et inspection — fréquences et procédures.
8. Pièges à éviter
Voici les erreurs les plus fréquentes lors de l'examen (et dans la pratique) :
208.Oublier l'angle d'élingage : Ne jamais calculer la tension sans tenir compte de l'angle. Un angle de 60° par rapport à la verticale double la tension par rapport à un angle de 0°.
209.Utiliser le nombre de brins théorique : Pour une élingue à 4 brins sur une charge rigide, calculer avec 2 brins seulement.
210.Confondre angle par rapport à la verticale et angle inclus : L'angle inclus est le double de l'angle par rapport à la verticale. Les limites sont exprimées en angle inclus (max 120°).
211.Négliger les facteurs de réduction : Température, arêtes vives, étranglement — tous réduisent la capacité.
212.Ignorer les critères de rejet : Un câble avec 6 fils cassés sur 6 diamètres doit être retiré, même si la charge semble légère.
213.Utiliser une manille avec une goupille non sécurisée : La goupille doit être vissée à fond et sécurisée.
214.Ne pas vérifier le marquage : Une élingue sans marquage ne peut pas être utilisée — sa capacité est inconnue.
215.Soulever une charge avec le CG décalé : La charge basculera, même si les élingues sont correctes.
216.Confondre les unités : Toujours vérifier si les calculs sont en kg ou en lb, et en mètres ou en pieds.
217.Oublier les protecteurs d'arêtes : Une arête vive peut couper une sangle synthétique en quelques secondes.
9. Résumé
La tension dans une élingue augmente avec l'angle : Utilisez la formule T = (P/n) × (1/cos β) et ne dépassez jamais un angle inclus de 120°.
Trois types d'élingues : Câble d'acier (résistant, rigide), chaîne (abrasion, chaleur), synthétique (léger, protège les surfaces). Chacun a ses limites et ses critères de rejet.
Les accessoires doivent être compatibles et en bon état : Crochets, manilles, anneaux, émerillons, pinces — tous doivent porter la capacité et être inspectés.
La sélection d'une élingue suit une procédure systématique : Poids → points d'ancrage → type → tension → capacité → inspection.
Le contrôle de la charge est basé sur le centre de gravité et la stabilité : Lever lentement, vérifier l'équilibre, garder la charge basse.
Les normes de référence sont la CSA Z150, la CSA Z248 et le RCSST Partie XII : Connaissez les exigences d'inspection et de retrait du service.
L'inspection est obligatoire avant chaque utilisation : Connaissez les critères de rejet pour chaque type d'élingue.
10. Conseils pour l'examen
Mémorisez les formules clés : Tension par brin, poids = volume × densité, facteurs de réduction.
Pratiquez les calculs avec des angles variés : 30°, 45°, 60° — sachez les valeurs de cos β (0,866 ; 0,707 ; 0,5).
Apprenez les critères de rejet par cœur : 6 fils cassés sur 6 diamètres, 10 % d'usure, 5 % d'allongement pour les chaînes.
Comprenez la différence entre capacité théorique et capacité réelle : Les facteurs de réduction s'appliquent toujours.
Relisez les questions deux fois : Les examinateurs incluent souvent des pièges dans les énoncés (unités, angles, nombre de brins).
Utilisez le tableau des densités : Il est fourni dans l'examen, mais sachez l'utiliser rapidement.
Ce chapitre vous donne les connaissances essentielles pour réussir la section sur les accessoires d'élingage, la sélection des élingues et le contrôle de la charge. Révisez les formules, les tableaux et les critères de rejet, et pratiquez les calculs jusqu'à ce qu'ils deviennent automatiques. Bonne préparation !
