Grue à tour auto-grimpante

Une grue à tour auto-grimpante allonge elle-même son mât. Une cage qui entoure le haut du mât porte la flèche et ses mécanismes ; un vérin hydraulique soulève cette cage et tout ce qu'elle porte de la hauteur d'un élément, et un nouvel élément est introduit par une ouverture sur son côté. La grue peut ainsi garder son crochet au-dessus d'un bâtiment qui monte étage par étage. Ces grues apparaissent au milieu des années 1950, en France et en Allemagne. Selon son histoire publiée, le constructeur français Potain construit une grue munie d'une cage de télescopage de ce type, levée d'abord par des câbles, puis par des vérins hydrauliques. À la même époque, Liebherr conçoit en Allemagne sa grue auto-grimpante 25H.

Ce que c’est

Une grue à tour repose sur un mât vertical fait d’éléments en treillis d’acier identiques, assemblés bout à bout par des broches ou des boulons. Au sommet du mât se trouve la partie tournante, qui pivote d’un bloc : une longue flèche horizontale le long de laquelle un chariot porte le crochet, une courte contre-flèche chargée de blocs de béton pour l’équilibrer, les treuils et la cabine du grutier. La grue est montée au début du chantier, souvent avec l’aide d’une grue mobile, jusqu’à une première hauteur.

Une grue auto-grimpante peut ensuite grandir sans autre grue. Elle ajoute des éléments à son propre mât pour que son crochet reste au-dessus du bâtiment à mesure que les étages montent, et elle les retire de la même manière en fin de chantier. Beaucoup de grues grimpantes le font à l’extérieur du bâtiment, sur leur propre mât, ancré au bâtiment à intervalles pour rester stable. D’autres se tiennent à l’intérieur du bâtiment et grimpent le long de la structure elle-même à mesure qu’elle s’élève.

Comment ça marche

Pour grimper sur son propre mât, la grue porte une cage de télescopage, un cadre d’acier qui entoure le haut du mât juste sous la partie tournante et qui y est fixé. Des galets ou des guides, à l’intérieur de la cage, roulent le long des membrures d’angle du mât. Une face de la cage est ouverte, et devant cette ouverture dépasse un court rail auquel est suspendu un chariot. Un vérin hydraulique fixé à la cage pousse vers le bas sur une traverse qui s’appuie sur des taquets du mât, et une petite centrale à pompe électrique envoie au vérin de l’huile sous pression.

Le pied du vérin : une traverse s’appuie sur deux taquets du mât, et le vérin pousse la cage vers le haut à partir de là.

Pour grimper, la grue soulève d’abord un nouvel élément avec son propre crochet et l’accroche au chariot. On déplace le chariot de flèche jusqu’à la portée indiquée par le constructeur, parfois avec une charge au crochet, pour que le centre de gravité de tout ce que la cage va porter se trouve au-dessus du vérin de télescopage. Le vérin peut alors lever ce poids sans faire basculer la cage contre ses guides. On met le vérin en pression pour qu’il prenne la charge, puis on défait la liaison entre l’élément du sommet et la partie tournante. Le vérin pousse, et la cage, la partie tournante, la flèche et la contre-flèche montent ensemble le long du mât jusqu’à ce que le vide ouvert dans la cage ait la hauteur d’un élément. Le chariot fait entrer le nouvel élément par l’ouverture, au sommet du mât, où il est broché ou boulonné à l’élément inférieur. Le vérin redescend la partie haute sur lui, la liaison supérieure est refermée, et la grue a gagné un élément.

Les opérations se répètent élément après élément. Après le télescopage, la cage est descendue jusqu’à l’ancrage suivant ou au pied du mât, ou démontée. Un mât autoporteur ne peut dépasser une certaine hauteur ; un mât qui monte le long d’un bâtiment y est donc ancré par des bras d’acier fixés à ses planchers ou à ses murs. Une grue grimpant à l’intérieur fonctionne autrement : son mât court repose sur des cadres calés dans des trémies des planchers, et le vérin soulève toute la grue d’un jeu de cadres au suivant, plus haut, si bien que c’est le bâtiment qui porte la grue.

Comment faire

Cette maquette de table montre une cage qui grimpe le long d’un mât grâce à un vérin à eau. Il faut six à huit blocs de bois identiques de section carrée, par exemple coupés dans un tasseau de 4 cm, chacun un peu moins haut que la course des seringues, un morceau de tourillon de 6 mm, une planche pour la base, du carton fort ou du contreplaqué de 3 mm pour la cage, une règle en bois pour la flèche, deux seringues en plastique de même taille, environ 40 cm de tuyau qui s’y emboîte bien serré, de l’eau, un bâtonnet de café en bois, du ruban adhésif, un petit élastique, une punaise, un pistolet à colle chaude, un cutter, un tapis de coupe et un réglet d’acier.

En poussant la seringue de commande, on fait descendre le piston de l’autre sur un tourillon du mât, et le fourreau monte.

Collez un morceau de tourillon de 2 cm au milieu d’une face de chaque bloc, près du haut, pour qu’il dépasse comme une marche. Collez le premier bloc debout sur la base et empilez les autres dessus, tourillons du même côté. Faites la cage en forme de fourreau carré avec un couvercle, un peu plus haut que deux blocs, qui coulisse sur les blocs sans trop de jeu. Dans la face du côté des tourillons, découpez une fente sur toute la hauteur, un peu plus large qu’eux, pour qu’ils puissent passer. Dans la face opposée, juste sous le couvercle, découpez une fenêtre de la hauteur d’un bloc. Collez la règle sur le couvercle en guise de flèche. Remplissez d’eau une seringue et le tuyau sans bulles d’air, et branchez la seconde seringue, piston enfoncé. Collez cette seconde seringue debout sur l’extérieur du fourreau, à côté de la fente, piston vers le bas. Collez une petite butée de bois en travers du bout du piston. Coupez dans le bâtonnet un pied d’environ 3 cm et fixez-le sous la butée par une charnière de ruban adhésif, de façon qu’il passe au-dessus de la fente. Enfoncez la punaise sur le dessus de la butée et tendez l’élastique de la punaise à l’extrémité du pied : l’élastique tient le pied relevé contre la butée, si bien qu’il peut se replier vers le bas, mais pas vers le haut. Posez le fourreau sur le mât, couvercle sur le dernier bloc, le pied appuyé sur le tourillon du bloc situé juste sous la fenêtre.

Poussez lentement la seringue de commande. Le piston du fourreau sort, le pied, tenu à plat par la butée, pousse sur le tourillon, et le fourreau monte avec sa flèche jusqu’à ce que la fenêtre soit dégagée au-dessus du dernier bloc. Glissez un nouveau bloc par la fenêtre, tourillon en avant, pour que le tourillon entre dans la fente, puis tirez lentement la seringue de commande. Le fourreau se pose sur le nouveau bloc et le piston remonte. Quand le pied rencontre par en dessous le tourillon du bloc suivant, il se replie, passe à côté, et l’élastique le ramène à plat au-dessus du tourillon. Chaque cycle ajoute un bloc, comme la vraie grue gagne un élément.

Sécurité. La buse du pistolet à colle et la colle fraîche peuvent brûler : gardez les doigts à distance et laissez refroidir chaque collage avant de le toucher.

Histoire et évolution

Les grues à tour à flèche horizontale, sur laquelle un chariot porte la charge à l’endroit exact où on en a besoin, se répandent sur les chantiers européens pendant la reconstruction qui suit la Seconde Guerre mondiale. Des constructeurs comme Liebherr en Allemagne et Potain en France les conçoivent pour être transportées sur le chantier et montées vite, et certaines ont déjà un mât télescopique, mais la hauteur de ces mâts est limitée par la longueur de leurs propres pièces.

Une grue grimpant à l’intérieur se tient dans le bâtiment et passe d’un étage à l’autre à mesure que la structure monte.

Les grues grimpantes apparaissent au milieu des années 1950. D’après l’histoire publiée par l’entreprise, un ingénieur de Potain nommé Janier imagine une cage coulissant autour du mât, qui permet d’ajouter des éléments de mât pour rehausser la grue. La cage est d’abord levée par des câbles ; selon la même histoire, des vérins hydrauliques les remplacent ensuite pour le télescopage des éléments de mât, ce qui rend le montage plus rapide et plus sûr. En Allemagne, Liebherr conçoit dans les mêmes années une grue à tour auto-grimpante, la 25H. L’Engineering News-Record note que ces grues deviennent vite un outil important pour les ouvrages de grande hauteur. Les cages de télescopage mues par un vérin hydraulique et par une centrale dont la pompe est entraînée par un moteur électrique restent depuis la méthode courante. Les constructeurs en proposent pour les grues qui grimpent à l’extérieur d’un bâtiment comme pour celles qui grimpent à l’intérieur, portées par ses planchers. Aux États-Unis, la réglementation fédérale demande qu’avant tout télescopage, extérieur ou intérieur, un ingénieur vérifie que le bâtiment supporte les efforts transmis par les ancrages ou par la grue elle-même. La grue lève toujours avec un crochet, un treuil et des moufles, et son mât comme sa flèche sont des treillis d’acier.