LES MANŒUVRES DE FORCE SOMMAIRE

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13120 GARDANNE
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LES MANŒUVRES DE FORCE
SOMMAIRE
LES MANŒUVRES DE FORCE .................................................................................................................. 1
SOMMAIRE ........................................................................................................................................ 1
LES MANŒUVRES DE FORCE................................................................................................................... 3
1. GENERALITES ...................................................................................................................................3
2. CONDUITE DE L'OPERATION ..................................................................................................................3
3. PRINCIPES DIRECTEURS DES MANŒUVRES DE FORCE ....................................................................................3
3.1. Avant la manœuvre ................................................................................................................3
3.2. Pendant la manœuvre.............................................................................................................4
4. ROLE DES CADRES .............................................................................................................................4
4.1. Rôle du directeur de la manœuvre ...........................................................................................4
4.2. Rôle du chef de la manœuvre..................................................................................................5
SECURITE DU PERSONNEL DANS LES MANŒUVRES DE FORCE ........................................................................ 6
1. PRECAUTIONS CONCERNANT LE MATERIEL UTILISE. .....................................................................................6
2. PRECAUTIONS CONCERNANT L'AMARRAGE ET LE DEPLACEMENT DES FARDEAUX.....................................................6
3. PRECAUTIONS CONCERNANT L'EQUIPEMENT DU PERSONNEL ...........................................................................6
POIDS, FROTTEMENTS, PLAN INCLINE ..................................................................................................... 7
1. LE POIDS D'UN CORPS .........................................................................................................................7
2. ACTION REACTION .............................................................................................................................7
3. FORCES DE FROTTEMENT .....................................................................................................................7
Tableau des différents coefficients..................................................................................................8
Exercice : .....................................................................................................................................8
4. LE PLAN INCLINE ...............................................................................................................................8
Exercice : ...................................................................................................................................10
LES MOMENTS DE FORCE ..................................................................................................................... 11
1. DEFINITION ...................................................................................................................................11
2. EQUILIBRE DE 2 FORCES OPPOSEES PAR RAPPORT A UN AXE .........................................................................11
3. CAS DU LEVIER ...............................................................................................................................12
4. CAS DU TREUIL ...............................................................................................................................12
5. BASE OU POLYGONE DE SUSTENTATION..................................................................................................13
THEOREME D'ARCHIMEDE / DENSITE .................................................................................................... 15
1. DEFINITION :.................................................................................................................................15
2. CALCUL DE LA POUSSEE D'ARCHIMEDE ...................................................................................................15
3. NOTION DE DENSITE ........................................................................................................................15
TABLEAU DES DENSITES........................................................................................................................17
3. CALCUL DU POIDS APPARENT ..............................................................................................................18
RESISTANCE DES POINTS D'AMARRAGE ................................................................................................. 20
1. LES POINTS D'AMARRAGES NATURELS OU EXISTANTS..................................................................................20
1.1. Les arbres............................................................................................................................20
1.2. Les voies ferrées ..................................................................................................................20
1.3. Les vehicules........................................................................................................................21
Principe d'amarrage par poulie folle ..............................................................................................21
Formation de Sauveteur Déblayeur – SDE – V 06.1
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2. LES POINTS D'AMARRAGE ARTIFICIELS ...................................................................................................22
2.1. Ancrage en "i". .....................................................................................................................22
2.2. Ancrage en "y" .....................................................................................................................22
2.3. Ancrages en "v"....................................................................................................................22
2.4. Ancrage "roue de secours". ...................................................................................................23
2.5. Ancrage helicoïdal (tractancrage) ...........................................................................................23
Mise en œuvre............................................................................................................................23
2.6. Chaîne U.S...........................................................................................................................23
2.7. Plaque U.S. ..........................................................................................................................23
LES MOUFLAGES................................................................................................................................ 24
1. LES POULIES ..................................................................................................................................24
2. PRINCIPE DES MOUFLAGES . ...............................................................................................................24
2.1. La poulie fixe .......................................................................................................................25
2.2. La poulie mobile ...................................................................................................................25
3. DEFINITIONS .................................................................................................................................25
3.1. Mouflage .............................................................................................................................25
3.2. Palans .................................................................................................................................26
4. LES MOUFLAGES SIMPLES ...................................................................................................................26
5. LES MOUFLAGES COMPOSES ................................................................................................................29
CHARGES DE MANŒUVRE DES AGRES .................................................................................................... 31
1. CHARGE DE MANŒUVRE, CHARGE DE RUPTURE .........................................................................................31
1.1. Charge de manœuvre ou charge maxi. d'utilisation (c.m.u.) .....................................................31
1.2. charge de rupture (Arrête ministeriel du 2 Mars 1965) .............................................................31
2. RESISTANCE DES CORDAGES ...............................................................................................................32
3. RESISTANCE DES CABLES ...................................................................................................................32
4. RESISTANCE DES ELINGUES ................................................................................................................32
5. RESISTANCE DES CHAINES .................................................................................................................32
6. RESISTANCE DES MANILLES ................................................................................................................33
7. RESISTANCE DES POULIES A CABLE .......................................................................................................33
8. RESISTANCE DES ELINGUES POLYESTER..................................................................................................34
Formation de Sauveteur Déblayeur – SDE – V 06.1
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ECole d’Application de Sécurité Civile – Valabre
LES MANŒUVRES DE FORCE
1. GENERALITES
Les manœuvres de force ont pour but :
¬ De modifier la position d'un fardeau,
¬ Eventuellement d'en assurer le déplacement.
Elles doivent être exécutées suivant un plan établi par le chef de garde ou le
directeur des secours, en fonction des moyens dont il dispose et de l'expérience des
exécutants.
La mise en œuvre de ce plan nécessite l'application de principes directeurs qui
doivent être constamment présents à l'esprit du chef de garde ou du directeur des
secours.
Pour l'établissement du plan de manœuvre, il faut se souvenir que le procédé le plus
simple permettant de réaliser la manœuvre avec la moindre dépense de temps et de
peine est en général le meilleur.
2. CONDUITE DE L'OPERATION
Pour préparer et diriger une manœuvre, il faut :
¬ Etudier sur place la manière de procéder,
¬ Déterminer les besoins en personnel et matériels.
¬ Articuler l'emploi du personnel et du matériel au cours des différentes phases
de la manœuvre, de manière à éviter les encombrements et le désordre.
3. PRINCIPES DIRECTEURS DES MANŒUVRES DE FORCE
3.1. AVANT LA MANŒUVRE
¬ Se rendre compte du poids de la masse à déplacer et de la position de
son centre de gravité.
¬ S'assurer que les moyens utilisés ont assez puissants; l'engin doit être
adapté à la nature de l'effort à développer.
¬ Vérifier que le matériel est en bon état (câbles, chaînes cordages ...).
¬ Installer les engins sur une base solide.
¬ Choisir sur la charge à déplacer, un point d'application suffisamment
robuste.
¬ Assure la sécurité du personnel de manœuvre par des dispositions
appropriées. En particulier faire porter casque et gants.
Formation Sauveteur Déblayeur – V 06.1
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3.2. PENDANT LA MANŒUVRE
¬ Etre toujours prudent :
¬ Ne jamais se placer sous la charge, à moins de nécessite absolue
reconnue par le chef de garde ou le directeur des secours.
¬ Ne pas approcher plus qu'il n'est indispensable d'un fardeau suspendu ou
d'un câble métallique en tension (coup de fouet).
¬ Placer les mains de telle façon qu'elles ne puissent pas être prises sous la
charge, en particulier dans les opérations de chargement ou de
déchargement du matériel.
¬ Ne pas oublier que toute précipitation va généralement à l'encontre de la
rapidité et de la bonne exécution de la manœuvre.
¬ Suivre au calage et avec des cordages de manœuvre lorsqu'on déplace
une charge à l'aide d'une grue.
¬ N'employer les appareils, engins et agrès que dans des conditions
prévues pour leur utilisation.
¬ Ne pas employer à la manœuvre plus d'hommes qu'il est nécessaire. Le
personnel disponible doit être écarté, prêt à aider en cas de besoins.
4. ROLE DES CADRES
Dans toute manœuvre de force il est souhaitable de séparer les fonctions de
directeur et de chef de manœuvre.
Le directeur de la manœuvre est en principe un officier le chef de la manœuvre un
sous officier éventuellement spécialisé.
En cas d'absence de l'un de ces cadres l'officier ou le sous officier assume seul
toutes les responsabilités de l'opération.
Tout gradé d'une unité doit être capable d'exécuter une manœuvre de force relative
au matériel dont il peut avoir la responsabilité.
4.1. ROLE DU DIRECTEUR DE LA MANŒUVRE
¬ Elabore et conçoit la manœuvre.
¬ Surveille la manœuvre de force et en est le responsable.
¬ S'attache à prévenir les accidents et à faire respecter les mesures de
sécurité.
¬ Donne des ordres au personnel par l'intermédiaire du chef de manœuvre.
¬ Fait dégager les curieux et les inutiles.
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4.2. ROLE DU CHEF DE LA MANŒUVRE
¬ Chargé de la préparation et de l'exécution de la manœuvre (Sous officier).
¬ Reconnaît le terrain, la position du fardeau, la disposition des lieux.
¬ Fait préparer les moyens qui seront utilisés et en fait vérifier le bon état.
¬ Prescrit les travaux
éventuellement.
d'aménagement
du
terrain
à
entreprendre
¬ Détermine la direction, le sens et la distance de déplacement du fardeau,
évalue son poids le plus exactement possible, calcule les efforts résistants
suivant les conditions du terrain.
¬ Fixe en fonction de l'effort moteur et des moyens disponibles, le schéma
technique de l'opération dont il rend compte au directeur de la manœuvre.
¬ Rassemble son personnel, explique le but, l'organisation et le déroulement
de la manœuvre, précise éventuellement son découpage en manœuvres
élémentaires, expose le processus de transmission des ordres, l'emploi
éventuel de relais.
¬ Répartit les tâches et fixe la place de chacun.
¬ Donne les consignes de sécurité, attire notamment l'attention sur les
points délicats ou dangereux de la manœuvre, s'assure que tous les
personnels ont enregistré et compris ses ordres et consignes et qu'ils sont
en mesure de les exécuter.
¬ Fait prendre les dispositions de manœuvre.
¬ Vérifie la préparation, la correction des travaux exécutés, s'assure que le
dispositif est en place et fait mettre en tension légère.
¬ Occupe enfin l'emplacement reconnu qui lui permettra de voir et d'être vu
du personnel exécutant.
¬ Pendant la manœuvre, maintient l'attention du personnel, surveille le
comportement du fardeau et des points fixes. Celle ci terminée, il veille à
la récupération des matériels utilisés.
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SECURITE DU PERSONNEL DANS LES
MANŒUVRES DE FORCE
Afin de limiter le plus possible les risques d'accident au cours des manœuvres de force,
de nombreuses précautions doivent être prises dans plusieurs domaines.
1. PRECAUTIONS CONCERNANT LE MATERIEL UTILISE.
¬ Les appareils, engins et agrès ne devront être employés que dans les cas
prévus pour leur utilisation.
¬ Les charges admises devront être calculées au plus juste.
¬ Un bon coefficient de sécurité devra être appliqué pour tenir compte des
impondérables (failles dans le métal, à coups dans la manœuvre etc...)
2. PRECAUTIONS CONCERNANT L'AMARRAGE ET LE DEPLACEMENT DES
FARDEAUX.
¬ Ces derniers devront être correctement installés sur des bases les plus grandes
possibles. Leur centre de gravité devra être déterminé approximativement.
¬ Lors de l'utilisation des crics, coussins ou vérins, un calage devra
obligatoirement être effectué au fur et à mesure de l'élévation (surtout si des
victimes sont en cause).
¬ Il ne faut pas s'approcher plus près qu'il n'est indispensable d'un câble en
tension (risque de coup de fouet).
¬ Placer les mains de telle sorte qu'elles ne puissent être coincées sous la
charge en cas de chute accidentelle.
¬ En règle générale, ne pas stationner sous les charges, ni à proximité d'un câble
en tension.
¬ Même si ce n'est pas nécessaire la réalisation d'un mouflage évitera un coup de
fouet.
¬ Les mouvements du fardeau devront être très lents afin de limiter les effets
dynamiques et
3. PRECAUTIONS CONCERNANT L'EQUIPEMENT DU PERSONNEL
Le personnel strictement nécessaire au bon déroulement de la manœuvre devra se
doter des effets de protection tels que :
¬ Gants
¬ Casque F2 ou galibier +lunettes
¬ Bottes ou rangers
¬ Veste de protection.
Il devra exécuter strictement les ordres reçus à l'exclusion de toute initiative
ponctuelle.
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POIDS, FROTTEMENTS, PLAN INCLINE
1. LE POIDS D'UN CORPS
Le poids d'un corps est le produit d'une masse (Kg) par l'accélération de la pesanteur
"G" (9,81 m/s²). Il s'exprime en NEWTONS (N)
P=MxG
Le poids peut également être exprimé en Kg.force (Kg.f).
1 daN = 10 N = 1 Kg.f
2. ACTION REACTION
Une masse exerçant un poids sur un support produit une réaction de ce dernier de
même intensité mais de sens opposé.
R
P
P = poids
R = réact ion
La réaction empêche la masse de s'enfoncer jusqu'au centre de la terre l'équilibre est
maintenu.
3. FORCES DE FROTTEMENT
Les forces de frottement s'exercent lorsque une masse est déplacée sur un support .
R
F
P
Fr
P = poids
R = réact ion
F = Force de t ract ion
Fr = Forces de f rot t ement
Les forces de frottement dépendent du terrain, du poids et de la faculté qu'a la
masse de glisser voire rouler.
Elles sont donc très difficiles à déterminer.
Pendant la deuxième guerre mondiale le Génie militaire a définit au travers
d'expériences faites avec un dynamomètres des coefficients de frottement et des
coefficients de glissement pour chaque type de terrain.
Ces coefficients multipliés à la charge exprimée en Kg donnent une approximation de
la force de frottement exprimée en Kg.f .
F = P x coef.
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TABLEAU DES DIFFERENTS COEFFICIENTS
TERRAIN
COEF. DE FROTTEMENT COEF. DE ROULEMENT
Béton sec
0,8
0,03
Macadam
0,7
0,03
Argile sèche
0,55
0,06
Macadam délave
0,5
0,06
Terre meuble
0,35
0,3
Terre boueuse
0,3
0,25
Rail
/////
0,005
EXERCICE :
a) Quelle est la force nécessaire pour tirer un camion de 40 T freins débloqués
sur du macadam ?
Le coefficient de roulement sur macadam étant de 0,03 nous en déduisons :
F = 40 000 x 0,03 = 1200 Kg.f
b) Même question mais les freins sont bloqués.
F = 40 000 x 0,7 = 28 000 Kg.f
4. LE PLAN INCLINE
Soit une masse sur un plan incliné. Le poids toujours vertical se décompose en une
composante parallèle à la pente et une autre perpendiculaire.
P1
P2
R
P
P = poids
P1 = composant e parralèlle
P2 = composant e perpendiculaire
R = réact ion à P2
La composante perpendiculaire engendre une réaction qui lui est opposée et qui a
même intensité.
Si l'on désire tirer cette masse vers le haut il faudra exercer une force égale à P1 +
les forces de frottements engendrés par P2.
Force de traction = P1 + (P2 x Coefficient de frottement)
Comment déterminer alors P1 et P2 ?
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Le tableau ci après permet de déterminer P1 et P2 en fonction des différents angles
de pente compris entre 0 et 90° ou exprimée en pourcentage.
Il suffit de multiplier le poids du fardeau par le coefficient parallèle pour obtenir P1 et
par le coefficient perpendiculaire pour obtenir P2.
POURC.
DEGRES
COEF. PARAL.
COEF. PERP.
INF.
90
1
0
1 143 %
85
0,996
0,087
567 %
80
0,984
0,173
373 %
75
0,965
0,25
275 %
70
0,939
0,34
214 %
65
0,9
0,422
173 %
60
0,866
0,5
143 %
55
0,819
0,573
119 %
50
0,766
0,642
100 %
45
0,707
0,707
84 %
40
0,64
0,766
70 %
35
0,57
0,819
58 %
30
0,5
0,866
46 %
25
0,422
0,9
36 %
20
0,34
0,939
27 %
15
0,25
0,965
18 %
10
0,17
0,98
9%
5
0,087
0,996
0%
0
0
1
Page 9
EXERCICE :
a) Calculer la force de traction qu'il faut exercer pour tirer un véhiculed'1,5 T qui
a les freins bloqués sur du macadam dans une pente de 30°.
Composante perpendiculaire à la pente = 1,5 x 0,86 = 1,23 T
Force due aux frottements = 1,23 x 0,7 = 0,86 T
Composante parallèle à la pente = 1,5 x 0,5 = 0,75 T
Force de traction à exercer = 1,61 T soit 1610 Kg.f
b) Même question mais on arrive à débloquer les freins
Force due aux frottements = 1,23 x 0,03 =0,037 T
Composante parallèle = 0,75 T
Force de traction à exercer = 0,75 + 0,037 = 0,787 T soit 787 Kg.f.
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LES MOMENTS DE FORCE
1. DEFINITION
Le moment par rapport à un axe, d'une force est le produit de cette force (F) par le
bras de levier (d) :
M=Fxd
Schema 1:
schema 2:
F
A XE
d
F
A XE
d’
M
>
M ’
2. EQUILIBRE DE 2 FORCES OPPOSEES PAR RAPPORT A UN AXE
L'équilibre de 2 forces opposées agissant autour d'un axe est réalisé lorsque la
somme des moments est égale à 0.
M1
+
M2 =
(F1 x d1)
+ (-F2 x d2) =
0
0
Schéma
F1
F2
A XE
d1
d2
F1
F2
d1
d2
=
=
=
=
2 Kg.f ou "20 Ne wtons"
4 Kg.f ou "40 Ne wtons"
2m
1m
(P1 x d1) + (-P2 x d2) = (4 x 1) + (- 2 x 2) = 0 = équilibre
Dans le cas d'une inégalité une rotation se produira autour de l'axe dans le sens du
moment de force le plus important.
Page 11
Exemple :
Pour que le mouvement s'effectue dans le sens de la force F1 il faudrait effectuer
l'une ou plusieurs des modifications suivantes :
¬ Augmenter la force P1
¬ Augmenter la distance d1
¬ Diminuer la force P2
¬ Diminuer la distance d2
3. CAS DU LEVIER
Soit une charge à soulever de 200 Kg. Disposant d'une barre de 3m de long quel est
le poids que nous devrons appliquer à l'extrémité pour déplacer la charge sachant
que l'axe se situe à 10 cm de celle ci ?
200Kg
AXE
P2
F1=
?
d1
d2
F1 = ?
P2 = 200 Kg.f ou "2000 Newtons"
d1 = 1,8 m
d2 = 0,2 m
Solution :
Pour obtenir l'équilibre il faut que :
P1 x d1 = P2 x d2
nous réalisons un produit en croix pour obtenir P2 ,soit :
P1 = P2x d2
d1
P1 = 22,22 Kg
Pour lever la charge il faudra donc exercer un poids de 23 Kg.f.
4. CAS DU TREUIL
Soit un t reuil ét ant donné pour t irer 1,5 T .
CA BLE
d1=0
,3 m
E.
M.
1,5T
Moment résist ant t ambour plein
M = 1500 x 0,3 = 450 Kg.f / m
Page 12
Quelle charge pouvons nous tirer tambour vide ?
d1=0,1
CABLE DEROULE
F2 =?
Nous pouvons écrire :
Moment résistant tambour plein = Moment résistant tambour vide.
Soit : F2 x d2 = 450 Kg.f/m
d'où : F2 = 4 500 Kg
5. BASE OU POLYGONE DE SUSTENTATION
On appelle base de sustentation la surface entourant les points de contact avec le
sol.
Schémas :
C.G.sans vérins
C.G. avec vérins.
C.G. avec vérins et appuis arrière
Chaque ligne du contour de cette surface représente un axe de basculement.
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BILAN DES MOMENTS AVEC VERINS
FLECHE
P2
CONTREPOIDS
208 0 KG
CHARGE
P3
P4
P1
d1
d2
d3
d4
AXE DE BASCULEMENT
BILAN DES MOMENTS SANS VERINS
FLECHE
P2
CONTREPOIDS
2080 KG
CHARGE
P3
P4
P1
d1
d2
d3
d4
AXE DE BASCULEMENT
P1 = Poids de l'engin appliqué à son centre de gravité .
P2 = Poids de la flèche appliqué en son centre de gravité qui varie en fonction
de la longueur développée.
P3 = Poids de la charge appliquée en bout de flèche .
P4 = Contrepoids
Pour éviter le basculement il faut que la somme des moments de forces donne :
P1 x d1 + P4 x d4 > P2 x d2 + P3 x d3
Nous pouvons constater l'importance de l'utilisation des vérins.
Sur intervention il est impossible d'établir un bilan des moments de force. Pour cela
les camions grues comportent une abaque déterminant des limites en fonction de la
charge et de la portée (distance entre le bout de flèche et le centre de la tourelle).
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THEOREME D'ARCHIMEDE / DENSITE
1. DEFINITION :
Tout corps immergé dans un liquide en équilibre est soumis à une force pressante,
perpendiculaire et s'exerçant de bas en haut.
P =Poids du solide
F =Poussée d' archimède
Pa = Poids apparent du solide = P - F
F
Pa
P
2. CALCUL DE LA POUSSEE D'ARCHIMEDE
La force résultante de la poussée d'archimède est égale au poids du volume de
liquide déplacé.
Ex : soit un cube de 2m de côté immergé dans de l'eau, le volume d'eau déplacé est
égal au volume du cube soit 8 M3(2x2x2),ce qui nous donne 1 poids d'eau déplacé
de 8 T.
donc F = 8000Kg.f.
3. NOTION DE DENSITE
La densité d'un corps est déterminée en comparent le poids d'une unité de volume
de ce dernier sur le poids de la même unité de volume d’eau.
Densité =
PoidsduvolumeVducorps
Poidsdumêmevolumed ' eau
En pratique la connaissance des différentes densités des corps existants nous
permettra de définir le poids d'un objet en fonction de son volume.
Poids =
Volume x Densité
Tonne
M3
Kg
Litres ou dm3
G
millilitres ou cm3
Page 15
Calculer le poids d'une dalle de béton armé de 3m/2m/20cm .Pour les densités se
reporter au tableau annexé.
Calcul du volume :
V =3 x 2 x 0,2 =1,2 M3
Calcul du poids :
P = V x dens. = 1,2 x 3 = 3,6 T
Calculer la force à exercer pour déplacer un rocher de 1m/2m/2m posé sur de la
terre (Coef. de frottement sur terre = 0,3).
Calcul du volume :
V = 1 x 2 x 2 = 4 M3
Calcul du poids du rocher :
P = V x dens. = 4 x 3 = 12T
Forces de frottement =
0,3 x 12 = 3,6 T
La force à exercer pour déplacer ce rocher devra être de 3 600 KG.f
Page 16
TABLEAU DES DENSITES.
SOLIDES
LIQUIDES
GAZ LIQUEFIES
Acier
7,9
Acétone
0,79
Acétylène
0,73
Aluminium
2,7
Acide chlorhydrique
1,21
Ammoniaque
0,68
Amiante
2,9
Acide sulfurique
1,85
Argon
1,4
Ardoise
2,9
Alcool éthylique
0,79
Azote
0,81
Argent
10,5
Alcool méthylique
0,79
Butane
0,76
Béton
2
Anthracène
1,2
Chlore
1,56
Béton armé
3
Benzène
0,9
Chlorure de vinyle
0,97
Bois
0,5 à 1,1
Chloroforme
1,5
Chlorure d'hydrogène
1,2
Brique rouge
0,9
Eau ammoniacale
1
Dioxyde de carbone
1,18
Bronze
2,2
Eau de mer
1,026
Dioxyde de soufre
1,5
Caoutchouc
1
Eau
1
Ethane
0,55
Carbone
8,8
Essence auto
0,73
Ethylène
0,57
Carton
1
Ether éthylique
0,72
Hélium
0,12
Charbon
2,3
Gasoil-Fuel
0,83
Hydrogène
0,07
Chaux vive
0,44
Glycérine
1,27
Isobutane
0,6
Ciment
3,1
Goudron
1,3
Krypton
2,41
Cuivre
8,9
Hexane
0,67
Méthane
0,42
Fer
8
Heptane-Octane
0,7
Monoxyde d'azote
1,3
Fonte
7,6
Huiles minérales
0,94
Monoxyde de carbone
0,8
Glace
0,9
Huile d'olive
0,92
Néon
1,2
Laiton
8,7
Lait
1,03
Oxyde de carbone
0,82
Magnésium
1,8
Mercure
13,6
Oxygène
1,42
Naphtaline
1,2
Oxyde d'éthylène
0,9
Propane
0,51
Or
19,3
Paraffine
0,9
Protoxyde d'azote
1,23
Paille
0,1
Pétrole
0,8
Xénon
3,1
Papier
0,7 à 1,2
Plomb tétraéthyl
1,62
Pierre
3
Sulfure de carbone
1,3
Platine
21,5
Tétrachlorure de C.
1,6
Air
1,3
Plomb
11,44
Toluène
0,87
Alcool
1,05
Sable
2
Trichloroéthylène
1,46
Ammoniac
0,776
Sciure
0,55
White spirit
0,78
Butane
2,65
Sel
2,17
Xylène
0,88
Chlore
3,2
Souffre
2,1
CO2
1,9
Terre
2
Méthane
0,7
Verre
2,5
CO
1,2
Zinc
7,2
Hydrogène
0,09
GAZ VAPEURS
G/L
Page 17
3. CALCUL DU POIDS APPARENT
Le poids apparent est la différence entre le poids de l'objet et la poussée
d'Archimède. Si le poids est supérieur à la poussée l'objet coule si c'est l'inverse il
remonte à la surface.
Poids apparent = Poids - Poids du volume d’eau déplacé
Exercice 1 :
a) Reprenons le cas précédent et déterminons le poids apparent sachant que le cube
est constitué de verre.
Calcul du poids : Vol. x dens.= 8M3 x 2,5 = 20 T soit 20 000 Kg.f
Calcul du poids apparent sachant que 8 M3 d'eau pèsent 8T
Pa = P-F = 20 - 8 = 12 T soit 12 000 Kg.f
Pour amener la face supérieure du cube à la surface de l'eau il faudra donc exercer
une force supérieure à 12 000 Kg.f .
b) Le cube est à moitié immergé calculer la force à exercer pour le maintenir.
Calcul du volume immergé:
V = 8 : 2 = 4M3
Calcul de la poussée d'Archimède :
F = 4 x1 = 4 T
Le poids apparent sera :
Pa = P - F= 20 - 4 = 16 T
Remarque : Lorsque l'objet est dans l'eau seul le poids apparent compte mais dès
qu'il commence à sortir la valeur de la poussée d'Archimède va diminuer jusqu'à ce
que le poids apparent soit égal au poids réel (l'objet sera alors hors de l'eau).
Page 18
Exercice 2
Soit un bac en aluminium de dimension 3 x 2 x 2 et d'épaisseur 10 cm
a) Calculer le poids réel du bac.
2m
2m
3m
Calcul de la surface d'un petit côté :
S1 = 2 x 2 = 4M²
Calcul de la surface d'un grand côté
S2 = 2 x 3 = 6M²
Calcul de la surface du fond
S3 = 2 x 3 = 6M²
Surface totale =
2 x S1 + 2 x S2 + S3 = 8 + 12 + 6 = 26M²
Volume total d'aluminium =
26 x 0,1 = 2,6 M3
Poids total =
2,6 x 2,7 = 7T
b) A moitié immergé quelle sera la poussée d'Archimède ?
2m
2m
3m
Calcul du volume immergé :
2 x 3 x 1 = 6M3
Calcul du poids d'eau déplacé :
6T
Poids de l'aluminium :
7T
La poussée d'Archimède étant inférieure au poids de l'aluminium le bac va s'enfoncer
jusqu'à une position d'équilibre qui aura pour ligne de flottaison 1,17 m à partir du
bas du bac (1,17 x 3 x 2 = 7 T).
c) Le bac s'étant percé, l'eau est rentrée sur une hauteur de 1m. Quelle est la force
que nous devons exercer pour sortir le bac à l'air libre ?
Poids de l'aluminium =
7T
Volume d'eau rentré dans le bac =
2 x 6 x 1 = 12 M3
Poids du volume d'eau =
12 T
Poids total =
12 + 7 = 19 T soit 19 000 Kg.f
Conclusion :
Lorsqu'un bateau ayant eu une avarie doit être sorti de l'eau, il est absolument
nécessaire d'effectuer un pompage continu pendant l'effort de traction.
La remontée doit être très lente afin de ne jamais avoir un poids d'eau venant se
rajouter au poids du bateau.
Par ailleurs même en disposant d'une grue très puissante le fait de sortir un bateau
trop rapidement sans avoir préalablement épuisé l'eau, pourrait entraîner une
détérioration de la coque.
Page 19
RESISTANCE DES POINTS D'AMARRAGE
Dans toute manœuvre de force il est nécessaire d'avoir un amarrage dont la résistance
est supérieure à la force qui lui est appliquée.
On distingue deux sortes de points d'amarrage :
¬ Les points d'amarrage naturels.
¬ Les points d'amarrage artificiels.
1. LES POINTS D'AMARRAGES NATURELS OU EXISTANTS.
1.1. LES ARBRES
La résistance des arbres est déterminée d'après le tableau suivant où la
résistance "R" est exprimée en Kg.f en fonction du diamètre de l'arbre exprimé
en cm.
Chêne
R = 5 d2
Hêtre
R = 4 d2
Châtaignier
R = 4 d2
Sapin platane
R =2 d2
Ex : Calculer la résistance d'un chêne qui a un diamètre de 60 cm.
R = 5 x 60² = 18 000 Kg.f
Il faudra cependant prendre les précautions suivantes :
¬ Réaliser l'ancrage près du pied de l'arbre.
¬ Protéger l'arbre au moyen de madriers.
1.2. LES VOIES FERREES
Elles peuvent être utilisée à condition qu'elles soient désaffectées. La
résistance maximum offerte en embrassant les deux rails au moyen d'une
chaîne peut atteindre 20 000 Kg.f .
Schéma.
Page 20
1.3. LES VEHICULES
Ils ne peuvent servir qu'exceptionnellement de point d'amarrage car ils sont par
définition mobiles. Cependant un véhicule équipé d'un treuil est un point
d'ancrage il faut donc savoir déterminer la résistance au sol.
Pour cela il suffit de connaître son poids et en fonction du coefficient de
frottement déterminer la résistance.
Exercice :
a) Sachant qu'un camion grue pèse 13 T déterminez sa résistance sur du
macadam freins bloqués.
R = 13 000 x 0,7 = 9 100 Kg.f
b) Le treuil arrière pouvant développer une force de 22 000 Kg.f
passerait-il si il était utilisé au maximum de sa puissance ?
que se
22 000 Kg.f étant supérieur à 9 100 Kg.f ce serait le camion qui se déplacerait
et non la charge.
c) Quelle solution pourrions nous apporter ?
Le C.G étant équipé d'un treuil avant pouvant développer une force de
13 000 Kg.f, le véhicule pourrait être amarré à un chêne de diamètre = à 60 cm
(60 x 60 x 5 = 18 000 > 13 000 donc bon) dans ce cas nous aurions une
résistance de point d'amarrage égale à :
R = 13000 + 9100 = 22 100
Kg.f
22100 Kg.f > 22 000 Kg.f ce sera bien la charge qui se déplacera.
N.B. : Si un véhicule devait être utilisé en point d'amarrage exceptionnel il
faudra prendre soin de retirer les clés de contact et fermer les portes du
véhicule.
PRINCIPE D'AMARRAGE PAR POULIE FOLLE
Lorsqu'il est nécessaire de s'amarrer sur 2 points fixes, il n'est pas toujours aisé
de répartir également la charge sur chacun des points ; pour cela il peut être
mis en oeuvre un amarrage par poulie folle.
ARBRE
TRACTION
ARBRE
Page 21
2. LES POINTS D'AMARRAGE ARTIFICIELS
2.1. ANCRAGE EN "I".
Il est réalisé au moyen de 3 piquets reliés entre eux par des cordages.
Résistance = 900 Kg.f
Schéma
90°
2.2. ANCRAGE EN "Y"
Résistance = 1 200 Kg.f
Schéma
2.3. ANCRAGES EN "V"
schémas
Résistance = 3000 Kgf
2 100 Kg.f
Page 22
2.4. ANCRAGE "ROUE DE SECOURS".
Il est constitué d'une roue de placé sur le sol, déport de voile de jante vers le
haut et de 8 piquets.
Sa résistance est de 5 000 Kg.f en terrain moyen.
2.5. ANCRAGE HELICOÏDAL (TRACTANCRAGE)
Ce pieu en acier galvanisé, muni à sa base d'un dispositif du genre vis sans fin
constitue un point fixe efficace en sol meuble.
ANNEAU
MISE EN ŒUVRE
1. Enfoncer le pieu verticalement dans le sol.
2. Introduire dans l'anneau une barre longue et résistante.
3. Visser le pieu dans le sol et après avoir effectué deux tours, l'incliner
progressivement dans le sens de l'effort à exercer, selon un angle de
45° par rapport à l'horizontale.
4. Continuer à visser jusqu'à ce que l'anneau effleure le sol.
Caractéristiques selon les modèles :
LONGUEUR
60 cm
75 cm
120 cm
150 cm
DIAMETRE
14 mm
18 mm
25 mm
30 mm
RESISTANCE MINI
500 Kg.f 1 000 Kg.f 2 000 Kg.f 4 000 Kg.f
2.6. CHAINE U.S
2.7. PLAQUE U.S.
Page 23
LES MOUFLAGES
Les mouflages sont des procédés permettant de tirer des fardeaux en multipliant la force
nominale des appareils de levage ou traction au moyen de moufles.
1. LES POULIES
Les poulies se composent d'une ou plusieurs roues à gorge appelées réas, tournant
librement sur un même axe.
D
--- > 5 ⇒ poulie à câble
CROCHET
E
CHAPE
FLASQUE
D
--- < 5 ⇒ poulie à corde
E
REA
AXE
On distingue les poulies à câble des poulies à corde en appliquant la relation
suivante :
E
Diamèt re " D"
2. PRINCIPE DES MOUFLAGES.
Les poulies retransmettent presque intégralement les forces mais en changent le
sens.
Page 24
2.1. LA POULIE FIXE
Elle est un simple renvoi elle supporte la charge + l'effort de traction donc le
double de la charge.
POINT FIXE
RESISTANCE = TRACTION + CHARGE
TRACTION
CHARGE
2.2. LA POULIE MOBILE
Elle permet de diviser l'effort à fournir pour tirer une charge par deux mais la
vitesse est également diminuée de moitié.
La poulie mobile supporte la totalité de la charge.
POINT FIXE
RESISTANCE = 1 / 2 CHARGE
TRACTION= 1 / 2 CHARGE
Dormant
Garant
CHARGE
3. DEFINITIONS
3.1. MOUFLAGE
Un mouflage est constitué de plusieurs poulies dont certaines sont mobiles et
d'autres fixes montées sur la même chape horizontalement ou verticalement.
Page 25
POINT FIXE
POINT FIXE
Courant
Dormant
Garant
Garant
3 brins t irant s
4 brins t irant s
Dormant
Courant s
CHARGE
CHARGE
NOMBRE DE POULIES IMPAIR
DORMANT SUR POINT FIXE
NOMBRE DE POULIES PAIR
DORMANT SUR CHARGE
3.2. PALANS
Un palan est constitué de deux moufles, l'une mobile l'autre fixe.
POINT FIXE
PALAN A 7 BRINS TIRANTS
CHARGE
4. LES MOUFLAGES SIMPLES
Ils comprennent
¬ 1 agrès
¬ 1 garant à traction directe ou renversée.
Lorsque l'on veut soulever la charge à l'aide d'un mouflage, afin de déterminer la
force à exercer il faut :
¬ Dénombrer le nombre de brins tirants sur la charge.
¬ Compter une perte de 10 % par poulie.
Méthode de calcul
On affecte un coefficient 10 au brin où s'exerce la traction et on descend le
coefficient de 10% à chaque brin.
On effectue ensuite la somme des coefficients.
Pour avoir la valeur de chaque brin on effectue un produit en croix de la manière
suivante:
Ch arg e au brin ?
Ch arg e à lever
=
Coefficient du brin
Somme des coeffiocients
On en déduit la charge au brin tirant et si il y a un renvoi on rajoute 10% de la valeur
de ce dernier
Page 26
Exemple :
Soit une charge de 1000 Kg à lever au moyen du mouflage suivant ; déterminer la
force à exercer.
POINT FIXE
Ch ar g e t o t ale = 1 0 0 0 Kg
So m m e d e s c o ef f ic ie n t s = 1 9
r en v o i
2 b r in s
FORCES
CA L CUL
F2
F2 = ( 1 0 0 0 x 9 ) / 1 9 = 4 7 3 ,7 KG
F
F1
F1 = ( 1 0 0 0 x 1 0 ) / 1 9 = 5 2 6 ,3 KG
Co e f .
9
+
10 =
19
SI RENV OI
F = F1 + 1 0 % = 5 2 6 ,3 + 5 2 ,6 = 5 7 9 KG
1 0 0 0 KG
Si le nombre de poulies est pair (renvoi non compris) on fixera le dormant sur la
charge si il est impair on le fixera sur le point fixe.
Afin de déterminer plus facilement combien de poulies sont nécessaires pour qu'un
agrès puisse lever une charge on peut utiliser la formule et le tableau suivant :
F=
Ch arg e
Coeff
NOMBRE POULIES
COEFFICIENT
1
1,9
2
2,6
3
3,4
4
4
5
4,5
Page 27
Exemple a trois poulies sans renvoi:
POINT FIXE
4 b rins
TRA CTION DIRECTE
F
CHA RGE
F=
3 ,4
SI RENV OI RA JOUTER 1 0 % A
" F"
CHA RGE
Exemple a quatre poulies sans renvoi
POINT FIXE
TRA CTION DIRECTE
F
5 b rins
CHA RGE
F=
4
SI RENV OI RA JOUTER 1 0 % A " F"
CHA RGE
N.B. : Le plus grand nombre de poulies se trouve sur la charge à tirer.
Page 28
5. LES MOUFLAGES COMPOSES
Soit une charge à lever de 5 tonnes, nous disposons d'un T 13 (1T5 en levage) et de
2 poulies de 6T. Un mouflage simple nous demanderait d'exercer une force de 1T9
(5 : 2,6) ; l'agrès est dépassé. Pour parer au problème nous avons néanmoins la
possibilité d'effectuer un mouflage composé de la manière suivante.
POINT FIXE
TRA CTION DIRECTE
1 ,2 6 T
F= 1 ,4 T
F=
CHA RGE
3 ,6
" F"
2 ,6 6 T
2 ,4 T
5T
Afin de déterminer combien de poulies sont nécessaires pour qu'un agrès puisse
lever une charge au moyen d'un mouflage composé on utilisera la même formule
mais avec le tableau suivant :
NBRE POULIES
COEFFICIENT
2
3,6
3
6,8
4
13
Nous constaterons que dans un mouflage composé nous avons une course de
levage moins importante. Par ailleurs il faudra toujours faire attention à la résistance
de la poulie. Il est rare de réaliser un mouflage composé au delà de 2 poulies (renvoi
non compris).
Page 29
Exemple:
POINT FIXE
TRA CTION DIRECTE
F
F=
CHA RGE
COEF.
" F"
CHA RGE
Page 30
C
CH
HA
MAAN
AGGRREESS
AR
NŒ
RG
ŒU
GEES
UV
VR
S D
REE D
DEE M
DEES
S A
Généralement les charges de manœuvres des différents agrès pouvant être utilisés lors
de manœuvres de forces sont indiquées par le constructeur sur ceux-ci (Décret 47-1592
du 23/08/1947 Art. 33a).
Charge maxi
Palonnier
Crochet
N
N°
Ch.
N°
Ch.
Elingues
N°
Ch.
Cables
Chaines
Les élingues sont poinçonnées en fonction de l'élément le plus faible et par brin en
utilisation verticale.
Cependant il se peut que ces indications ne soient pas mentionnées ou n'apparaissent
plus suite à usure. Pour cela il est bon d'avoir en tête quelques formules simples
permettant de les évaluer approximativement et dans le sens de la plus grande sécurité.
1. CHARGE DE MANŒUVRE, CHARGE DE RUPTURE
1.1. CHARGE DE MANŒUVRE OU CHARGE MAXI. D'UTILISATION (C.M.U.)
Il s'agit d'une valeur au delà de laquelle il faut éviter d'utiliser l'agrès. Si il y a
dépassement l'agrès peut se détériorer prématurément.
1.2. CHARGE DE RUPTURE (ARRETE MINISTERIEL DU 2 MARS 1965)
Il s'agit de la valeur pour laquelle il y a rupture de l'agrès.
Pour les cordages de :
¬ 14mm à 19mm
elle est 25 fois supérieure à la C.M.U.
¬ 20mm à 29mm
¬ 30mm à 39mm
¬ 40mm à 49mm
¬ 50mm à plus
¬ Pour les câbles
¬ Pour les chaînes
Page 31
2. RESISTANCE DES CORDAGES
La formule pratique pour déterminer la C.M.U. d'un cordage est :
R=
0,7 d
Kg
mm
3. RESISTANCE DES CABLES
La formule pratique pour déterminer la C.M.U. d'un câble est :
R=
8 d2
Kg
mm
4. RESISTANCE DES ELINGUES
La résistance d'une élingue est déterminée en utilisant la formule suivante où N est
le nombre de brins qui constituent l'élingue :
R=
N 8 d2
Kg
mm
La résistance des élingues diminue lorsque l'angle formé entre les élingues
augmente. Il faut alors multiplier la résistance par un coefficient aggravant "A".
E
45°
60°
75°
90°
V
120°
I
A=0 ,9
A=0 ,8 5
A=0 ,7
A=0 ,8
T
A=0 ,5
E
R
DANGER
Ex : Calculer la résistance d'une élingue 4 brins dont le diamètre du brin est de
10mm et l'écartement entre brins est de 60°.
R = (N x 8d²) x A = (4 x 8d²) x 0,85 = 2 720 Kg
5. RESISTANCE DES CHAINES
La formule pratique pour déterminer la C.M.U. d'une chaîne est :
R=
9 d2
Kg
mm
d
Page 32
6. RESISTANCE DES MANILLES
La formule pratique pour déterminer la C.M.U. d'une manille est :
R=
4 d2
Kg
mm
d
7. RESISTANCE DES POULIES A CABLE
La formule pratique pour déterminer la C.M.U. d'une poulie à câble est :
R=
16 d2
R=
30 d2
Kg
mm
Kg
mm
d
d
cable
1 réa
cable
2 réas
Nous désignons ici par "d" le diamètre du fond de gorge qui est le diamètre maxi du
câble.
Notons que cette valeur indique une résistance approximative de la poulie et non la
valeur de la charge pouvant être tirée; En rappel sur le cours sur les mouflages, la
poulie utilisée en renvoi doit accepter le poids de la charge cumulé à celui de la
traction.
La charge statique sur une poulie de renvoi est égale à la tension sur un brin du
câble multipliée par le coefficient "A" en fonction de l'angle formé par les deux brins.
ANGLE
0
15
30
45
60
90
120
150
180
A
2
1,98
1,93
1,85
1,73
1,41
1
1,52
0
Ex :
Si nous réalisons un renvoi effectuant un angle de 120° entre les brins pour soulever
10T la poulie supportera une charge statique de 10 x 1 = 10T
Si cet angle est ramené à 0 (soit 2 brins parallèles) la charge statique de la poulie
sera alors de 10 x 2 soit 20T.
Page 33
8. RESISTANCE DES ELINGUES POLYESTER
Couleur d' ident if icat ion bleue
LARGEUR SANGLE
CHARGE
50MM
800
60MM
1000
75MM
1250
100MM
1600
150MM
2000
Lorsque l'élingue est doublée les résistances ci dessus sont doublées.
Page 34
P1= composante parralèlle
P1
P2
P2 = composante perpendiculaire
P = poids
P1 = CHARGE X COEFF. PARALLELE
P2 = CHARGE X COEFF. PERPENDICULAIRE
COEFF.
POURCENTAGE
DEGRE
COEFF. PARALLELE
INFINI
90
1
0
1 143 %
85
0,996
0,087
567 %
80
0,984
0,173
373 %
75
0,965
0,25
275 %
70
0,939
0,34
214 %
65
0,9
0,422
173 %
60
0,866
0,5
143 %
55
0,819
0,573
119 %
50
0,766
0,642
100 %
45
0,707
0,707
84 %
40
0,64
0,766
70 %
35
0,57
0,819
58 %
30
0,5
0,866
46 %
25
0,422
0,9
36 %
20
0,34
0,939
27 %
15
0,25
0,965
18 %
10
0,17
0,98
9%
5
0,087
0,996
0%
0
0
1
PERPENDICULAIRE
FORCE DE TRACTION = P1 + (P2 X COEFF. DE FROTTEMENT)
TERRAIN
COEFF.80 DE FROTTEMENT
COEFF. DE ROULEMENT
BETON SEC
0,8
0,03
MACADAM
0,7
0,03
ARGILE SECHE
0,55
0,06
MACADAM DELAVE
0,5
0,06
TERRE MEUBLE
0,35
0,3
/
0,005
RAIL
Page 35
Charge =
T
Kg
Volume
X
3
M
dm3 ou litre
Densité
T/M3
Kg/dm3
DENSITES
SOLIDES
LIQUIDES
GAZ LIQUEFIES
Acier
7,9
Acétone
0,79
Acétylène
0,73
Aluminium
2,7
Acide chlorhydrique
1,21
Amoniaque
0,68
Amiante
2,9
Acide sulfurique
1,85
Argon
1,4
Ardoise
2,9
Alcool éthylique
0,79
Azote
0,81
Argent
10,5
Alcool méthylique
0,79
Butane
0,76
Béton
2
Anthracène
1,2
Chlore
1,56
Béton armé
3
Benzène
0,9
Chlorure de vinyle
0,97
Chloroforme
1,5
Chlorure d'hydrogène
1,2
Dioxyde de carbone
1,18
Bois
0,5 à 1,1
Brique rouge
0,9
Eau ammoniacale
Bronze
2,2
Eau de mer
Caoutchou
Carbone
Carton
1
Eau
1
1,026 Dioxyde de soufre
1
1,5
Ethane
0,55
8,8
Essence auto
0,73
Ethylène
0,57
1
Ether éthylique
0,72
Hélium
0,12
Charbon
2,3
Gasoil-Fuel
0,83
Hydrogène
0,07
Chaux vive
0,44
Glycérine
1,27
Isobutane
0,6
Ciment
3,1
Goudron
1,3
Krypton
2,41
Cuivre
8,9
Hexane
0,67
Méthane
0,42
8
Heptane-Octane
0,7
Monoxyde d'azote
1,3
Fonte
7,6
Huiles minérales
0,94
Monoxyde de carbone
0,8
Glace
0,9
Huile d'olive
0,92
Néon
1,2
Laiton
8,7
Lait
1,03
Oxyde de carbone
0,82
Magnésium
1,8
Mercure
13,6
Oxygène
1,42
Naphtaline
1,2
Oxyde d'éthylène
0,9
Propane
0,51
Or
19,3
Parafine
0,9
Protoxyde d'azote
1,23
Paille
0,1
Pétrole
0,8
Xénon
3,1
Papier
0,7 à 1,2
Plomb tétraéthyl
1,62
Pierre
3
Sulfure de carbone
1,3
Platine
21,5
Tétrachlorure de C.
1,6
Plomb
11,44
Toluène
0,87
Sable
2
Trichloroéthylène
1,46
Sciure
0,55
White spirit
0,78
Sel
2,17
Xylène
0,88
Souffre
2,1
Fer
Terre
2
Verre
2,5
Zinc
7,2
Page 36

LES MANŒUVRES DE FORCE SOMMAIRE

Transcription

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