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Cordes d’assurance horizontale : mise à jour du guide technique
Bertrand GalyAndré LanFrançois Ouellet Linda Savoie
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Introduction - ProblématiqueChutes de hauteur
397 M$ / an (2010-2012)(2e en termes de coûts)
24,6 % des décès au travail en 2014(2e cause)
70 % des arrêts de travail58 % des constats d’infraction
dans la construction (2011)
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Introduction - Problématique
Potelets Câble
Corde d’assurance horizontale (CAH)
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Introduction - ProblématiqueCorde d’assurance horizontale (CAH)▪ Économique▪ Efficace ▪ Assez facile à mettre en œuvre▪ Conviviale (liberté de mouvement)
Difficulté=
Conception
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Introduction - Problématique
Besoins chantier
Conception CAH
Conception ancrages
Mise en œuvre
T T▪ Calcul de la tension T▪ Calcul de la flèche ff
= 4kN (absorbeur)
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Introduction - Problématique
Travailleur avec harnais
Absorbeur d’énergieCâble
Forme initiale
Forme après chute du travailleur
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Introduction - ProblématiqueDifficultés de conception• Structure flexible (comportement non linéaire)• Charge dynamique (chute)• Rigidité augmente avec le chargement
Solutions théoriques existent, mais complexes à utiliser
Logiciels d’analyse des structures : coûteux en regard de la CAH
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Introduction - Problématique
Objectif :Proposer une méthode de conception :- Rapide- Simple- Fiable- Considérant la rigidité des ancrages
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Plan
1. Méthode de calcul analytique
2. Validation expérimentale
3. Validation avec SAP2000
4. Développement outil Web
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Méthode analytique• Hypothèses• Ancrage rigide ou flexible • Câble parabolique sous son poids propre• Câble de forme triangulaire lors de la chute• Méthode statique, domaine élastique
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Méthode analytique – Ancrage rigide
F
L/2 L/2
T
F
TT
T
f2
f1
α α
α
Sa
Sa (1+e
a )
2
118
wLfT
=
2 3
212 48a
L w LST
= +
cos2 1a
LTSEA
α =⎛ ⎞+⎜ ⎟⎝ ⎠ ( )
2 22
2 24sin 4 1 cosF FT
α α= =
−
2
22
8wL FLf
T+
=
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T
α
T.cosα
ek
LA
Méthode analytique – Ancrage flexible
( )2 2
22 24sin 4 1 cos
F FTα α
= =−
kA
TeK
=
3
3 A AA
A
E IKL
=
cos2 1a k
LTS eEA
α =⎡ ⎤⎛ ⎞+ +⎜ ⎟⎢ ⎥⎝ ⎠⎣ ⎦
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Influence de la rigidité de l’ancrage
Plus l’ancrage est rigide, plus la tension dans le câble est grande.
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Influence des autres paramètres
• Câble de grand diamètre => plus grande tension et plus petite déflection lors de l’arrêt de chute
• Tension initiale élevée => plus grande tension et plus petite déflection lors de l’arrêt de chute
• Il faut trouver un équilibre en tension et déflection pour chaque configuration.
Plus gros = plus résistant ≠ le meilleur
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Abaques
Maj des abaques de 1991
(absorbeur obligatoire = force F plus faible)
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Nouvelle méthode
▪ Câbles de différents diamètres▪ Prise en compte de la rigidité des ancrages
Chiffrier ExcelMD avec macros pour automatiser les calculs
Travées multiples
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Validation expérimentale
• Août - septembre 2014 (Polytechnique Montréal)
Torse 100 kg
L/2 L/2
Cordon d'assujettissement avec absorbeur d'énergie(Classe E4)
f2
f1
Max = 1,2 m
Potelet(type 1, 2 ou 3)
Câble lors de la chute
Mesure de la tension T
Câble acier au repos(9.5 mm ou 12.7 mm)
Mesure de la tension T Potelet
(type 1, 2 ou 3)
C1
C2 C3
C1
C2
C3
Cellule de charge (Fmax < 10 kN)
Cellule de charge (Fmax < 50 kN)
Cellule de charge (Fmax < 50 kN)
Jauges de déformation
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Validation expérimentale
* 2 tensions initiales différentes testéesRigidités de 1 à 12
Portée LAncrage 5 m 10 m 15 mPotelet 1
(4’x4’ ; 1m) E-1-10 (4)
Potelet 2(5’x5’ ; 1m) E-2-5 (6) * E-2-10 (6)
Potelet 3(5’x5’ ; 0.8m) E-3-10 (4)
Potelet 4(4’x4’ ; 1.5m) E-4-10 (2)
Potelet 5(5’x5’ ; 1.5m) E-5-10 (2) E-5-15 (6)
Potelet 2(5’x5’ ; 1m) T1E-2-5 (6) *
Rigide E-R-10 (3) ME-R-10 (3)
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Validation expérimentale
Torse ou masse 100kg
5.2 m 5.2 m
Cordon d'assujettissement avec absorbeur d'énergie(Classe E4)
f2
f1
Câble lors de la chute
Mesure de la tension T
Câble acier au repos(9.5 mm ou 12.7 mm)
C1
C1
C2
C3
Cellule de charge (Fmax = 22 kN)
Cellule de charge (Fmax = 45 kN)
Cellule de charge (Fmax = 45 kN)
H (0.8 à 1.5 m)
Plaque d'appui de 1.5''
P1P2
P1 Potentiomètre à corde (8900 mm)
P2 Potentiomètre à corde (1500 mm + extension)
0.5 m
2''x4'' en bois
Jauges de déformation
Instrumentation
Potentiomètre à corde (1500 mm + extension)
Contreventement (2 cornières)
Potelet Nord
Potelet
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Validation expérimentale
Vidéo tension dans la longe
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Validation expérimentale
Vidéo tension dans le câble
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Validation expérimentale
Vidéo flèche du câble
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Validation expérimentaleTension dans le câble
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Validation expérimentale
Flèche
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Validation expérimentaleConclusions :
• Méthode analytique OK pour conception rapide et sécuritaire (écart = -17 % à +10 %, généralement conservateur)
• La marge de sécurité avec F = 4 kN suffisante pour couvrir les simplifications du modèle
• Modèle analytique plutôt conservateur
• Un absorbeur d’énergie dans la CAH permet de limiter les efforts à 12 ou 13 kN, mais augmente la flèche : pas forcément pertinent, surtout pour gagner seulement 1 à 2 kN.
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Validation avec SAP2000
Modèle avant chargement
Déformée
Travées multiples
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Validation avec SAP 2000
E-2-10-B
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Validation avec SAP 2000
Conclusions :
• La méthode implémentée dans ExcelMD fonctionne bien
• Les écarts avec SAP2000 sont très faibles pour 1 travée (écart moyen < 1 %) et corrects pour multi travées (- 10 % à + 14 %)
• L’outil ExcelMD est suffisant pour faire un dimensionnement rapide et sécuritaire
Développement d’un outil Web
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Développement d’un outil Web
• Le passage des abaques au chiffrier ExcelMD facilite grandement le travail des concepteurs
• Par contre, l’outil proposé présente des limites pour une utilisation en ligne
• Proposition : s’affranchir de ExcelMD et développer un outil Web
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Développement d’un outil Web
• Consultation d’utilisateurs pour connaître l’intérêt pour un outil de conception : positif
• Développement de l’outil Web avec l’aide de Linda Savoie et de ses collaborateurs
• Validation avec les partenaires et utilisateurs : très positif
• Consultation importante jusqu’à maintenant : 6 823 sessions depuis mai 2016.