Charges accidentelles des grues : 5 cas de conception dans la norme GB/T 3811-2008

Les charges accidentelles sur les grues sont des charges qui ne surviennent pas fréquemment en fonctionnement normal, mais qui peuvent se produire occasionnellement. Elles comprennent les charges causées par le vent, la neige, le verglas, les variations de température et le déséquilibre de la grue en service. Ces charges ne sont généralement pas prises en compte dans les calculs de rupture par fatigue.

Cet article résume cinq types de charges accidentelles de grue et leurs méthodes de calcul : charge latérale horizontale Ps lors du balancement, charge de gradient, charge de vent, charge de neige et de glace et charge causée par les variations de température.

1. Charge accidentelle de la grue due à l'inclinaison : Ps

La charge latérale horizontale générée lors du balancement d'une grue est une charge occasionnelle causée par la réaction d'un dispositif de guidage, tel qu'un rouleau de guidage ou une bride de roue, lorsqu'une grue ou un chariot sur roues se déplace longitudinalement ou transversalement en régime permanent.

Où:

• ∑P — Somme des charges maximales sur les roues : la somme des charges maximales sur les roues fréquemment rencontrées associées à l'empattement effectif du chariot d'extrémité du côté soumis à la charge latérale.
• λ — Coefficient de charge latérale horizontale. Il dépend du rapport S/B (ou S/a), où S est la portée de la grue, B son empattement et a son empattement effectif. Déterminez λ à partir de la figure ci-dessous.

Pour une grue à plusieurs essieux, l'utilisation de l'empattement effectif a plutôt que de l'empattement de la grue B constitue une base plus pertinente pour le calcul de l'effort latéral horizontal. Les principes de détermination de l'empattement effectif sont énoncés à la clause D.2 de la norme GB/T 3811-2008, pages 134-135.

Ps fournit une base théorique pour vérifier la conception de l'ensemble de roue horizontale. Pour les symptômes et causes de fonctionnement associés, consultez ce guide. rongement des roues du pont roulant et déviation des rails.

2. Charge en pente de la grue

La charge de gradient d'une grue est la composante, agissant le long de la surface inclinée d'une pente, d'une route ou d'une voie ferrée, du poids propre de la grue et de sa charge de levage nominale.

1. Grues mobiles : Lorsque des calculs sont nécessaires, tenez compte des conditions réelles de la route ou du terrain.
2. Grues sur rails, y compris les grues ferroviaires : lorsque la pente de la voie ne dépasse pas 0,5% (0,29°), la charge due à la pente n’est pas prise en compte. Dans le cas contraire, calculer la charge due à la pente à partir de la pente réelle.
3. Selon les tolérances de rectitude du rail supérieur de la grue figurant dans le tableau 2 de la norme GB/T 10183.1-2018, Grues — Tolérances relatives aux roues, aux déplacements et aux voies de roulement — Partie 1 : GénéralitésLa pente d'une voie ferrée pour pont roulant ou portique ne doit pas excéder 1/1000 pour la classe de tolérance 2, ni 0,5/1000 pour la classe de tolérance 1, lorsque la vitesse de déplacement du pont roulant est supérieure ou égale à 112 m/min. La pente d'une voie de chariot ne doit pas excéder 0,5/1000 pour les classes de tolérance 2 et 1. Il s'agit d'une déduction équivalente et de l'opinion personnelle de l'auteur initial ; aucune exigence générale explicite concernant la pente n'a été trouvée.
4. Grue à portique de construction navale : des rails soudés doivent être utilisés et la pente de la voie de déplacement ne doit pas dépasser 1/1000 (GB/T 27997-2026).
5. Empileur à portée : La pente du terrain ne doit pas dépasser 3% (GB/T 26474-2026).
6. Grue portique à conteneurs sur pneus : La pente du terrain de la voie de déplacement ne doit pas dépasser 1% et la pente locale ne doit pas dépasser 3% (GB/T 14783-2009).

Compte tenu de ces exigences, si l'installation de la voie ferrée sur site est conforme à la norme applicable, est-il inutile de calculer la charge due à la pente pour une grue sur rails ? Si ce calcul est nécessaire, cela signifie-t-il que les conditions d'installation spécifiées ne sont pas conformes à la norme ? Telles sont les questions soulevées dans l'article original.

3. Charge de vent sur la grue PW

Pour les grues opérant en extérieur, la charge due au vent doit être prise en compte. Cette charge est considérée comme une charge statique agissant dans la direction horizontale la plus défavorable. La pression du vent calculée doit être déterminée en fonction du type de grue et de la zone d'exploitation.

3.1 Pression du vent calculée

Où:

• p — Pression du vent calculée, en newtons par mètre carré (N/m²).
• Vs — Vitesse du vent calculée, en mètres par seconde (m/s).

La vitesse du vent calculée est la vitesse du vent en rafales à une hauteur de 10 m au-dessus d'un terrain dégagé, exprimée comme la vitesse moyenne instantanée du vent sur un intervalle de 3 s.

En conditions de service, la vitesse du vent en rafale est 1,5 fois supérieure à la vitesse moyenne du vent sur un intervalle de 10 minutes.

En cas de mise hors service, la vitesse du vent en rafale est 1,4 fois supérieure à la vitesse moyenne du vent sur un intervalle de 10 minutes.

3.2 Charge de vent en service PWⅡ

La charge de vent en service correspond à la force maximale du vent qu'une grue doit pouvoir supporter en fonctionnement.

La pression du vent en service est considérée comme constante sur toute la hauteur de la grue, sans tenir compte des variations liées à la hauteur.

Lorsqu'un dispositif de mesure de la vitesse du vent est utilisé pour empêcher un fonctionnement au-delà de la vitesse limite du vent, il est généralement installé au point le plus haut de la grue.

La pression du vent en service calculée est divisée en PⅠ et PⅡ. Les pressions et vitesses de vent correspondantes sont indiquées ci-dessous. Si un fabricant utilise des vitesses ou des pressions de vent différentes des valeurs tabulées, ces valeurs doivent être mentionnées dans la documentation technique et le mode d'emploi de la grue. En pratique, ce sont généralement les spécifications techniques du projet qui font foi.

• PⅠ est la pression de vent normale calculée pour les conditions de service. Elle sert à calculer la résistance pour la sélection de la puissance du moteur et pour la vérification thermique.
• PⅡ représente la pression maximale du vent calculée en conditions de service. Elle sert à calculer la résistance des composants mécaniques et des structures métalliques, la rigidité et la stabilité structurelles, la capacité de surcharge de l'entraînement, la stabilité globale de la grue face au renversement et la sécurité antidérapante en cas de vent.

3.3 Charge de vent en service agissant sur la grue

Où:

• PWⅠ — Charge de vent normale en service agissant sur la grue, en newtons (N).
• PWⅡ — Charge maximale de vent en service agissant sur la grue, en newtons (N).
• C — Coefficient de force du vent.
• PⅠ et PⅡ — Les deux pressions de vent en service calculées, en N/m².
• A — Surface solide exposée au vent de l'élément de grue perpendiculaire à la direction du vent, en mètres carrés (m²). Elle est égale à la surface au vent circonscrite A0 multipliée par le rapport de solidité Φ de la face exposée au vent : A=A0Φ.
• θ — Angle entre la direction du vent et l'axe longitudinal du composant ou de la surface de la structure (θ≤90°), en degrés.

La charge totale due au vent sur la structure de la grue est la somme des charges du vent agissant sur ses différentes parties.

1. Pour le coefficient de force du vent C, reportez-vous à la clause 4.2.2.3 de la norme GB/T 3811-2008. Celle-ci comprend les coefficients de force du vent pour les éléments individuels, les structures à treillis à un seul plan et les tours à treillis carrées.
2. La surface exposée au vent A est liée au coefficient de réduction de l'effet de blindage. Par exemple, pour le calcul de la surface exposée au vent des poutres principales d'un portique bipoutre, se référer à la clause 4.2.2.3.6 de la norme GB/T 3811-2008. Celle-ci traite de la réduction de l'effet de blindage pour deux éléments, de la réduction de l'effet de blindage pour les éléments listés dans la norme d'origine, des rapports d'espacement et d'autres facteurs.

Pour le choix pratique des équipements une fois la charge de conception établie, consultez le KSCRANE. Guide de sélection des systèmes de protection contre le vent pour portiques.

3.4 Charge due au vent agissant sur la charge soulevée

Où:

• PWQⅠ — Charge de vent normale en service agissant sur la charge soulevée, en newtons (N).
• PWQⅡ — Charge maximale de vent en service agissant sur la charge levée, en newtons (N).
• AQ — Surface maximale au vent de la charge levée, en mètres carrés (m²).

Lorsqu'une grue manipule des charges de dimensions et de formes spécifiques, déterminez la surface exposée au vent à partir des dimensions et du profil correspondants. Si cette surface est inconnue, estimez-la conformément à la clause E.5 de l'annexe E de la norme GB/T 3811-2008.

4. Charges de neige et de glace

Dans certaines régions, il convient de tenir compte des charges de neige et de glace. L'augmentation de la surface exposée au vent due à l'accumulation de glace et de neige doit également être prise en considération.

5. Charges dues aux variations de température

Cette section est théorique et fournie à titre indicatif. Les charges thermiques ne sont généralement pas prises en compte. Toutefois, elles doivent l'être dans certaines régions où la température lors de l'installation de la grue diffère sensiblement de sa température d'utilisation, ou pour les structures hyperstatiques de grande portée. On peut citer l'exemple d'un portique à deux jambes rigides d'une portée de 30 m ou plus. Dans ce cas, la dilatation ou la contraction contrainte des éléments structuraux due aux variations de température génère une charge. Le calcul peut s'appuyer sur les informations pertinentes fournies par l'utilisateur.

6. GB/T 45680-2025 pour l'évaluation de la charge du vent sur les grues

GB/T 45680-2025, Grues – Évaluation de la charge du vent(Questionnement sur les normes chinoises en matière de grues)Cette nouvelle norme, première édition, relative au calcul des charges de vent sur les grues, est une adaptation modifiée (MOD) de la norme ISO 4302:2016. Publiée le 30 mai 2025 et entrée en vigueur le 1er décembre 2025, elle s'applique au calcul des charges de vent sur les grues, qu'elles soient en service ou hors service.

La vitesse du vent en service doit être la vitesse du vent mesurée au point le plus haut de la grue.

Pour un aperçu du matériel disponible utilisé après l'évaluation de la charge du vent, voir Accessoires pour dispositifs coupe-vent de portique.

cristal

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