Grues à tour

Grues à tour

 

2.1 Description

Une grue à tour se compose de trois parties principales :
— un châssis ou cadre support de l’ensemble ;
— un mât (ou tour, ou mâture ) vertical formé, en général,
d’éléments de charpente métallique, de section carrée, de treillis
soudés ;
— une flèche orientable (relevable ou distributrice) formée, en
général, d’éléments de charpente métallique, de section triangulaire,
de treillis soudés.
Nota : le terme en général est utilisé ici car ces types de flèches et mâtures sont le plus
couramment utilisés, mais nous voyons apparaître sur le marché actuel des grues autodépliables
avec des mâtures et en flèches caissons mécano-soudés fermés.
Cette structure de base est complétée par :
— un poste de pilotage (cabine généralement en tête de mâture
sous la flèche, ou boîte à boutons pour commande à partir du sol) ;
— un ou plusieurs ensembles moteurs avec leurs dispositifs
spécifiques pour :
• la mise en mouvement des différentes parties (chariotage ou
relevage de flèche, translation de l’ensemble, rotation),
• le levage des charges.

2.2 Choix

Les grues à tour conviennent en général pour :
— des chantiers de bâtiments et d’ouvrages d’art de grandes
hauteurs (la géométrie de la grue permet de s’approcher au plus
près de l’ouvrage tout en gardant son maximum de portée) ;
— des chantiers géométriquement concentrés, la grue ne pouvant
pas se déplacer aisément ;
— l’exécution de tâches répétitives de levage de charges relativement
restreintes (coffrage, benne à béton, ferraillage, etc.),
quoiqu’il existe des grues puissantes (10 000 t · m).
2.3 Différents types de grues
Les grues à tour se différencient par :
— leur type d’implantation : fixe ou mobile ;
— leur type de flèche : distributrice, relevable, mixte (télescopique
ou fixe) ;
— leur type de mât : tournant ou fixe ;
— leur mode de montage : autodépliable ou par télescopage ;
— la nature de l’énergie : thermique, électrique.
Dans les paragraphes suivants nous différencierons deux grands
groupes :
— les grues à mât fixe (en général à flèche distributrice) ;
— les grues à mât tournant (en général à flèche relevable ou distributrice).
Actuellement, il est très difficile de définir des sous-groupes
précis du fait que chaque constructeur, à partir d’éléments de base,
peut à volonté les assembler comme il le veut suivant l’utilisation
demandée.

 2.4 Grues à tour à mât fixe

Le mât vertical reste solidaire du châssis ou cadre de base, le
tout supportant une tête de mâture tournante sur laquelle viennent
se fixer la flèche et la contre-flèche (figures 3, 4 et 5).
2.4.1 Partie fixe
Le mât est constitué d’éléments en treillis soudés à base de
tubes ou de cornières (figure 6).
Ces éléments sont de section carrée, les membrures sont faites
en cornières ou tubes épais.
Ces éléments sont soit d’un seul bloc (encombrant pour le
transport), soit démontables par panneaux.
Le calcul de ces éléments, les aciers utilisés, la définition des
soudures sont donnés par la norme NF E 52-081.
L’assemblage de ces éléments entre eux peut se faire par :
— boulonnage (boulons de traction ou cisaillement) ;
— éclissage à axes ;
— manchons ou coquille boulonnée.
Le mât comporte un moyen d’accès à la cabine ou aux éléments
moteurs (escalier, échelle à crinoline avec palier de repos, ascenseur
à crémaillère ou à câble).


 Pour les grandes hauteurs, des plates-formes de repos sont à
aménager (échelles en particulier) ; les échelles ne doivent pas être
alignées afin d’éviter la chute libre sur toute la hauteur (ou prévoir
un dispositif antichute).
Le mât peut comporter une partie télescopique, ce qui est le cas
de certaines grues automontables.

 2.4.2 Partie tournante

La partie tournante est constituée par les éléments suivants.
Une base fixe s’adapte sur la partie haute du mât, sur laquelle
est monté un châssis mobile qui pivote autour de l’axe du mât par
l’intermédiaire d’une couronne à bille à double effet.
L’orientation se fait par l’intermédiaire d’une couronne d’entrée,
d’un ou plusieurs pignons d’attaque entraînés par un motoréducteur
à couplage électromagnétique (figure 7).
Nota : la couronne d’entrée peut avoir une denture intérieure ou extérieure. La
couronne peut être fixe sur le mât et le groupe motoréducteur sur la partie tournante ou
inversement.
Un élément support cabine de pilotage. À noter que certaines
grosses grues ont la cabine suspendue sous la flèche.
Un élément de tête sur lequel viennent se fixer les pieds de
flèche, de contre-flèche, ainsi que le tirant et les haubans de retenue
de celles-ci.







La flèche horizontale, relevable ou mixte. Celle-ci est constituée
d’éléments en treillis soudés (tubes ou cornières) de section triangulaire
(côté ≈ 1 à 2,5 m) et comportant soit une passerelle d’accès aux
divers éléments (moufle, poulies, chariots, etc.), soit un câble tendu
tout le long de celle-ci pour pouvoir s’accrocher en toute sécurité
(ceinture de sécurité), soit une plate-forme solidaire du chariot qui
permet l’accès à toute la flèche. La longueur courante des éléments
est d’environ 5 à 10 m.
Les flèches horizontales comportent un chemin de roulement
dans lequel se déplace un chariot support du moufle de levage
(figure 8), avec un crochet.
Les flèches relevables ne comportent qu’un moufle situé en tête
de flèche.
Il existe également des flèches télescopiques sur lesquelles se
déplace un chariot (figure 9).
La contre-flèche (ou flèche à contrepoids).
Comme la flèche, celle-ci est constituée, en général, d’éléments
en treillis soudés de section triangulaire ou carrée.
Elle supporte un ensemble de contrepoids qui ont pour office
d’équilibrer l’ensemble flèche – contre-flèche – charge et, éventuellement,
certains éléments mécaniques (moteurs, treuils, etc.)
(figure 10). La longueur de la contre-flèche est étroitement liée à la
capacité de la grue et à sa longueur de flèche.




Les éléments de contrepoids (en principe en béton) peuvent être
posés soit par l’intermédiaire d’un engin de levage annexe, soit par
hissage par câbles et poulies internes à la grue.
Les éléments moteurs :
— éléments de rotation ;
— motoréducteurs et treuils de levage ;
— treuils de relevage de flèche ou de chariotage ; ces derniers
éléments sont souvent montés sur la contre-flèche afin de limiter
le contrepoids à ajouter.
Figure 7 – Couronne d’orientation
Figure 8

2.4.3 Implantation

Nous distinguerons deux types d’implantation : fixe ou mobile.

2.4.3.1 Grues à poste fixe

Les grues peuvent être montées sur cadre ancré au sol dans un
massif en béton. Suivant la hauteur sous crochet et la longueur de
flèche d’une grue, celle-ci peut (figure 11) :
— soit être laissée libre au-dessus du cadre dans la limite des
prescriptions du constructeur (figure 11a ) ;
— soit, au fur et à mesure de la construction d’un ouvrage de
grande hauteur, être accrochée le long de l’ouvrage (intérieurement
ou extérieurement), ce qui peut conduire à un choix de grue moins
performante pour des très grandes hauteurs ; ce système nécessite
le télescopage de la grue (figure 11b ) ;
— soit être haubanée (figure 11c ).

2.4.3.2.1 Grues sur rails

Ces grues sur rails sont, le plus souvent, des grues à mât fixe.
Dans le cas des grues à mât fixe, le châssis est constitué d’un
cadre support de la mâture sur lequel viennent se fixer quatre
boggies (ou boîte à roues). Deux de ces boggies, mues par un
motoréducteur, rendent le châssis automoteur.
Ces grues ayant un déplacement limité, l’alimentation en énergie
électrique se fait par un câble qui s’enroule ou se déroule sur un
enrouleur électrique (figure 12).
Pour des déplacements importants, il est préférable de placer un
groupe électrogène directement sur le châssis.
Le châssis sur rails comporte toujours un lest de base suffisant
qui maintient la stabilité de l’ensemble en charge et à vide, à l’arrêt
ou en mouvement.
Ces lests sont généralement constitués de blocs en béton, leur
quantité dépendant de la capacité, de la hauteur sous crochet et de
la longueur de flèche.
Voies de grues : les voies de grues peuvent être rectilignes ou
courbes. Dans ce dernier cas, il est nécessaire d’avoir un châssis
déformable avec des boggies orientables ou un châssis rigide mais
avec des boggies orientables et écartables.
Plusieurs types sont utilisés :
— rail sur longrine bois :
• fixée sur blochets bois ou béton,
• fixée sur longrine béton,
• noyée dans longrine béton ;
— rail soudé sur longrine métallique :
• fixée sur longrine béton,
• fixée sur blochets ou dalle de béton.
Dans tous les cas, les deux files de rails ainsi constituées seront
entretoisées par des traverses métalliques espacées tous les 3
ou 3,5 m.
Figure 11 – Grues à poste fixe

Exemple : toutefois il existe des enrouleurs qui emmagasinent

250 m de câble (longueur de voie possible 500 m). Cela est fonction du
diamètre du câble donc de la puissance de la grue.