ISO 8686-3:2018
(Main)Cranes — Design principles for loads and load combinations — Part 3: Tower cranes
Cranes — Design principles for loads and load combinations — Part 3: Tower cranes
This document establishes the application of ISO 8686-1 to tower cranes for construction work as defined in ISO 4306-3, and gives specific requirements and values for factors to be used at the structural calculation. Tower cranes for construction work are exclusively equipped with a hook as the load-handling device. For tower cranes intended to be used for other purposes and/or with other load-handling devices, other values can be necessary according to the tower crane usage specification.
Appareil de levage à charge suspendue — Principes de calcul des charges et des combinaisons de charges — Partie 3: Grues à tour
Le présent document établit l'application de l'ISO 8686‑1 pour les grues à tour de chantier telles que définies dans l'ISO 4306‑3, et donne des exigences et des valeurs spécifiques pour les facteurs à utiliser dans le calcul de structures. Les grues à tour de chantier sont exclusivement équipées d'un crochet comme accessoire de levage. Pour les grues à tour destinées à être utilisées à d'autres fins et/ou équipées d'un autre accessoire de levage, d'autres valeurs peuvent être utilisées selon les spécifications d'utilisation de la grue à tour.
General Information
Relations
Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 8686-3
Second edition
2018-09
Cranes — Design principles for loads
and load combinations —
Part 3:
Tower cranes
Appareil de levage à charge suspendue — Principes de calcul des
charges et des combinaisons de charges —
Partie 3: Grues à tour
Reference number
©
ISO 2018
© ISO 2018
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Published in Switzerland
ii © ISO 2018 – All rights reserved
Contents Page
Foreword .iv
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Symbols and abbreviated terms . 2
5 General . 2
6 Loads . 2
6.1 General . 2
6.2 Loads and values for dynamic factors, ϕ . 2
i
6.3 Loads due to out-of-service wind . 4
6.3.1 General. 4
6.3.2 Loads due to out-of-service wind from rear . 6
6.3.3 Loads due to out-of-service wind from front . 7
6.3.4 Loads due to out-of-service wind from side . 7
6.4 Loads caused by erection, dismantling and transport . 8
6.5 Loads on means provided for access . 9
7 Load combinations .10
7.1 General .10
7.2 Favourable and unfavourable masses .10
7.3 Partial safety factors for the mass of the crane .13
7.4 High risk applications .14
7.5 Load combinations for the proof of strength .14
7.6 Load combinations for the proof of fatigue .17
7.7 Load combinations for the proof of stability . .17
7.8 Resistance to drifting caused by wind (travelling cranes) .19
8 Loads on crane support structure .19
8.1 General .19
8.2 Load combinations .20
Annex A (normative) Loads and load combinations for climbing systems .21
Bibliography .23
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www .iso .org/directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www .iso .org/patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and
expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the
World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT) see www .iso
.org/iso/foreword .html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 96, Cranes, SC 7, Tower cranes.
Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A
complete listing of these bodies can be found at www .iso .org/members .html.
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 8686-3:1998) and ISO 12485:1998 which
have been technically revised.
The main changes compared to the previous edition are as follows:
— integration and rules for application of ISO 8686-1;
— integration of special rules regarding the calculation of wind loads on tower cranes in the out-of-
service state;
— integration of rules regarding the calculation of rigid body stability in this document;
— integration of rules regarding the calculation of loads on crane support structure;
— integration of rules for the calculation of climbing systems;
— integration of rules for the calculation of mobile self-erecting tower cranes.
A list of all parts in the ISO 8686 series can be found on the ISO website.
iv © ISO 2018 – All rights reserved
INTERNATIONAL STANDARD ISO 8686-3:2018(E)
Cranes — Design principles for loads and load
combinations —
Part 3:
Tower cranes
1 Scope
This document establishes the application of ISO 8686-1 to tower cranes for construction work as
defined in ISO 4306-3, and gives specific requirements and values for factors to be used at the structural
calculation.
Tower cranes for construction work are exclusively equipped with a hook as the load-handling device.
For tower cranes intended to be used for other purposes and/or with other load-handling devices, other
values can be necessary according to the tower crane usage specification.
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content
constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For
undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 4302, Cranes — Wind load assessment
ISO 4306-3, Cranes — Vocabulary — Part 3: Tower cranes
ISO 4310, Cranes — Test code and procedures
ISO 8686-1:2012, Cranes — Design principles for loads and load combinations — Part 1: General
ISO 12488-1:2012, Cranes — Tolerances for wheels and travel and traversing tracks — Part 1: General
ISO 20332:2016, Cranes — Proof of competence of steel structures
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 4306-3 and ISO 8686-1 apply.
ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at https: //www .iso .org/obp
— IEC Electropedia: available at https: //www .electropedia .org/
3.1
balancing moment
moment at which the balance of the lifted components of the crane is achieved before starting the
climbing operation
3.2
deviation moment
amount by which the balancing moment (3.1) may deviate during a climbing sequence
4 Symbols and abbreviated terms
The symbols given in ISO 8686-1 and ISO 4302 shall apply.
5 General
The proof calculation — proof of strength and proof of stability — shall be performed in accordance
with ISO 8686-1 and ISO 20332, together with the following provisions.
General principles of calculation are presented in ISO 8686-1:2012, Clause 5. Due to the general
properties and usual design of tower cranes all calculations shall base on the assumption of a deformed
system in a state of equilibrium (second order theory). Structural deformations may be neglected only
if they result in a insignificant increase of the load effect.
Several of the following assumptions presuppose specific boundary conditions, which shall be adhered
to or controlled by the user. It is therefore necessary that these boundary conditions are described
along with the necessary measures in the operating instructions of the crane.
6 Loads
6.1 General
Design loads shall take into consideration the most unfavourable effects that can be expected during
the life of the crane while it is operated and out of service, as well as during assembly, disassembly
and transportation. In-service loads shall reflect unfavourable but realistic operating conditions and
sequences of actions by the crane operator.
Loads, load combinations and parameters used in this document are considered to be deterministic.
These loads shall be defined and classified as regular loads (for load combinations A), occasional loads
(for load combinations B) and exceptional loads (for load combinations C) according to ISO 8686-1:2012,
Clause 6.
6.2 Loads and values for dynamic factors, ϕ
i
Table 1 indicates loads that are generally relevant for tower cranes, and gives guidance on values for
appropriate dynamic factors.
Alternatively, other values for dynamic factors may be used when determined by recognized theoretical
analysis or a practical test.
In the case of a tower crane designed for a special use and/or with dedicated requirements,
additional loads and relevant values of dynamic factors shall be considered and defined according to
ISO 8686-1:2012, Clause 6.
2 © ISO 2018 – All rights reserved
Table 1 — Loads and guidance on values for dynamic factors, ϕ , for tower cranes
i
Line Dyn.
Definitions and guidance on values for dynamic
number Loads factors
factors, ϕ , and load determination
i
i ϕ
i
Regular loads
1 Hoisting and gravity effects ϕ ϕ shall be considered according to ISO 8686-1.
1 1
acting on the mass of the
The value a defined for tower cranes is: a = 0,05.
crane
2 Inertial and gravity effects ϕ ϕ shall be considered according to ISO 8686-1.
2 2
by hoisting an unrestrained
Hoisting class HC1 is defined for tower cranes.
grounded load
For load combinations A1 and B1: ϕ = 1,3.
2,max
For load combination C1: ϕ without limitation.
Due to the nature of tower cranes, only the hoist drive
classes HD1 or HD4 shall be used. The classes HD2, HD3
and HD5 are not allowed to be used.
3 Inertial and gravity effects ϕ Not applicable for tower cranes.
by sudden release of a part of
the hoist load
4 Loads caused by travelling on ϕ The railway tolerances for a tower crane rail track shall be
uneven surface specified according to ISO 12488-1:2012, Class 2. With this
condition, this load action does not need to be considered.
In case of different condition, the load action shall be con-
sidered according to ISO 8686-1.
5 Loads caused by acceleration ϕ ϕ shall be considered according to ISO 8686-1.
5 5
of drives
Usual values of the dynamic coefficient ϕ for tower
cranes are:
— ϕ = 1,0 for centrifugal forces;
— ϕ = 1,5 for drive forces for all typical drives of tower
cranes (with no backlash or in case where existing
backlash does not affect the dynamic forces and with
smooth change of forces).
6 Loads determined by — The erection tolerances for the supporting structure for a
displacements (or rotations) tower crane shall comply with the requirements given in
7.6, item (i). Under this condition, this load action does not
need to be considered.
In case of different condition, the load action shall be
considered according to ISO 8686-1.
Occasional loads
7 Loads due to in-service wind — The minimum in-service wind pressure that shall be
considered is q = 250 Pa (wind speed v = 20 m/s).
(3) (3)
In case a special load chart is additionally provided for
the tower crane, the minimum in-service wind pres-
sure that shall be considered for this special load chart is
q = 125 Pa (wind speed v = 14,1 m/s).
(3) (3)
8 Loads due to snow and ice — This load shall be considered only on special request
from a user.
9 Loads due to temperature — Not applicable for tower cranes.
variation
Table 1 (continued)
Line Dyn.
Definitions and guidance on values for dynamic
number Loads factors
factors, ϕ , and load determination
i
i ϕ
i
10 Loads caused by skewing — Skewing forces are insignificant and do not need to be
considered when the ratio of the wheel base divided by the
track width of the undercarriage is 1 or greater.
In case of different conditions, the load action shall be
considered according to ISO 8686-1.
Exceptional loads
11 Loads caused by hoisting a ϕ Refer to line 2 of Table 1.
grounded load at maximum
hoisting speed
12 Loads due to out-of-service — Refer to 6.3.
wind
13 Test loads ϕ The values of test loads shall be in accordance with
ISO 4310.
The minimum wind pressure that shall be considered for
test loads is q = 40 Pa (wind speed v = 8 m/s).
(3) (3)
14 Loads due to buffer forces ϕ A verification of the energy absorption capacity of the
buffers and the effect of the buffer forces on the tower
crane structure may be disregarded, on condition that the
crane travelling speed does not exceed 40 m/min and at
least 2 limit switches are installed in each driving direc-
tion in addition to buffer stops.
In case of different conditions, the load action shall be
considered according to ISO 8686-1.
15 Loads due to tilting forces — Not applicable to tower cranes.
16 Loads due to unintentional ϕ According to ISO 8686-1.
loss of hoist load
For tower cranes, this load case refers to hoist rope
rupture or accidental drop of hoist load.
ϕ = −0,3 shall be used for the proof of strength and the
proof of rigid body stability. Alternatively, this load may be
evaluated by calculation on a dynamic model analysis or
by a practical test.
17 Loads caused by Emergency — This load can be determined by calculation on a dynamic
Off model analysis or by a practical test.
18 Loads caused by anticipated — This load can be determined by calculation on a dynamic
failure of mechanism or model analysis or by a practical test.
components
19 Loads due to external excita- — To be considered only on special request from a third party.
tion of the crane foundation
20 Loads caused by erection, — Refer to 6.4.
dismantling and transport
21 Loads on means provided — Refer to 6.5
for access
6.3 Loads due to out-of-service wind
6.3.1 General
Loads due to out-of-service wind shall be considered according to ISO 8686-1 and ISO 4302.
4 © ISO 2018 – All rights reserved
Tower cranes are typically designed to slew freely in the out-of-service state and to show a good
weathervaning behaviour thereby.
Nevertheless, in order to cover a delayed slewing of the cranes in the prevailing wind direction or
generally to take into account particularly turbulent construction sites, additional safety load cases
in the out-of-service state shall be considered. These additional empirical load cases relate primarily
to an extension of the proof of rigid body stability. However, in order not to create a gap in the proof
verification, at least the substructure and the crane tower shall be verified by a proof of strength
regarding these load actions.
Hence, wind loads due to out-of-service wind for tower cranes are split-up in three different wind load
assumptions, depending on the wind direction acting on the crane (see Figure 1), with the requirement
of a free slewing upper works. These loads are converted into three load combinations: C2.1, C2.2 and
C2.3 according to Tables 4 and 5.
The proof of stability and the proof of strength shall be made with the following load combinations:
— C2.1: crane in out-of-service conditions, considering out-of-service wind from rear;
— C2.2: crane in out-of-service conditions, considering out-of-service wind from front; and
— C2.3: crane in out-of-service conditions, considering out-of-service wind from side.
Key
(x , y ) coordinate system defined in a horizontal plane at ground level, linked to the stationary crane part of the
0 0
crane, x is conventionally defined parallel to the most unfavourable tilting axis (index 0)
(x , y ) coordinate system defined in a horizontal plane at the level of the slewing ring, linked to the slewing part
1 1
of the crane, x is conventionally defined parallel to the jib axis of the crane (index 1)
1 jib direction
W1 wind from rear
W2 wind from front
W3 wind from side
Figure 1 — Figure illustrating the wind directions “wind from rear", "wind from front" and
"wind from side”
If the tower crane is not slewing freely out-of-service, the wind load action “wind from rear” according
to 6.3.2 shall be applied from all sides. The additional wind loads given in 6.3.3 and 6.3.4 may be ignored
in that case.
For a crane that possesses innate means to be readily removed from exposure to storm winds (e.g. a
mobile self-erecting tower crane), loads due to out-of-service wind may be disregarded or reduced, as
appropriate.
6.3.2 Loads due to out-of-service wind from rear
The out-of-service wind loads from rear are assumed to act on a member of a tower crane or on the
hoist load remaining suspended at the crane and are calculated using Formula (1):
F = K * q(z) * C * A (1)
s f
6 © ISO 2018 – All rights reserved
where
F is the wind load as defined in ISO 4302:2016, 6.2;
K is the structural factor, where, due to the size and structure of tower cranes, the structural
s
factor K takes into account the effect on wind actions from the non-simultaneous occur-
s
rence of peak wind pressures on the surface, such that
K is set to 0,95 for tower cranes,
s
K is only allowed to be used at load combination C2.1;
s
q(z) is the wind pressure as defined in ISO 4302:2016, 6.2;
C is the aerodynamic coefficient as defined in ISO 4302:2016, 6.2;
f
A is the characteristic area as defined in ISO 4302:2016, 6.2.
The reference wind speed and recurrence period shall conform to the following minimum requirements:
— reference wind speed, v = 28 m/s;
ref
— recurrence period, R = 25 years.
Higher reference wind speeds and recurrence periods shall be applied when required by the local wind
conditions and duration of exposure.
For specific applications or jobsite conditions (special cranes such as very high cranes, cranes tied to a
building, jobsites with special wind effects, etc.), parameters different from those listed above based on
more accurate wind load evaluation methods may be used.
6.3.3 Loads due to out-of-service wind from front
The wind load action for out-of-service wind from front as described in 6.3.1 shall be considered
according to Formula (2):
F = q * C * A (2)
(3) f
where
F is the calculated wind load;
q is an empirically defined uniform wind pressure with 710 Pa; This wind pressure shall be
(3)
applied constant over the height of the crane;
C * A is the effective aerodynamic area (C * A) for an approaching flow from front. Simplified,
f f
the effective wind area for a flow from rear, as calculated in 6.3.2, can be used for this load
action also.
6.3.4 Loads due to out-of-service wind from side
The wind load action for out-of-service wind from side as described in 6.3.1 shall be considered
according Formula (3):
Fq= **CA (3)
()3f
where
F is the calculated wind load;
q is an empirically defined uniform wind pressure with 425 Pa; This wind pressure shall be
(3)
applied constant over the height of the crane;
C * A is the effective aerodynamic area (C * A) for an approaching flow attacking the ro-
f f
tating upper crane perpendicular (to the jib axis) from side, calculated according to
ISO 4302:2016, 6.2.
6.4 Loads caused by erection, dismantling and transport
Loads caused by erection, dismantling and transport shall be considered in accordance with
ISO 8686-1:2012, 6.4.1. For tower cranes, these loads are classified as exceptional load (load combination
type C) as a basic statement.
In instances where the frequency of exposure is occasional or regular, the corresponding partial safety
factors shall be taken for these design and stability load cases.
At the erection, dismantling and transportation of tower cranes several different types of loads shall be
considered.
— Weight forces: Weight forces shall be calculated using the dynamic amplification from Table 1, line 1,
as applicable.
— Mass forces from impact of a hoist load: In case of hoisting an unrestrained grounded load, the mass
of the hoist load shall be multiplied by the coefficient ϕ according to Table 1, line 2, as applicable.
The characteristic of the hoist drive shall be considered.
— Mass forces due to accelerations from drives: For loads induced in a crane by accelerations or
decelerations caused by drive, the coefficient ϕ according to Table 1, load line 5 shall be considered,
as applicable. The load effect of these mass forces shall not be less than 10 % of the weight force in
the direction of the actual motion.
For a typical self-erecting tower crane, loading conditions through the whole process of folding and
unfolding shall be considered (see Figure 2).
Key
G mass of a part of a crane creating mass forces caused by accelerations or decelerations of the assembly drive
A
Figure 2 — Mass forces due to accelerations from drives
8 © ISO 2018 – All rights reserved
— Mass forces from impact of assembled or disassembled parts: For loads induced in a crane by
impact of assembled parts a vertical or horizontal force of 10 % of the weight of the assembled or
disassembled part shall be applied in a manner that induces the most unfavourable load effect.
For a typical top slewing tower crane, a vertical load shall be considered, for example, while
installing the counter ballast. A horizontal load shall be considered, for example, while installing
the jib (see Figure 3).
Key
G mass of a part of a crane at assembly or disassembly creating a horizontal or vertical impact force
A
Figure 3 — Mass forces from impact of assembled or disassembled parts
— Wind forces: The minimum wind pressure that shall be considered during erection, dismantling
and transport is q = 125 Pa.
(3)
Additional requirements regarding erection load cases for climbing systems are given in Annex A.
6.5 Loads on means provided for access
Loads on means for access shall conform to ISO 8686-1:2012, 6.4.2 and the requirements given in
Table 2.
Loads
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 8686-3
Deuxième édition
2018-09
Appareil de levage à charge
suspendue — Principes de calcul
des charges et des combinaisons de
charges —
Partie 3:
Grues à tour
Cranes — Design principles for loads and load combinations —
Part 3: Tower cranes
Numéro de référence
©
ISO 2018
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y compris la photocopie, ou la diffusion sur l’internet ou sur un intranet, sans autorisation écrite préalable. Une autorisation peut
être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
ISO copyright office
Case postale 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Genève
Tél.: +41 22 749 01 11
Fax: +41 22 749 09 47
E-mail: copyright@iso.org
Web: www.iso.org
Publié en Suisse
ii © ISO 2018 – Tous droits réservés
Sommaire Page
Avant-propos .iv
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Symboles et termes abrégés . 2
5 Généralités . 2
6 Charges . 2
6.1 Généralités . 2
6.2 Charges et valeurs des facteurs dynamiques ϕ .
i 2
6.3 Charges dues au vent hors service . 5
6.3.1 Généralités . 5
6.3.2 Charges dues au vent arrière hors service . 6
6.3.3 Charges dues au vent de face hors service . 7
6.3.4 Charges dues au vent latéral hors service . 7
6.4 Charges dues au montage, au démontage et au transport . 8
6.5 Charges sur les moyens d'accès . 9
7 Combinaisons de charges .11
7.1 Généralités .11
7.2 Masses favorables et défavorables .11
7.3 Facteurs partiels de sécurité des masses de la grue .14
7.4 Applications à haut risque .15
7.5 Combinaisons de charges pour la vérification de la résistance .15
7.6 Combinaisons de charges pour la vérification en fatigue .19
7.7 Combinaisons de charges pour la vérification de la stabilité .19
7.8 Résistance à la dérive due au vent (grues roulantes) .21
8 Charges sur la structure porteuse de la grue .22
8.1 Généralités .22
8.2 Combinaisons de charges .22
Annexe A (normative) Annexe A Charges et combinaisons de charges pour les systèmes de
télescopage .23
Bibliographie .25
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux.
L'ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents
critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www
.iso .org/directives).
L'attention est attirée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l'élaboration du document sont indiqués dans l'Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l'ISO (voir www .iso .org/brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l'ISO liés à l'évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l'adhésion
de l'ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles
techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: www .iso .org/iso/fr/avant -propos .html.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 96, Appareils de levage à charge
suspendue, sous-comité SC 7, Grues à tour.
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 8686-3:1998) et l’ISO 12485:1998,
qui ont fait l’objet d’une révision technique.
Les principales modifications par rapport à l’édition précédente sont les suivantes:
— intégration et règles d'application de l'ISO 8686-1;
— intégration de règles particulières concernant le calcul des charges dues au vent dans les conditions
hors service;
— intégration des règles relatives au calcul de la stabilité de corps rigide;
— intégration des règles relatives au calcul de charges sur la structure porteuse de la grue;
— intégration des règles pour le calcul des systèmes de télescopage;
— intégration des règles pour le calcul des grues à tour automotrices.
Une liste de toutes les parties de la série ISO 8686 se trouve sur le site Web de l’ISO.
iv © ISO 2018 – Tous droits réservés
NORME INTERNATIONALE ISO 8686-3:2018(F)
Appareil de levage à charge suspendue — Principes de
calcul des charges et des combinaisons de charges —
Partie 3:
Grues à tour
1 Domaine d'application
Le présent document établit l'application de l'ISO 8686-1 pour les grues à tour de chantier telles que
définies dans l'ISO 4306-3, et donne des exigences et des valeurs spécifiques pour les facteurs à utiliser
dans le calcul de structures.
Les grues à tour de chantier sont exclusivement équipées d'un crochet comme accessoire de levage.
Pour les grues à tour destinées à être utilisées à d'autres fins et/ou équipées d'un autre accessoire de
levage, d'autres valeurs peuvent être utilisées selon les spécifications d'utilisation de la grue à tour.
2 Références normatives
Les documents suivants, en tout ou partie, sont référencés de façon normative dans le présent document
à titre d’exigences. Pour les références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non
datées, la dernière édition du document de référence s'applique (y compris les éventuels amendements).
ISO 4302, Appareils de levage à charge suspendue — Évaluation des charges dues au vent
ISO 4306-3, Appareils de levage à charge suspendue — Vocabulaire — Partie 3: Grues à tour
ISO 4310, Appareils de levage à charge suspendue — Code et méthodes d'essai
ISO 8686-1:2012, Appareils de levage à charge suspendue — Principes de calcul des charges et des
combinaisons de charge — Partie 1: Généralités
ISO 12488-1:2012, Appareils de levage à charge suspendue — Tolérances des galets et des voies de
translation et de direction — Partie 1: Généralités
ISO 20332:2016, Appareils de levage à charge suspendue — Vérification d'aptitude des charpentes en acier
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l’ISO 4306-3 et dans
l’ISO 8686-1 s'appliquent.
ISO et IEC conservent les bases de données terminologiques pour la normalisation. Ces bases de données
sont disponibles aux adresses suivantes:
— ISO Online browsing platform: https: //www .iso .org/obp
— IEC Electropedia: http: //www .electropedia .org/
3.1
moment d'équilibrage
moment pour lequel l'équilibre des éléments soulevés de la grue est atteint, avant le début de l'opération
de télescopage
3.2
moment de déviation
amplitude par laquelle le moment d'équilibrage peut dévier pendant une séquence de télescopage
4 Symboles et termes abrégés
Les symboles figurant dans l’ISO 8686-1 et l’ISO 4302 doivent être appliqués.
5 Généralités
La vérification par calcul - vérification de la résistance et vérification de la stabilité - doit être réalisée
selon les normes ISO 8686-1 et ISO 20332, ainsi que selon les spécifications données ci-après.
Des principes généraux de calcul sont présentés dans l’ISO 8686-1:2012, Article 5. En raison de
propriétés générales et de la conception usuelle des grues à tour, tous les calculs doivent être basés sur
l'hypothèse d'un système déformé dans un état d'équilibre (théorie du second ordre). Les déformations
structurelles peuvent être ignorées uniquement si elles entraînent une augmentation non significative
de l'effet de charge.
Plusieurs des hypothèses suivantes présupposent des conditions limites spécifiques, qui doivent être
respectées ou contrôlées par l'utilisateur. Il est donc nécessaire que ces conditions de limites soient
décrites ainsi que les mesures nécessaires dans la notice d'utilisation de la grue.
6 Charges
6.1 Généralités
Les charges de conception doivent prendre en compte les effets les plus défavorables étant à prévoir
au cours de la durée de vie de la grue, en fonctionnement et en période hors service, ainsi que pendant
le montage, le démontage et le transport. Les charges en service doivent refléter des conditions de
fonctionnement défavorables, mais réalistes, ainsi que les séquences d’actions par l'opérateur.
Les charges, les combinaisons de charges, ainsi que les paramètres utilisés dans le présent document
sont considérés comme déterministes.
Ces charges doivent être définies et classées en tant que charges régulières (pour les combinaisons
de charges A), charges occasionnelles (pour les combinaisons de charges B) et charges exceptionnelles
(pour les combinaisons de charges C), conformément à l'ISO 8686-1:2012, Article 6.
6.2 Charges et valeurs des facteurs dynamiques ϕ
i
Le Tableau 1 donne des charges qui sont généralement appropriées pour des grues à tour, et fournit des
lignes directrices en ce qui concerne des facteurs dynamiques appropriés.
En variante, d'autres valeurs de facteurs dynamiques peuvent être utilisées lorsqu'elles sont
déterminées par une analyse théorique reconnue ou par un essai pratique.
Lorsqu'une grue à tour est conçue pour un usage particulier et/ou avec des spécifications spécifiques,
des charges supplémentaires et des valeurs appropriées de facteurs dynamiques doivent être prises en
compte et définies conformément à l'ISO 8686-1:2012, Article 6.
2 © ISO 2018 – Tous droits réservés
Tableau 1 — Charges et valeurs guide de facteurs dynamiques ϕ pour les grues à tour
i
Nu- Fac-
méro teurs Définitions et valeurs guide de facteurs dynamiques ϕ
i
Charges
i de dyn. et détermination des charges
ligne ϕ
i
Charges régulières
1 Effets de levage et de pesanteur ϕ ϕ doit être pris en compte selon l'ISO 8686-1.
1 1
agissant sur la masse de la grue
La valeur a définie pour les grues à tour est:
a = 0,05
2 Effets d'inertie et de pesanteur dus ϕ ϕ doit être pris en compte selon l'ISO 8686-1.
2 2
au levage d'une charge libre au sol
La classe de levage HC1 est définie pour les grues à tour.
Pour les combinaisons de charges A1 et B1: ϕ = 1,3
2,max
Pour la combinaison de charges C1: ϕ sans limitation
En raison de la nature des grues à tour, seuls les méca-
nismes de levage HD1 et HD4 doivent être utilisés. Il n’est
pas permis d’utiliser les classes HD2, HD3 et HD5.
3 Effets d'inertie et de pesanteur ϕ Non applicable à une grue à tour de chantier.
par relâchement soudain d'une
partie de la charge de levage
4 Charges dues à une translation sur ϕ Les tolérances des rails pour une grue à tour sur voie de
une surface irrégulière roulement doivent être spécifiées selon l'ISO 12488-1:2012
– Classe 2.
En respectant cette condition, cette action de charge n'a pas
besoin d'être prise en compte.
Dans le cas d’une condition différente, l'action de
charge doit être prise en compte conformément à
l'ISO 8686-1:2012.
5 Charges dues à l'accélération des ϕ ϕ doit être pris en compte selon l'ISO 8686-1.
5 5
mécanismes d'entraînement
Pour les grues à tour, les valeurs usuelles du coefficient
dynamique ϕ sont:
ϕ = 1,0 pour les forces centrifuges;
ϕ = 1,5 pour les forces d'entraînement pour tous les
mécanismes d'entraînement habituels des grues à tour
(sans jeu ou lorsque le jeu existant n'affecte pas les forces
dynamiques et avec une variation sans à coup des forces)
6 Charges induites par déplace- - Les tolérances de montage pour la structure porteuse d’une
ments (ou par rotations) grue à tour doivent satisfaire aux exigences énoncées au 7.6,
point (i).
Selon cette condition, cette action de charge n'a pas besoin
d'être prise en compte.
En cas de condition différente, l'action de charge doit être
prise en compte selon ISO 8686-1.
Charges occasionnelles
7 Charges dues au vent de service - La pression minimale due au vent de service devant
être prise en compte est q = 250 Pa (vitesse du vent
(3)
v = 20 m/s).
(3)
Lorsqu'un tableau de charges particulier est fourni en plus
pour la grue à tour, la pression minimale due au vent de ser-
vice devant être prise en compte pour ce tableau de charges
particulier est q = 125 Pa (vitesse du vent v = 14,1 m/s).
(3) (3)
8 Charges dues à la neige et à la glace Ces charges doivent être prises en compte uniquement sur
demande spéciale émise par un client.
Tableau 1 (suite)
Nu- Fac-
méro teurs Définitions et valeurs guide de facteurs dynamiques ϕ
i
Charges
i de dyn. et détermination des charges
ligne ϕ
i
Charges régulières
9 Charges dues à une variation de - Non applicables pour les grues à tour.
température
10 Charges dues à la marche en crabe Les forces dues à la marche en crabe sont négligeables et
n'ont pas besoin d'être prises en compte lorsque le rapport
de l’empattement divisé par la portée de la voie de roule-
ment est supérieur ou égal à 1.
En cas de conditions différentes, l'action de charge doit être
considérée selon l'ISO 8686-1.
Charges exceptionnelles
11 Charges dues au levage d'une ϕ Se reporter à la ligne 2 du Tableau 1.
charge au sol à une vitesse de
levage maximale
12 Charges dues au vent hors service - Se reporter au 6.3.
13 Charges d'essai ϕ La valeur des charges d’essai doit être conforme à
l’ISO 4310.
La pression minimale du vent à prendre en compte pour les
charges d'essai est q = 40 Pa (vitesse du vent v = 8 m/s).
(3) (3)
14 Charges dues aux forces de tam- ϕ Une vérification de la capacité d'absorption d'énergie des
ponnement tampons ainsi que l'effet des forces de tamponnement sur
la structure de la grue à tour peuvent être négligés, à condi-
tion que la vitesse de translation de la grue n'excède pas
40 m/min et qu'à minima 2 fins de course soient installées
dans chaque direction de déplacement en plus des butées de
tamponnement.
En cas de conditions différentes, l'action de charge doit être
considérée selon l'ISO 8686-1.
15 Charges dues aux forces de bas- - Non applicables aux grues à tour.
culement
16 Charges dues à une perte acciden- ϕ Conformément à l'ISO 8686-1.
telle de la charge de levage
Pour les grues à tour, ce cas de charge cas fait référence à la
rupture du câble de levage ou à la chute accidentelle de la
charge de levage.
ϕ = −0,3 doit être utilisé pour la vérification de la résis-
tance et pour la vérification de la stabilité de corps rigide.
Alternativement, cette charge peut être évaluée par un
calcul basé sur une analyse de modèle dynamique ou par
expérimentation.
17 Charges dues à une interruption Cette charge peut être évaluée par calcul avec une analyse
d'urgence de modèle dynamique ou par expérimentation.
18 Charges dues à une défaillance - Cette charge peut être évaluée par calcul avec une analyse
anticipée de mécanisme ou de de modèle dynamique ou par expérimentation.
composants
19 Charges dues à l'excitation externe - A prendre en compte uniquement sur demande particulière
des assises de la grue d’un tiers.
20 Charges dues au montage, au Se reporter au 6.4.
démontage et au transport
21 Charges exercées sur les disposi- Se reporter au 6.5.
tifs d'accès
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6.3 Charges dues au vent hors service
6.3.1 Généralités
Les charges dues au vent hors service doivent être prises en compte conformément à l'ISO 8686-1 et à
l'ISO 4302.
Les grues à tour sont typiquement conçues pour se mettre en girouette en état hors service et de ce fait,
pour montrer un bon comportement vis-à-vis de la mise en girouette.
Néanmoins, afin de couvrir un retard de mise en girouette dans la direction dominante du vent ou,
plus généralement, pour prendre en compte des chantiers particulièrement turbulents, des cas de
charge de sécurité supplémentaires doivent être pris en compte à l'état hors service. Ces cas de charges
empiriques supplémentaires sont considérés principalement comme une extension de la vérification de
la stabilité de corps rigide. Cependant, afin de ne pas créer une lacune dans la vérification d’aptitude,
au moins le châssis de base et le mât de la grue doivent être vérifiés au moyen d'une vérification de la
résistance pour ces actions de charge.
Par conséquent, les charges dues au vent hors service pour les grues à tour sont réparties en trois
hypothèses différentes de charges dues au vent, en fonction de la direction du vent agissant sur la
grue (voir Figure 1), avec la condition d’une partie supérieure tournant librement. Ces charges sont
converties en trois combinaisons de charge: C2.1, C2.2 et C2.3 conformément aux Tableaux 4 et 5 .
La vérification de la stabilité et la vérification de la résistance doivent être effectuées avec les
combinaisons de charges suivantes:
— C.2.1: grue dans les conditions hors service, en considérant le vent arrière hors service,
— C.2.2: grue dans les conditions hors service, en considérant le vent de face hors service et
— C.2.3: grue dans les conditions hors service, en considérant le vent latéral hors service.
Légende
(x , y ) système de coordonnées défini dans un plan horizontal au niveau du sol, lié à la partie fixe de la grue,
0 0
x étant défini par convention comme étant parallèle à l'axe d'inclinaison le plus défavorable (indice 0)
(x , y ) système de coordonnées défini dans un plan horizontal au niveau de la couronne d'orientation, lié à la
1 1
partie tournante de la grue, x étant défini par convention comme étant parallèle à l'axe de la flèche de
la grue (indice 1)
1 direction de la flèche
W1 vent arrière
W2 vent de face
W3 vent latéral
Figure 1 — Figure illustrant les directions de vent “vent arrière”, “vent de face” et “vent latéral”
Si la grue à tour n'est pas mise en girouette lorsqu'elle est hors service, la charge due "au vent arrière"
selon 6.3.2 doit être appliquée selon toutes les directions. Dans ce cas, les charges supplémentaires dues
au vent indiquées en 6.3.3 et en 6.3.4 peuvent être ignorées.
Pour la grue qui possède des moyens innés pour être facilement soustraite à l'exposition aux vents de
tempête (par exemple, une grue à tour automotrice), les charges dues au vent peuvent ne pas être prises
en compte ou être réduites, le cas échéant.
6.3.2 Charges dues au vent arrière hors service
Les charges dues au vent arrière hors service sont supposées agir sur un élément de la grue à tour ou
sur la charge de levage restant suspendue à la grue et elles sont calculées à l'aide de la Formule (1):
F = K * q(z) * C * A (1)
s f
où
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F est la charge due au vent telle que définie dans l’ISO 4302:2016, 6.2;
K est le facteur structurel pour lequel, en raison des dimensions et de la charpente des grues à
s
tour, le facteur structurel K tient compte de l'effet sur les actions dues au vent de l'apparition
s
non simultanée de pics de pression du vent sur la surface, de sorte que:
K est fixé à 0,95 pour les grues à tour;
s
K ne peut être utilisé que pour la combinaison de charges C2.1.
s
q(z) est la pression du vent telle que définie dans l’ISO 4302:2016, 6.2;
C est le coefficient aérodynamique tel que défini dans l’ISO 4302:2016, 6.2;
r
A est la surface caractéristique telle que définie dans l’ISO 4302:2016, 6.2.
La vitesse du vent de référence et la période de récurrence doivent être conformes aux spécifications
minimales suivantes:
— vitesse du vent de référence v = 28 m/s ;
réf
— période de récurrence R = 25 ans.
Des vitesses du vent de référence et des périodes de récurrence plus élevées doivent être appliquées si
les conditions de vent locales et la durée d’exposition l’exigent.
Pour des applications ou des conditions de chantier spécifiques (grues spéciales telles que grues très
hautes, grues arrimées à un bâtiment, chantier avec effets dus au vent spéciaux, etc.), il est possible
d'utiliser des paramètres différents de ceux énumérés ci-dessus, basés sur des méthodes d'évaluation
plus précises de la vitesse du vent.
6.3.3 Charges dues au vent de face hors service
L'action de charge due au vent en cas de vent de face hors-service tel que décrit en 6.3.1 doit être prise
en compte selon la Formule (2):
F = q * C * A (2)
(3) f
où
F est la charge calculée due au vent;
q est une pression uniforme du vent empiriquement fixée à 710 Pa ; Cette pression du vent doit
(3)
être appliquée de façon constante sur toute la hauteur de la grue ;
C * A est la surface aérodynamique effective (C * A) pour un flux de vent venant de face. Simplifiée,
f f
la surface au vent effective pour vent arrière, telle que calculée en 6.3.2, peut également être
utilisée pour cette action de charge.
6.3.4 Charges dues au vent latéral hors service
L’action de charge due au vent en cas de vent latéral hors-service tel que décrit en 6.3.1 doit être prise
en compte selon la Formule (3):
F = q * C * A
f
(3)
où
F est la charge calculée due au vent;
q est une pression uniforme du vent empiriquement fixée à 425 Pa. Cette pression du vent doit
(3)
être appliquée de façon constante sur toute la hauteur de la grue;
C * A est la surface aérodynamique effective (Cf * A) pour un flux de vent attaquant latéralement
f
la partie supérieure tournante, perpendiculairement à l’axe de la flèche, calculée selon
l’ISO 4302:2016, 6.2.
6.4 Charges dues au montage, au démontage et au transport
Les charges dues au montage, au démontage et au transport doivent être prises en compte
conformément à l’ISO 8686-1:2012, 6.4.1. Pour des grues à tour, ces charges sont classées en tant que
charges exceptionnelles (combinaison de charges de type C) comme condition de base.
Dans les cas où la fréquence d’exposition est occasionnelle ou régulière, les facteurs partiels de sécurité
correspondants doivent être pris en compte pour ces cas de charge de conception et de stabilité.
Durant le montage, le démontage et le transport de grues à tour, différents types de charges doivent
être pris en compte:
— Forces de pesanteur; Les forces de pesanteur doivent être calculées à partir de l'amplification
dynamique du Tableau 1, ligne 1, le cas échéant.
— Forces massiques dues à l’impact d'une charge de levage
En cas de levage d'une charge libre au sol, la masse de la charge de levage doit être multipliée
par le coefficient ϕ conformément au Tableau 1, ligne 2, le cas échéant. Les caractéristiques du
mécanisme de levage doivent être prises en compte.
— Forces massiques dues aux accélérations des mécanismes d'entraînement
Pour les charges induites dans une grue par les accélérations ou les décélérations provoquées par
un mécanisme d'entraînement, le coefficient ϕ conformément au Tableau 1, ligne de charge 5,
doit être pris en compte, le cas échéant. L'effet de charge de ces forces massiques ne doit pas être
inférieur à 10 % de la force de pesanteur dans la direction du déplacement réel.
Pour une grue à tour à montage automatisé, les conditions de chargement pendant tout le processus
de déploiement/repliement doivent être prises en compte (voir Figure 2).
Légende
G masse d'un élément de la grue générant des forces massiques dues à des accélérations ou décélérations du
A
mécanisme de montage
Figure 2 — Forces massiques dues à des accélérations des mécanismes d'entraînement
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— Forces massiques dues à l’impact d'éléments montés ou démontés
Pour les charges induites dans une grue par l’impact d'éléments montés, une force verticale ou
horizontale de 10 % du poids de l'élément monté ou démonté doit être appliquée de manière à
obtenir l'effet de charge le plus défavorable.
Pour une grue à tour typique tournant du haut, une charge verticale doit être prise en compte, par
exemple, lors de l'installation du contrepoids. Une charge horizontale doit être prise en compte, par
exemple, lors de l'installation de la flèche (voir Figure 3).
Légende
G masse d'un élément de la grue créant une force d'impact horizontale ou verticale lors du montage ou du
A
démontage
Figure 3 — Forces massiques dues à l’impact d'éléments montés ou démontés
— Forces dues au vent
La pression minimale de vent à prendre en compte lors du montage, du démontage et du transport
est q = 125 Pa.
(3)
Des exigences supplémentaires pour les cas de de charge de montage avec système de télescopage sont
données à l'Annexe A.
6.5 Charges sur les moyens d'accès
Les charges sur les moyens d'accès doivent être conformes à l'ISO 8686-1:2012, 6.4.2 ainsi qu'aux
exigences présentées dans le Tableau 2.
Les charges sur les moyens d'accès doivent être considérées comme des charges locales s'appliquant
uniquement aux composants eux-mêmes et à leur structure porteuse directe.
Tableau 2 — Charge sur les moyens d'accès
Composant Description qk Qk
Plate-forme de travail Lorsque des éléments ou des objets 2,0 kN/m 3,0 kN
peuvent être disposés temporairement
2 2
Plate-forme de repos et Destinés à l'usage exclusif de personnes 1,0 kN/m 1,5 kN/m
passerelles
Escaliers 1,3 kN/m 2,0 kN
Échelles 0,6 kN/m 1,5 kN
Crinoline Charge appliquée en tant que charge — 1,0 kN
verticale sur chaque anneau lorsque
l'échelle est installée. (cas
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.
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