ANNEXE A DONNÉES RELATIVES AU TRAVAILLEUR DÉCÉDÉ. Fonction habituelle : Assembleur-Soudeur

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1 AN ANNEXE A DONNÉES RELATIVES AU TRAVAILLEUR DÉCÉDÉ Nom : M..."A" Prénom : Sexe : Masculin Date de naissance 1 mars 1963 Fonction habituelle : Assembleur-Soudeur Expérience dans cette fonction : 1 semaine chez cet employeur de dossier d'indemnisation : 14

2 Annexe B - Croquis du lieu de l'accident Entrée du séchoir Table Nord Séchoir Longerons soudés au réservoir et à la table Position du travailleur au sol après l'accident Position de l'élingue sous le pont de 20 tonnes Équipements le long du mur gauche de l'atelier (Nord-Ouest) Position de l'élingue sous le pont de 15 tonnes Sortie du séchoir Table en acier Centre de l'atelier, parcours vers la table Bureaux administratifs - Avant de l'atelier boul. Grande-Allée, Lachenaie

3 Annexe C - Photographies des lieux Photo 1 - Vue d'ensemble du séchoir à bois Cale insérée entre le séchoir et le support temporaire Photo 2 - Support temporaire sous le séchoir à bois

4 Élingues sous le pont de 20 tonnes Longeron soudé Photo 3 - Vue de côté du séchoir à bois Photo 4 - Longeron soudé au réservoir et à la table

5 Position du travailleur après l'accident Bout du brin de l'élingue de chaîne brisé avec crochet Photo 5 - Poste de travail d'opération du pont roulant de 20 tonnes Crochet d'un brin d'élingue de chaîne engagé dans la manille de l'élinguc en câble Photo 6 - Mode d'élingage sous le pont de 20 tonnes

6 Photo 7 - Maillon brisé du brin d'élingue de chaîne 1/2 po grade 80 Photo 8 - Élingue 1/2 grade 80 QOS

7 Photo 9 - Angle des élingues lors du levage du séchoir Vis réglable de déclenchement de l'interrupteur Interrupteur du dispositif Photo 10 - Dispositif limiteur de charge sur le palan du pont roulant de 20 tonnes métriques.

8 ANNEXE D EXPERTISE SUR LE BRIS D'UNE ÉLINGUE QUADRUPLE DE TYPE QOS 15

9 Les Expertises TRACK TEST Inc 267, rue Rachel est, bureau 211 MONTRÉAL, Québec H2W 1E5 Téléphone: (514) Télécopieur: (514) EXPERTISE SUR LE BRIS D'UNE ÉLINGUE QUADRUPLE DE TYPE QOS CHEZ PRODUITS D'ACIER ROGER V/Dossier: N/Dossier: (Contrat No ) P1850 Le 5 Juillet 2001 Préparé pour: M. Sylvain Ménard, inspecteur Commission de la santé et de la sécurité du travail du Québec Direction régionale Lanaudière Préparé par: Les Expertises TRACK TEST Inc.

10 SOMMAIRE Pour faire suite à la demande de M. Sylvain Ménard, inspecteur, à la Commission de la Santé et de la Sécurité du travail du Québec, Direction régionale Lanaudière, j'ai étudié les circonstances entourant le bris d'une élingue utilisée pour lever un séchoir rotatif. Ainsi, un maillon d'une chaîne se serait brisé au cours d'une opération de levage réalisée pour libérer une cale supportant partiellement le séchoir qui pèse livres. L'examen du maillon brisé et des autres élingues utilisées pour l'opération de levage montrent qu'elles étaient initialement en bon état, mais que le maillon a été soumis à une charge dépassant la limite de rupture du matériau. Ainsi, il est possible de conclure que la chaîne s'est brisée sous l'effet d'une surcharge causée par une méthode de travail inadéquate. En effet: l'agencement des supports utilisés ne permettait pas de déterminer la charge supportée par I'élingue qui s'est brisée; seuls deux des quatre morceaux de chaîne supportaient la charge; chacun des deux morceaux de chaîne était soumis à un angle de levage d'environ 45 degrés, ce qui a une incidence directe sur la charge supportée.

11 TABLE DES MATIÈRES INTRODUCTION CIRCONSTANCES 2 OBSERVATIONS 5 CALCULS 7 DISCUSSION 10 CONCLUSIONS 11 PHOTOGRAPHIES Annexe A PLAN DU SÉCHOIR ET POSITION DES ÉLINGUES UTILISÉES POUR LE LEVAGE Annexe B NOMENCLATURE DES CHAÎNES ET ÉLINGUES Annexe C RAPPORT D'ANALYSE DU PROFESSEUR "H"... Annexe D MODE DE CHARGEMENT COMPLEXE D'UN MAILLON (MARK'S STANDARD HANDBOOK FOR MECHANICAL ENGINEERS - 7th EDITION) Annexe E TABLEAU DES CHARGES ADMISSIBLES (CHAÎNE 80) Annexe F EXEMPLES DE POUTRES D'ÉCARTEMENT UTILISÉES DANS LES OPÉRATIONS DE LEVAGE Annexe G NORME ASME B30.9c Annexe H

12 INTRODUCTION Pour faire suite à la demande de M. Sylvain Ménard, inspecteur, à la Commission de la Santé et de la Sécurité du travail du Québec, Direction régionale Lanaudière j'ai étudié les circonstances entourant le bris d'une élingue utilisée pour lever un séchoir à copeaux rotatif. Ce bris se serait produit chez Produits d'acier ROGER, au 1350, Grande-Allée à Lachenaie au mois de mars dernier. Mon mandat visait à apporter des réponses à diverses questions portant sur la chaîne brisée et, en particulier: de déterminer la cause du bris; d'estimer les charges appliquées; de réaliser une analyse métallurgique pour déterminer, le cas échéant, la présence de fissures préalables au bris. 1

13 CIRCONSTANCES DE L'ACCIDENT Afin de vérifier le bon fonctionnement du séchoir qui venait d'être terminé, il avait été installé sur une plate-forme en acier (photos #1 et #2). Le séchoir, qui avait été fabriqué en plusieurs sous sections, puis pré-assemblé en deux grandes sections pour l'assemblage final, mesure 64 pieds 10 pouces (19,8 mètres) de longueur et a un diamètre de 13 pieds (3,9 mètres). Il reposait sur 2 supports à rouleaux (photos #3 et #4) espacés de 40 pieds 5 pouces (12,3 mètres). Un support temporaire, qui avait facilité le boulonnage des deux sections, était installé à 27 pieds (8,23 mètres) de l'entrée du séchoir et des supports avaient été soudés, au séchoir et à la table, à la même distance. De plus, des ponts roulants d'une capacité de 20 tonnes et de 15 tonnes étaient utilisés pour soutenir, par l'intermédiaire d'élingues, le séchoir respectivement à 23 pieds (8,23 mètres) et à 6 pieds (1,85 mètre) de l'autre extrémité. Le séchoir pèse un total de livres ( kg), qui sont réparties suivant les données du plan (D ) montré à l'annexe B. Au moment de mon inspection, le 28 mars 2001, les élingues avaient été installées comme elles I'étaient au moment de l'accident, bien que leur position longitudinale n'était pas respectée. Ainsi, des élingues de câble d'acier de 3/4 pouce de diamètre (19 mm) et mesurant 20 pieds (6 mètres) supportaient le séchoir (photo #5). À cause des dimensions, chacune de ces élingues couvrait essentiellement la moitié inférieure de la circonférence du séchoir. Les crochets terminant ces élingues étaient engagés dans deux des quatre crochets d'élingues en chaîne soudée de type QOS(¹)i. La première élingue, située à 23 pieds de l'extrémité et supportée par le pont roulant de 20 tonnes a une capacité nominale de Ib (photos #6 et #7). La deuxième élingue, située à 6 pieds de l'extrémité, et supportée par un pont roulant de 15 tonnes, a aussi une capacité nominale de Ib. L'agencement des supports est montrée à la figure 1 ci-dessous. (1} Une élingue QOS désigne une élingue à quatre chaînes (Q), montées sur une grande maille (0) et se terminant individuellement par un crochet d'élingage (voir Annexe C). 2

14 Élingue sur pont de 15 tonnes Élingue brisée sur pont de 20 tonnes Bride de raccord Séchoir de 13' de diamètre Appui temporaire central avec cale Supports soudés à la table Support à rouleaux Supports à rouleaux Figure 1 - Schéma du séchoir avec dimensions principales À cause du faible dégagement entre la partie supérieure du séchoir et les ponts roulants, les chaînes des élingues étaient suspendues au pont roulant et formaient un angle de levage d'environ 90 degrés. De plus, dans cette position, une partie de la chaîne est courbée autour du séchoir, au lieu d'être parfaitement droite. Ceci a pour effet de faire supporter un chargement complexe aux maillons de la chaîne. La figure 2 ci-dessous montre l'extrémité du séchoir et l'angle de levage des chaînes. Il faut noter que seulement 2 des 4 chaînes de chacune des élingues étaient utilisées pour lever le séchoir à l'aide des ponts roulants. Dans cette configuration, la capacité nominale de charge de chacune des élingues n'était plus que de Ib. 3

15 Bris de la chaîne Figure 2 - Schéma du séchoir montrant la position des chaînes Ainsi, au moment de l'accident le séchoir était supporté par les deux élingues et par les autres supports, dont celui formé des supports d'appui. Afin de retirer le support temporaire, avant de faire fonctionner le séchoir, on aurait alors décidé de le soulever en actionnant uniquement le treuil du pont roulant de 20 tonnes, celui qui retient la chaîne qui s'est finalement brisée. Étant donné la position des supports soudés et la très grande rigidité du séchoir, il semble peu probable que cette manœuvre puisse permettre de dégager l'appui temporaire. De toutes façons, à un moment de la manœuvre et alors qu'un ouvrier s'affairait à retirer le support temporaire, la chaîne de la deuxième élingue se serait alors brisée et l'ouvrier qui opérait le pont roulant de 20 tonnes aurait alors subi des blessures mortelles. 4

16 OBSERVATIONS Les élingues, livrées à mon bureau, ont été examinées avec le résultat suivant: Élingue brisée à chaîne soudée: elle porte le numéro de certificat (photo #8); il s'agit d'une élingue à quatre chaînes (photo #9), dont deux seulement étaient utilisées au moment du bris; d'après sa plaque d'identification, la capacité de l'élingue de ½ pouce de grade 80 est de Ib (photo #10) (pour les quatre chaînes utilisées sous un angle de levage de 60 ); mis à part le bris de l'une des chaînes (photo #11 ), l'élingue semble en bon état et les maillons ne présentent qu'une faible usure; le diamètre du fil des maillons varie de pouce à pouce, valeurs bien supérieures à la valeur limite de pouce donnée pour ce type d'élingue; chacune des branches de la chaîne mesure 125 pouces; la chaîne s'est brisée à 6 pieds du crochet, donc, par calculs, dans la partie droite de la chaîne (voir figure 2); le maillon brisé, ainsi qu'un autre maillon ont été inspectés par le professeur "H", dont le rapport d'analyse métallurgique est présenté à l'annexe D. Élingue de câble métallique: l'élingue de câble métallique mesure 20 pieds de longueur et est fabriquée d'un câble de 3/4 pouce de diamètre (photo #12); 5

17 les brins d'acier semblent en bon état et le câble ne présente aucun défaut apparent (photo #13); sa capacité nominale serait d'environ Ib. Élingue intacte à chaîne soudée: elle porte le numéro de série 5639 (photo #14); il s'agit d'une élingue à quatre chaînes (photo #15), dont deux seulement étaient utilisées au moment du bris; d'après sa plaque d'identification, la capacité de l'élingue de ½ pouce de grade 80 est de Ib (photo #16) (pour les quatre chaînes utilisées sous un angle de levage de 60 ); l'élingue semble en bon état et les maillons ne présentent qu'une faible usure; le diamètre du fil des maillons varie de pouce à pouce, valeurs bien supérieures à la valeur limite de pouce donnée pour ce type d'élingue. 6

18 CALCULS Le séchoir, supporté par deux élingues, deux supports à rouleaux, un support temporaire et, finalement, deux supports soudés, est une membrure statiquement indéterminée et, ainsi, les réactions aux supports dépendent de la rigidité du séchoir. À cause de ce chargement complexe, il est difficile de calculer la charge supportée par chacun des supports au moment du bris de la chaîne. Par contre, l'analyse métallurgique a permis de mesurer la dureté de la chaîne brisée. Cette dureté correspond à une résistance ultime comprise entre et lb/po2. Cette valeur permet de calculer la charge de tension dans la chaîne au moment de sa rupture. Dans un premier temps, il faut savoir qu'un maillon de chaîne est soumis à un chargement complexe, combinaison de tension et de cisaillement et, ainsi, il est généralement reconnu que la charge de rupture d'une chaîne est égale aux 2/3 environ de la valeur calculée en ne se basant que sur un calcul de traction pure(2). Ainsi, on peut calculer la charge à la rupture par l'équation suivante: dans laquelle: d = 1/2 pouce et, S = lb/po2 (valeur minimale). On obtient donc la charge de rupture de Ib, qui est la charge supportée par l'un des brins de la chaîne lors de sa rupture. (2) Voir Annexe E (Mark's Standard Handbook for Mechanical Engineers - 7th edition) 7

19 Étant donné l'utilisation de deux branches de la chaîne et l'angle approximatif de levage de 45, il est alors possible de calculer, par l'équilibre des forces (voir le schéma ci-dessous), que I'élingue supportait une charge verticale de Ib au moment du bris. Cette charge représente environ 80% de la masse du séchoir Ib Ib Ib Par ailleurs, il est possible de calculer la résistance des supports soudés, sa résistance étant limitée par le cordon de soudure réalisé sur le séchoir. La section efficace est donnée par: Ae= dans laquelle: L = longueur du cordon (environ 1 3/4 pouce), te = épaisseur efficace = 0,707a et, a = côté de la soudure (environ 1/4 pouce), d'où: Ae =.309 po² 8

20 Ce cordon étant soumis à de la tension pure, la charge qu'elle pouvait supporter est donnée par: P = Ae X Sut avec: Sut = résistance ultime de l'électrode (soit Ib/po2} et Ae =.309po2 donc: P = Ib. Il faut noter que le calcul précédent ne représente pas la charge supportée par l'un des supports soudés au moment du bris, mais uniquement la capacité du support. 9

21 DISCUSSION Les calculs précédents montrent, dans un premier temps, que l'élingue. a été soumise, avant qu'elle ne se brise, à une charge bien supérieure à sa capacité nominale. En effet, sous un angle de 45, la capacité de l'élingue n'est que de 70% de sa capacité nominale, soit Ib, charge de levage qui ne devrait pas être dépassée pour assurer la sécurité de l'opération. De plus, comme 2 chaînes seulement étaient utilisées, la charge maximale dans cette condition n'aurait pas dû dépasser lb(3). L'utilisation d'une poutre d'écartement (tel que montré à l'annexe G), en maintenant les chaînes verticales, aurait augmenté la charge que pouvait supporter l'élingue. Dans un deuxième temps, comme la chaîne s'est brisée sous une tension d'environ Ib, on constate qu'elle offrait un facteur de sécurité à la rupture de 4,5 (i.e lb/ Ib), ce qui est satisfaisant par rapport aux normes en vigueur(4), qui exigent un facteur de sécurité minimum de 4. Par ailleurs, l'examen métallurgique a permis de constater que la chaîne était en bon état avant qu'elle ne soit soumise à une charge dépassant sa capacité nominale. En effet, le professeur "H" conclut que la chaîne s'est brisée sous l'effet d'une surcharge, la rupture ayant débuté dans la zone de soudure d'un maillon. Compte tenu de l'agencement des supports soudés, des supports à rouleaux et des élingues utilisés pour supporter le séchoir, on ne peut pas déterminer la charge supportée par une seule élingue, cette charge dépendant, entre autres, de la rigidité de la structure. Toutefois, il est possible de calculer la résistance de chacun des supports soudés, qui s'établit à Ib. (3) Voir Annexe F (4) Norme ASME B30.9c-2000 (voir Annexe H) 10

22 CONCLUSIONS L'analyse métallurgique a permis de constater que la chaîne était en bon état avant la manœuvre de levage. Par ailleurs, il a été possible de calculer que la chaîne a brisé sous une tension de Ib, ce qui représente une forte surcharge par rapport à sa capacité nominale de Ib. Finalement, connaissant l'agencement du système de levage, il a aussi été possible de calculer que l'élingue supportait, au moment du bris, une charge verticale de Ib, soit environ 80% de la masse du séchoir. 11

23 ANNEXE E BIBLIOGRAPHIE 1. Catalogue E-2 - Tables et chartes des capacités de levage des élingues. St-Pierre, Chaînes et Élingues Itée, Anjou (Québec), 2000,15p. ill.. 2. Gréage et appareils de levage. Guide de l'association paritaire pour la santé et sécurité du travail, secteur fabrication de produits en métal et de produits électriques, Saint-Léonard, 1998, 92 p. ill. (MO ). 3. Manuel du formateur, élingage. Association paritaire pour la santé et sécurité du travail, secteur de la construction, Montréal, 1995, 107, 27 p. ill. (MO ). 4. Manuel du gréeur. Commission de la santé et de la sécurité du travail du Québec, Gouvernement du Québec, c1985, 1992,196 p. ill. (MO ). 5. Ponts roulants électriques pour usage général. Norme ACNOR B-167 : Association canadienne de normalisation, Ontario, 1964, 55 p. (NO ) 6. Sécurité des appareils de levage à charge suspendue. Prescriptions relatives à l'hygiène et à la sécurité. Partie 2 : Dispositifs limiteurs et indicateurs. Norme NF EN : 1999, Association française de normalisation, Paris, 1999, 17p. (NO ) 16