Sécurité des grues et modélisation numérique

On compte en France plus de 5 000 grues à tours. Leur présence sur les chantiers est dans de très nombreux cas indispensable. Un dispositif réglementaire complet encadre la sécurité des grues sur les chantiers, afin de prévenir en particulier le risque de renversement. L’un des aspects les plus complexes de cette étude est l’évaluation des effets de site, correspondant aux perturbations liées au contournement de bâtiments et/ou d’obstacles orographiques, comme des montagnes ou des falaises, pouvant nuire à la mise en girouette de la grue, on parle alors d’effet de site. Ces phénomènes, qui altèrent le comportement aérodynamique de la partie tournante de grue, composée de l’ensemble flèche et contre-flèche, peuvent entraîner des dégâts matériels ou dans le pire des cas un renversement de la grue.

Evaluer les effets de site pouvant interférer

Avant d’installer une grue, la réglementation impose une recherche de risque d’effet de site. On va ainsi s’assurer que dans un rayon de 200 mètres par rapport à la base de la grue, il n’y ait pas de bâtiment ou d’éléments naturels, qui présenteraient des caractéristiques (hauteur, section, distance par rapport à la grue) pouvant empêcher la mise en girouette en configuration hors-service : c’est la mission dite M1. Si un risque d’effet de site est décelé, et que le client est dans l’impossibilité de modifier les caractéristiques de la grue, il n’y a pas d’autre alternative que de réaliser une mission d’assistance technique pour effet de site : la mission MF.

Cette mission consiste à modéliser l’environnement bâti ou naturel contraignant et les paramètres inhérents à la grue. Depuis quelques années, les méthodologies de modélisation se sont considérablement améliorées, grâce à l’utilisation de logiciels CFD (Computational Fluid Dynamics) spécialisés qui permettent d’intégrer les caractéristiques aérodynamiques et mécaniques d’une grue dans des champs de vent complexe générés par des obstacles au vent.

La mission MF a deux principaux objectifs :

• Déterminer avec précision les impacts de l’environnement sur la grue et notamment connaître son comportement aérodynamique en configuration hors-service
• Obtenir les coefficients de majoration à utiliser par les constructeurs pour s’assurer que les éléments structurels de la grue peuvent reprendre les efforts supplémentaires induits par l’effet de site et actualiser la descente de charges de la grue.

La simulation numérique permet de modéliser avec finesse les dispositifs créés par les constructeurs visant à limiter le risque d’autorotation (une grue hors-service tournant autour de son mât) et les appendices pouvant améliorer le comportement aérodynamique des grues.

Vérifier les fondations et l’installation de la grue

Une fois déterminées les conséquences de l’effet de site sur la descente de charges, la réglementation demande que deux nouveaux contrôles soient menés avant chaque nouvelle mise en service d’une grue. La première de ces missions, M2, concerne l’ouvrage d’assise de la grue. Pour s’assurer de sa stabilité, on vérifie sur dossier technique le dimensionnement des fondations vis-à-vis de la descente de charges, du rapport d’étude géotechnique, des notes de calculs et plans de fondation. Cette mission M2 comporte également un déplacement sur site permettant de s’assurer que les fondations aient été exécutées conformément au dossier technique préalablement validé.

On procède enfin à la vérification avant mise en service de la grue, la mission M3. Les essais et épreuves règlementaires se font avec des lests correspondant à la charge maximale de la machine, afin de voir comment elle se comporte en utilisation maximale en bout de flèche.

SOCOTEC dispose parmi ses équipes de grands spécialistes des questions de sécurité relatives aux grues de chantier. Ils disposent d’un atout considérable depuis quelques années à travers un partenariat exclusif avec METEODYN, entreprise spécialisée dans les calculs d’ingénierie du vent, qui effectue les modélisations numériques. La solution dédiée et les méthodologies qu’ils ont développée ensemble offre des modélisations extrêmement précises qui permettent d’identifier les risques liés au vent et plus généralement à l’environnement du chantier, et ce beaucoup plus rapidement que les méthodes traditionnelles.