Ce chapitre couvre les procédures critiques de grimpage (climbing), d'ancrage (tying-in) et de démontage (dismantling) des grues à tour. Ces opérations représentent les phases les plus dangereuses du cycle de vie d'une grue à tour, avec un taux d'accidents disproportionnellement élevé par rapport aux heures de travail. Pour l'examen Sceau rouge, vous devez maîtriser non seulement les séquences opérationnelles, mais aussi les calculs de charges, les exigences réglementaires canadiennes et les principes de stabilité structurale.
Principes fondamentaux de la stabilité d'une grue à tour
Le moment de renversement (overturning moment)
La stabilité d'une grue à tour repose sur l'équilibre entre le moment de renversement généré par la charge suspendue et le moment stabilisateur fourni par le contrepoids, la masse de la grue et l'ancrage.
Le moment de renversement (Mᵣ) se calcule comme suit :
Mᵣ = (Charge + Poids de la flèche) × Distance horizontale depuis l'axe de rotation
Le moment stabilisateur (Mₛ) :
Mₛ = (Contrepoids × Distance du contrepoids) + (Poids de la contre-flèche × Distance de la contre-flèche) + (Poids de la tour × Distance de l'axe)
Condition de stabilité : Mₛ ≥ 1,5 × Mᵣ (facteur de sécurité minimal selon les normes CSA)
Le centre de gravité et la base d'appui
Pour une grue à tour libre (non ancrée), la stabilité dépend de la largeur de la base (empatement) et de la hauteur de la tour. La règle empirique : la hauteur libre maximale d'une tour non ancrée est généralement limitée à environ 20 à 25 fois la largeur de la base, selon le fabricant.
Configuration
Hauteur libre maximale
Facteur limitant
Base fixe sur dalle
20 × largeur de base
Capacité du sol / dalle
Base sur pieux
25 × largeur de base
Flèche de la tour
Ancrages intermédiaires
Jusqu'à 200 m
Résistance des ancrages
Le grimpage (climbing)
Définition et types de grimpage
Le grimpage est l'opération qui consiste à augmenter la hauteur de la tour d'une grue à tour. Il existe deux méthodes principales :
18.Grimpage interne (climbing cage) : La grue grimpe à l'intérieur d'une cage de grimpage hydraulique installée autour de la tour, généralement dans un bâtiment en construction (noyau central).
20.Grimpage externe (external climbing) : Utilisation d'une section de grimpage ajoutée à la base ou au sommet de la tour, avec un vérin hydraulique.
Le grimpage interne — procédure détaillée
Préparation avant grimpage
Avant toute opération de grimpage, l'opérateur et le superviseur doivent :
24.Vérifier que la charge à soulever est dans les limites du tableau de charge pour la configuration actuelle
25.Positionner la flèche dans l'axe du vent dominant ou selon les instructions du fabricant
26.S'assurer que la grue est en mode « grimpage » (limiteur de surcharge désactivé ou réglé spécifiquement)
27.Vérifier le niveau d'huile hydraulique du système de grimpage
28.Confirmer que tous les outils et équipements sont disponibles (clés dynamométriques, vérins, etc.)
29.Vérifier les conditions météorologiques — le grimpage est interdit si la vitesse du vent dépasse 72 km/h (20 m/s) selon la plupart des fabricants, mais consultez toujours le manuel spécifique
Séquence de grimpage
Étape 1 — Préparation de la grue :
Réduire la flèche à un angle de 0° (horizontale)
Amener le crochet à une hauteur sécuritaire
Positionner le chariot (si grue à flèche distributrice) à la position de grimpage spécifiée
Déposer toute charge au sol
Étape 2 — Engagement de la cage de grimpage :
Installer la cage de grimpage autour de la tour, sous la plateforme de rotation
Vérifier que les vérins hydrauliques sont correctement alignés avec les barrettes de grimpage (climbing lugs) de la tour
Engager les verrous mécaniques de sécurité
Étape 3 — Transfert de charge :
Actionner le vérin principal pour transférer le poids de la grue de la tour vers la cage
Vérifier que la tour est dégagée (aucun contact résiduel)
Ouvrir les portes de la cage pour permettre l'insertion de la nouvelle section
Étape 4 — Insertion de la section :
Soulever la nouvelle section de tour à l'aide de la grue auxiliaire ou du palan de grimpage
L'introduire dans l'espace créé par le vérin
Aligner les goujons de cisaillement et les boulons
Serrer les boulons au couple spécifié (généralement entre 300 et 600 N·m selon le diamètre)
Étape 5 — Descente et verrouillage :
Désactiver le vérin hydraulique pour redescendre la grue sur la nouvelle section
Vérifier l'engagement complet des verrous
Serrer définitivement tous les boulons de la jonction
Retirer la cage de grimpage
Calculs de grimpage
Pression hydraulique requise
La pression hydraulique nécessaire (P) pour le grimpage se calcule :
P = (Masse totale de la grue × 9,81) / (Surface du piston × Nombre de vérins)
Exemple : Grue de 120 000 kg, vérin de diamètre 200 mm (surface = π × r² = 3,1416 × 0,1² = 0,0314 m²), 2 vérins :
σ = Poids total de la grue / Surface de la base d'appui
σ = 1 177 200 N / 16 m² = 73 575 Pa = 73,6 kPa
Cette valeur doit être comparée à la capacité portante admissible de la dalle, généralement spécifiée dans les plans d'ingénierie.
L'ancrage (tying-in)
Rôle des ancrages
Les ancrages (ou attaches) relient la tour de la grue à la structure du bâtiment pour :
Transmettre les charges horizontales (vent, charge de service)
Réduire la hauteur libre effective de la tour
Augmenter la hauteur totale atteignable
Contrôler les déformations latérales
Types d'ancrages
Type
Description
Utilisation typique
Ancrage rigide (collar)
Cadre métallique entourant la tour, fixé à la structure
Bâtiments en béton armé
Ancrage articulé
Permet une rotation limitée
Structures en acier
Ancrage à tirants
Câbles ou barres tendus entre la tour et la structure
Grandes portées
Espacement et positionnement des ancrages
L'espacement maximal entre ancrages est déterminé par :
La rigidité de la tour (profil des sections)
Les charges de vent locales (selon le Code national du bâtiment du Canada)
Les recommandations du fabricant
Règle générale : Le premier ancrage est placé à une hauteur de 1,5 à 2 fois la largeur de la base au-dessus de la fondation, puis tous les 20 à 30 mètres (ou selon les spécifications du fabricant).
Procédure d'installation d'un ancrage
81.Préparation : Vérifier que les inserts ou plaques d'ancrage ont été installés dans la structure lors du coulage du béton (ou vérifier les connexions soudées pour les structures en acier)
82.Positionnement de la grue : Orienter la flèche pour faciliter l'accès au niveau d'ancrage
83.Installation du cadre : Fixer le cadre d'ancrage autour de la tour, en s'assurant que les plaques de frottement sont en contact uniforme
84.Connexion à la structure : Boulonner ou souder les tirants à la structure selon les plans d'ingénierie
85.Précontrainte : Appliquer la précontrainte spécifiée aux tirants (généralement 10 à 20 % de la charge de service maximale)
86.Vérification : Contrôler l'alignement de la tour (tolérance typique : 1/500 de la hauteur)
Charges sur les ancrages
Les ancrages doivent résister à :
Charges de vent (pression dynamique × surface projetée)
Charges de service (moments de renversement)
Charges sismiques (dans les zones à risque)
La charge de vent (F_w) se calcule selon le CNBC :
F_w = q × C_e × C_g × C_p × A
Où :
q = pression dynamique de référence (varie selon la région)
C_e = coefficient d'exposition
C_g = coefficient de rafale
C_p = coefficient de pression
A = surface projetée
Le démontage (dismantling)
Planification du démontage
Le démontage d'une grue à tour est une opération à haut risque qui nécessite un plan de démontage écrit approuvé par un ingénieur. Ce plan doit inclure :
103.La séquence détaillée des opérations
104.Les charges à chaque étape (vérifiées contre le tableau de charge)
105.L'emplacement de la grue auxiliaire (mobile ou à tour)
106.Les zones d'exclusion et les périmètres de sécurité
107.Les procédures d'urgence
108.Les conditions météorologiques maximales pour chaque étape
Méthodes de démontage
Démontage par grue mobile
C'est la méthode la plus courante pour les grues à tour de hauteur modérée (jusqu'à environ 60 m). La grue mobile doit avoir une capacité suffisante pour :
Démonter la flèche par sections
Retirer la contre-flèche et les contrepoids
Démonter la tour par sections
Retirer la plateforme de rotation et le mécanisme
Calcul critique : La grue mobile doit pouvoir atteindre la hauteur maximale de la grue à tour avec une charge correspondant au poids de la section la plus lourde, à une portée suffisante.
Démontage par grue à tour auxiliaire (derrick)
Pour les tours de grande hauteur, une petite grue à tour (ou derrick) est installée sur la plateforme de rotation pour démonter la grue principale par sections.
Démontage par grimpage inversé
La grue descend par étapes en utilisant son propre mécanisme de grimpage, en retirant les sections de tour une à une depuis la base.
Séquence typique de démontage
122.Préparation :
Vérifier que toutes les charges sont retirées du crochet
Positionner la flèche dans la direction de démontage
Installer les élingues et les dispositifs de retenue
126.Démontage de la flèche :
Démonter les sections de flèche de l'extrémité vers la base
Descendre chaque section avec la grue auxiliaire
Vérifier le poids de chaque section contre le tableau de charge
130.Démontage de la contre-flèche :
Retirer les contrepoids par étapes (en respectant l'ordre spécifié)
Démonter la contre-flèche elle-même
133.Démontage de la plateforme de rotation :
Déconnecter les câbles électriques et hydrauliques
Retirer la plateforme avec la grue auxiliaire
136.Démontage de la tour :
Retirer les ancrages au fur et à mesure de la descente
Démonter les sections de tour de haut en bas
Descendre chaque section avec la grue auxiliaire
140.Retrait de la base :
Démonter la base et les contrepoids de base
Nettoyer le site
Calculs de démontage — exemple
Supposons une grue à tour avec une flèche de 50 m pesant 8 000 kg au total, démontée en 5 sections de 1 600 kg chacune. La grue mobile de démontage est positionnée à 20 m de la tour.
Vérification de la capacité :
Masse de la section la plus lourde : 1 600 kg
Masse de l'élingue et accessoires : 100 kg
Charge totale : 1 700 kg
Moment de charge : 1 700 kg × 20 m = 34 000 kg·m
La grue mobile doit avoir une capacité d'au moins 34 000 kg·m à la portée de 20 m, avec un facteur de sécurité de 1,25 (selon les normes CSA) → capacité requise : 42 500 kg·m.
Normes et règlements canadiens
Normes applicables
Norme
Application
**CSA Z248**
Code sur les grues à tour (norme principale)
**CSA Z150**
Code sur les grues mobiles (pour les grues auxiliaires de démontage)
**CSA S16**
Conception des charpentes en acier (pour les ancrages)
**Code national du bâtiment du Canada (CNBC)**
Charges de vent et sismiques
**Règlement canadien sur la santé et la sécurité au travail (RCSST)**
Exigences fédérales pour les chantiers sous juridiction fédérale
**Code canadien de l'électricité, Chapitre V**
Exigences électriques pour les grues (règle 8-200 pour les conducteurs de mise à la terre)
Exigences clés de la CSA Z248
Article 4.2.1 : Toute grue à tour doit être conçue, fabriquée et installée conformément aux spécifications du fabricant et aux exigences de la norme
Article 6.3 : Les opérations de grimpage doivent être supervisées par une personne compétente
Article 7.2 : Un plan de levage écrit est requis pour toute opération de grimpage, d'ancrage ou de démontage
Article 9.1 : Les ancrages doivent être conçus par un ingénieur et installés selon les plans approuvés
Article 11.4 : Les inspections avant grimpage doivent inclure la vérification des vérins hydrauliques, des flexibles et des verrous mécaniques
Exigences du RCSST
Article 14.4 : L'employeur doit s'assurer que seuls les travailleurs formés et compétents effectuent le grimpage et le démontage
Article 14.6 : Un registre de toutes les inspections et opérations de grimpage doit être tenu à jour
Article 14.8 : Les conditions météorologiques doivent être vérifiées avant toute opération de grimpage ou de démontage
Sécurité et gestion des risques
Zones d'exclusion
Pendant le grimpage et le démontage, les zones suivantes doivent être délimitées :
Rayon de chute de la tour (hauteur × 0,5 minimum)
Zone de rotation de la flèche
Zone de travail de la grue auxiliaire
Voies d'accès et de sortie sécurisées
Équipements de protection individuelle (EPI) obligatoires
Casque de sécurité avec jugulaire
Harnais de sécurité avec double longe (pour les travaux en hauteur)
Chaussures de sécurité à embout d'acier
Gants de protection
Lunettes de sécurité (pour le meulage et le perçage)
Conditions météorologiques limites
Opération
Vitesse de vent maximale
Grimpage
72 km/h (20 m/s)
Ancrage
50 km/h (14 m/s)
Démontage
40 km/h (11 m/s)
Travail normal
72 km/h (20 m/s) — arrêt automatique
Ces valeurs sont des références générales — consultez toujours le manuel du fabricant et les instructions du superviseur.
Communication et signaux
Pendant le grimpage et le démontage, la communication doit être :
Par radio bidirectionnelle (avec vérification préalable des canaux)
Par signaux manuels standardisés (selon la CSA Z248)
En français ou en anglais, selon la langue commune du chantier
Pièges à éviter
186.Ignorer le tableau de charge modifié pendant le grimpage : Pendant le grimpage, la capacité de la grue est réduite — souvent à 50 % de la capacité normale. Ne jamais soulever de charge pendant le grimpage.
187.Confondre moment de renversement et moment de charge : Le moment de renversement inclut le poids de la flèche et de la contre-flèche, pas seulement la charge suspendue.
188.Oublier la précontrainte des tirants d'ancrage : Un ancrage sans précontrainte correcte peut se desserrer sous charge et provoquer une défaillance catastrophique.
189.Négliger la vérification des boulons après le premier cycle de charge : Les boulons de jonction de tour doivent être revérifiés après les premières heures de fonctionnement (généralement 8 heures) et ensuite à intervalles réguliers.
190.Sous-estimer l'effet du vent sur les sections de tour suspendues : Une section de tour suspendue agit comme une voile — le vent peut la faire pivoter et la faire entrer en collision avec la structure.
191.Ne pas vérifier la capacité de la dalle ou du sol sous la grue mobile de démontage : La grue mobile exerce des charges de roue importantes qui peuvent dépasser la capacité portante du sol.
192.Utiliser des élingues endommagées ou non certifiées : Toutes les élingues doivent avoir une étiquette de certification valide et être inspectées avant chaque utilisation.
193.Oublier de verrouiller mécaniquement le vérin de grimpage : Le vérin hydraulique ne doit jamais être utilisé comme seul support — les verrous mécaniques doivent toujours être engagés.
194.Démonter les contrepoids dans le mauvais ordre : L'ordre de retrait des contrepoids est spécifié par le fabricant pour maintenir la stabilité — ne jamais improviser.
195.Travailler sans plan de levage écrit : La CSA Z248 exige un plan écrit pour toutes les opérations de grimpage, d'ancrage et de démontage — son absence est une infraction réglementaire.
Conseils pour l'examen
Mémorisez les valeurs limites : Vitesse de vent maximale pour le grimpage (72 km/h), facteur de sécurité de stabilité (1,5), tolérance d'alignement (1/500)
Comprenez les calculs de moment : Savoir calculer le moment de renversement et le moment stabilisateur
Connaissez les normes : CSA Z248 est la norme principale — connaissez ses articles clés
Visualisez les séquences : L'examen peut vous demander de remettre dans l'ordre les étapes d'un grimpage ou d'un démontage
Soyez attentif aux unités : Les calculs utilisent le système métrique (SI) — convertissez correctement les unités
Résumé
Le grimpage augmente la hauteur de la tour en insérant de nouvelles sections, soit par l'intérieur (cage de grimpage) soit par l'extérieur
La stabilité repose sur l'équilibre entre le moment de renversement et le moment stabilisateur, avec un facteur de sécurité minimal de 1,5
Les ancrages transmettent les charges horizontales à la structure et permettent d'augmenter la hauteur totale — ils doivent être conçus par un ingénieur
Le démontage nécessite un plan écrit approuvé, une grue auxiliaire dimensionnée correctement, et une séquence stricte d'opérations
La CSA Z248 est la norme principale régissant les grues à tour au Canada — elle exige des plans écrits, des inspections et une supervision compétente
Les conditions météorologiques limitent les opérations : 72 km/h pour le grimpage, 50 km/h pour l'ancrage, 40 km/h pour le démontage
Les calculs de charges (pression hydraulique, capacité de dalle, capacité de grue mobile) sont essentiels pour la sécurité et font partie de l'examen
La communication et les zones d'exclusion sont des éléments critiques de sécurité pendant toutes ces opérations
La maîtrise de ces procédures est essentielle non seulement pour réussir l'examen Sceau rouge, mais surtout pour assurer la sécurité des travailleurs sur les chantiers. Chaque opération de grimpage, d'ancrage ou de démontage doit être traitée avec le plus grand sérieux, en suivant rigoureusement les procédures écrites et les spécifications du fabricant.
