Cranes — General design — Limit states and proof of competence of forged steel hooks

ISO 17440:2014 is intended to be used together with the other relevant International Standards in its series. As such, they specify general conditions, requirements and methods to prevent hazards in hooks as part of all types of cranes. ISO 17440:2014 covers the following parts of hooks and types of hooks: bodies of any type of point hooks made of steel forgings; machined shanks of hooks with a thread/nut suspension. Its principles can be applied to other types of shank hooks and also where stress concentration factors relevant to that shank construction are determined and used. Plate hooks, which are those assembled from one or several parallel parts of rolled steel plates are not covered. ISO 17440:2014 is applicable to hooks from materials with ultimate strength of not more than 800 N/mm2 and yield stress of not more than 600 N/mm2. It is aimed at reducing or eliminating the risks associated with the following hazards: exceeding the limits of strength (yield, ultimate, fatigue); exceeding temperature limits of material; unintentional disengagement of the load from the hook. It is applicable to hook designs in general and to cranes manufactured after the date of its publication, and serves as a reference base for product standards of particular crane types. It deals only with the limit state method in accordance with ISO 8686‑1.

Appareils de levage à charge suspendue — Conception générale — États limites et vérification d'aptitude des crochets forgés

L'ISO 17440:2014 conjointement avec les autres normes internationales appropriées de sa série. En tant que telles, elles spécifient les conditions générales, prescriptions et méthodes permettant d'éviter les phénomènes dangereux associés aux crochets faisant partie intégrante de tous les types d'appareils de levage à charge suspendue. L'ISO 17440:2014 couvre les composants de crochets et types de crochets suivants : corps de tout type de crochets à bec en acier forgé ; tiges usinées de crochets à suspension par vis/écrou. L'ISO 17440:2014 s'applique aux crochets dont les matériaux présentent une résistance à la traction inférieure à 800 N/mm² et une limite d'élasticité inférieure à 600 N/mm².

General Information

Status
Published
Publication Date
13-May-2014
Current Stage
9093 - International Standard confirmed
Start Date
12-Oct-2021
Completion Date
12-Oct-2021
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ISO 17440:2014 - Cranes -- General design -- Limit states and proof of competence of forged steel hooks
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 17440
First edition
2014-06-01
Cranes — General design — Limit
states and proof of competence of
forged steel hooks
Appareils de levage à charge suspendue — Conception générale —
États limites et vérification d’aptitude des crochets forgés
Reference number
ISO 17440:2014(E)
ISO 2014
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ISO 17440:2014(E)
COPYRIGHT PROTECTED DOCUMENT
© ISO 2014

All rights reserved. Unless otherwise specified, no part of this publication may be reproduced or utilized otherwise in any form

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Web www.iso.org
Published in Switzerland
ii © ISO 2014 – All rights reserved
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ISO 17440:2014(E)
Contents Page

Foreword ..........................................................................................................................................................................................................................................v

1 Scope ................................................................................................................................................................................................................................. 1

2 Normative references ...................................................................................................................................................................................... 1

3 Terms, definitions and symbols ............................................................................................................................................................ 2

4 General requirements ..................................................................................................................................................................................... 5

4.1 Materials ....................................................................................................................................................................................................... 5

4.2 Workmanship ........................................................................................................................................................................................... 6

4.3 Manufacturing tolerances .............................................................................................................................................................. 6

4.4 Heat treatment ........................................................................................................................................................................................ 7

4.5 Proof loading ............................................................................................................................................................................................. 7

4.6 Hook body geometry.......................................................................................................................................................................... 8

4.7 Hook shank machining ..................................................................................................................................................................... 9

4.8 Nut ..................................................................................................................................................................................................................10

4.9 Hook suspension ................................................................................................................................................................................11

5 Static strength ......................................................................................................................................................................................................11

5.1 General ........................................................................................................................................................................................................11

5.2 Vertical design load ..........................................................................................................................................................................11

5.3 Horizontal design force ................................................................................................................................................................12

5.4 Bending moment of the shank ................................................................................................................................................12

5.5 Hook body, design stresses ........................................................................................................................................................16

5.6 Hook shank, design stresses .....................................................................................................................................................18

5.7 Hook, proof of static strength ..................................................................................................................................................19

6 Fatigue strength ..................................................................................................................................................................................................20

6.1 General ........................................................................................................................................................................................................20

6.2 Vertical fatigue design force .....................................................................................................................................................20

6.3 Horizontal fatigue design force ..............................................................................................................................................21

6.4 Fatigue design bending moment of shank ...................................................................................................................21

6.5 Proof of fatigue strength, hook body .................................................................................................................................22

6.6 Proof of fatigue strength, hook shank ..............................................................................................................................27

6.7 Fatigue design of hook shanks for serially produced hooks .........................................................................36

7 Verification of conformity with the requirements .........................................................................................................36

7.1 General ........................................................................................................................................................................................................36

7.2 Verification of manufacture ......................................................................................................................................................36

7.3 Proof loading ..........................................................................................................................................................................................36

7.4 None destructive testing (NDT) ............................................................................................................................................36

7.5 Test sampling ......... ................................................................................................................................................................................37

8 Information for use .........................................................................................................................................................................................37

8.1 Maintenance and inspection ....................................................................................................................................................37

8.2 Marking ......................................................................................................................................................................................................37

8.3 Safe use .......................................................................................................................................................................................................38

Annex A (informative) Sample sets of single point hooks ...........................................................................................................39

Annex B (informative) Sample set of ramshorn hooks ...................................................................................................................46

Annex C (informative) Annexes A and B static limit design forces for hook bodies .........................................48

Annex D (informative) Annexes A and B fatigue limit design forces for hook bodies ....................................50

Annex E (normative) Hook body calculation and specific spectrum ratio factors ............................................52

Annex F (informative) Sample fatigue strength calculations of proofed hooks (with proof

load applied) ..........................................................................................................................................................................................................56

Annex G (informative) Sample set of hook shank and thread designs ...........................................................................62

© ISO 2014 – All rights reserved iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 17440:2014(E)

Annex H (normative) Bending of curved beams ....................................................................................................................................68

Annex I (normative) Calculation of hook suspension tilting resistance, articulation by a hinge or

rope reeving system .......................................................................................................................................................................................71

Annex J (informative) Guidance for selection of hook size using Annexes C to E ................................................75

Annex K (normative) Information to be provided by the hook manufacturer ......................................................77

Bibliography .............................................................................................................................................................................................................................78

iv © ISO 2014 – All rights reserved
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO 17440:2014(E)
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. 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. 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 on the meaning of ISO specific terms and expressions related to conformity

assessment, as well as information about ISO’s adherence to the WTO principles in the Technical

Barriers to Trade (TBT) see the following URL: Foreword - Supplementary information

The committee responsible for this document is ISO/TC 96, Cranes, Subcommittee SC 8, Jib cranes.

© ISO 2014 – All rights reserved v
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 17440:2014(E)
Cranes — General design — Limit states and proof of
competence of forged steel hooks
1 Scope

This International Standard is intended to be used together with the other relevant International

Standards in its series. As such, they specify general conditions, requirements and methods to prevent

hazards in hooks as part of all types of cranes.

This International Standard covers the following parts of hooks and types of hooks:

— bodies of any type of point hooks made of steel forgings;
— machined shanks of hooks with a thread/nut suspension.

NOTE 1 The principles of this International Standard can be applied to other types of shank hooks and also

where stress concentration factors relevant to that shank construction are determined and used. Plate hooks,

which are those assembled from one or several parallel parts of rolled steel plates are not covered in this

International Standard.

This International Standard is applicable to hooks from materials with ultimate strength of not more

2 2
than 800 N/mm and yield stress of not more than 600 N/mm .

The following is a list of significant hazardous situations and hazardous events that could result in risks

to persons during normal use and foreseeable misuse. Clauses 4 to 8 of this document are necessary to

reduce or eliminate the risks associated with the following hazards:
a) exceeding the limits of strength (yield, ultimate, fatigue);
b) exceeding temperature limits of material;
c) unintentional disengagement of the load from the hook.

The requirements of this International Standard are stated in the main body of the document and are

applicable to hook designs in general. The hook body and shank designs listed in Annexes A, B and G are

only examples and should not be referred to as requirements of this International Standard.

This International Standard is applicable to cranes manufactured after the date of its publication, and

serves as a reference base for product standards of particular crane types.

NOTE 2 This International Standard deals only with the limit state method in accordance with ISO 8686-1.

2 Normative references

The following documents, in whole or in part, are normatively referenced in this document and are

indispensable for its application. For dated references, only the edition cited applies. For undated

references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.

ISO 148-1, Metallic materials — Charpy pendulum impact test — Part 1: Test method

ISO 148-2, Metallic materials — Charpy pendulum impact test — Part 2: Verification of testing machines

ISO 643, Steels — Micrographic determination of the apparent grain size

ISO 965-1, ISO general purpose metric screw threads — Tolerances — Part 1: Principles and basic data

© ISO 2014 – All rights reserved 1
---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO 17440:2014(E)

ISO 4287, Geometrical Product Specifications (GPS) — Surface texture: Profile method — Terms, definitions

and surface texture parameters
ISO 4306-1, Cranes — Vocabulary — Part 1: General
ISO 4301-1, Cranes and lifting appliances — Classification — Part 1: General

ISO 6892-1, Metallic materials — Tensile testing — Part 1: Method of test at room temperature

ISO 8686-1, Cranes — Design principles for loads and load combinations — Part 1: General

ISO 9327-1, Steel forgings and rolled or forged bars for pressure purposes — Technical delivery conditions —

Part 1: General requirements

ISO 7500-1, Metallic materials — Verification of static uniaxial testing machines — Part 1: Tension/compression

testing machines — Verification and calibration of the force-measuring system

ISO 12100, Safety of machinery — General principles for design — Risk assessment and risk reduction

ISO 15579, Metallic materials — Tensile testing at low temperature

EN 10228-3, Non-destructive testing of steel forgings ― Part 3: Ultrasonic testing of ferritic or martensitic

steel forgings

EN 10243-1, Steel die forgings ― Tolerances on dimensions ― Part 1: Drop and vertical press forgings

3 Terms, definitions and symbols

For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 12100 and ISO 4306-1 and the

following terms, definitions and symbols (see Table 1) apply.
3.1
hook shank

upper part of the hook, from which the hook is suspended to the hoist media of the crane

3.2
hook body
lower, curved part of the hook below the shank
3.3
hook seat
bottom part of the hook body, where the load lifting attachment is resting
3.4
hook suspension articulation

feature of the hook suspension, allowing the hook to tilt along the inclined load line

2 © ISO 2014 – All rights reserved
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ISO 17440:2014(E)
Table 1 — Symbols
Symbol Description
A Cross section area of the forged, shank
A Cross section area of the critical section of hook shank
A Minimum impact toughness of material
a Acceleration
a Seat circle diameter
a Throat opening
a Height of the hook point
b Maximum width in the critical hook body section
max
b Reference width
ref
C Total number of working cycles during the design life of crane
C Relative tilting resistance of the hook suspension
c Coefficient for load eccentricity
D Cumulative damage in fatigue (Palmgren-Miner hypothesis)
d Diameter of the forged shank
d Principal diameter of thread
d Diameter of the undercut section of the shank
d Thread core diameter
e Distance of the vertical load line from the centre line of the shank
F Vertical force
F Vertical force on hook due to occasional or exceptional loads
F , F Limit design forces, static / fatigue
Rd,s Rd,f
F Vertical design force for the proof of static strength
Sd,s
F Vertical design force for the proof of fatigue strength
Sd,f
f f , f Factors of further influences
1, 2 3
f Limit design stress
f Yield stress
f Ultimate strength
g Acceleration due to gravity, g = 9,81 m/s
H Horizontal design force of hook
Sd,s
H Horizontal design force for the proof of fatigue strength
Sd,f
h , h Section heights of the hook body
1 2

h Vertical distance from the seat bottom of the hook body to the centre of the articulation

h Vertical distance from the seat bottom of the hook body to critical section of hook shank

i Index for a lifting cycle or a stress cycle
I Reference moment of inertia for curved beam
I Moment of inertia of the forged shank
I Moment of inertia of the critical section of hook shank
k Conversion factor for stress spectrum and classified duty
k ,k Stress spectrum factors
h s
kQ Load spectrum factor, in accordance with ISO 8686-1
© ISO 2014 – All rights reserved 3
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ISO 17440:2014(E)
Table 1 (continued)
Symbol Description
k *, k * Specific spectrum ratio factors, m = 5 / 6
5 6
lg Log to the base of 10
M , M , M , M Bending moments of hook shank
1 2 3 4

M , M , M Bending moments of hook shank for the proof of fatigue strength, lifting cycle i

1,f,i 2,f,i 3,f,i
M Static design bending moment
Sd,s
m Slope parameter of the characteristic fatigue design curve
m Mass of rated hoist load
m Mass of the hook load in a lifting cycle i
N Total number of stress cycles / lifting cycles
N Reference number of stress cycles, ND = 2 × 10
p Pitch of thread
p Average number of accelerations related to one lifting cycle
R Radius of hook body curvature
R Average depth of surface profile according to ISO 4287
R Maximum depth of surface profile according to ISO 4287
r Relief radius of the undercut
r Thread bottom radius
s Length of undercut
s , s Stress history parameters
h s
s Load history parameter
t Depth of thread
T Operation temperature
u , u Depths of notches
S T
α Angle
α , α Stress concentration factors
S T
β Angle or direction of hook inclination
β , β , β Notch effect factors
n nS nT
ϕ Dynamic factor for hoisting an unrestrained grounded load
ϕ Dynamic factor for changes of acceleration of a movement
γ Risk coefficient
γ Partial safety factor
γ General resistance coefficient
γ Specific resistance coefficient
γ , γ Fatigue strength specific resistance factors
Hf Sf
η Edge distance of a hook body section
ν Factor for load component
νh, νs Relative numbers of stress cycles
μ Factor for mean stress influence
σ Shank stress due to axial force
σ Shank stress due to bending moment
σ Mean stress in a stress cycle
4 © ISO 2014 – All rights reserved
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ISO 17440:2014(E)
Table 1 (continued)
Symbol Description
σ Stress amplitude in a stress cycle
σ Design stress
σ Basic fatigue strength amplitude, un-notched piece
σ Total stress range in a pulsating stress cycle
σ Fatigue strength amplitude, notched piece
σ , σ , σ Transformed stress amplitudes
Tmax T1 T2
Δσ Characteristic fatigue strength
Δσ Limit fatigue design stress
Δσ Stress range in a lifting cycle i
Sd,i
Δσ Maximum stress range
Sd,max
4 General requirements
4.1 Materials

The hook material in the finished product shall have sufficient ductility to avoid brittle fracture at the

temperature range specified for the use of the hook. Hook material, after forging and heat treatment,

shall have minimum elongation and Charpy-V impact toughness in accordance with Table 2.

Table 2 — Impact test and elongation requirements for hook material
Operation temperature Impact test temperature Minimum elongation, Minimum impact
A toughness, A
5 v
T ≥ - 10 °C 0 °C
T ≥ - 20 °C − 10 °C
15 % 35 J
− 30 °C > T ≥ − 40 °C − 30 °C
− 40 °C > T ≥ − 50 °C − 40 °C

To satisfy the requirements of the operating temperature, the manufacturer shall select an alloyed or

non-alloyed steel, as appropriate, which after suitable heat treatment, shall be consistent with achieving

the chosen mechanical property grade for the selected hook form, taking into account its individual

ruling thickness.

The steel shall be produced by an electric process or by one of the oxygen processes.

The steel shall be fully killed, stabilized against strain age embrittlement and have an austenitic grain

size of 6 or finer when tested in accordance with ISO 643. This shall accomplished, by ensuring that the

steel contains sufficient aluminium (minimum 0,025 %) to permit the manufacture of hooks stabilized

against strain-age-embrittlement during service.

The steel shall contain no more sulfur and phosphorus than the limits given in Table 3.

© ISO 2014 – All rights reserved 5
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ISO 17440:2014(E)
Table 3 — Sulfur and phosphorus content
Element Maximum mass content as determined by
Cast analysis Check analysis
% %
Sulfur (S) 0,020 0,025
Phosphorus (P) 0,020 0,025
Sum of S + P 0,035 0,045

The mechanical properties ( yield stress, ultimate strength) are dependent upon the thickness of the

forged hook body. As a ruling thickness, either the largest width of the hook seat or the diameter of the

shank shall be used, whichever is greater

For standardization purposes, a classification of material grades for forged hooks is specified in

Table 4. The values of mechanical properties given in Table 4 shall be used as design values and shall be

guaranteed as minimum values by the hook manufacturer.
Table 4 — Material properties for classified material grades
Mechanical properties
Upper yield stress or 0,2 % proof
Material class refer‑
Ultimate strength
stress
ence
N/mm
N/mm
M 215 340
P 315 490
S 380 540
T 500 700
V 600 800
All materials selected shall fulfil the following requirement: f /f ≥ 1,2
u y
4.2 Workmanship

The manufacturing process, factory tests and delivery conditions shall meet the requirements of

ISO 9327-1.

Each hook body shall be forged hot in one piece. The macroscopic flow lines of the forging shall follow

the body outline of the hook. Excess metal from the forging operation shall be removed cleanly leaving

the surface free from sharp edges.
Profile cutting from a rolled plate is not permissible for forged hooks.

The surface roughness of the hook seat in the finished product shall be equal to or better than R

500 µm. Grinding may be used to reach the required surface quality. Any grinding marks shall be in a

circumferential direction in respect to the seat circle.

After heat treatment, furnace scale shall be removed and the hook body shall be free from harmful

defects, including cracks. Hook forging shall be inspected for defects using appropriate NDT-methods

according to EN 10228-3. Requirements of quality class 1 of EN 10228-3: shall be met.

No welding shall be carried out at any stage of manufacture.
4.3 Manufacturing tolerances

The dimensional tolerances according to EN 10243-1 for forging grade F shall be fulfilled, except as

modified herein.
6 © ISO 2014 – All rights reserved
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ISO 17440:2014(E)

The seat circle diameter and the throat opening shall be within [0; +7 %] of the nominal dimension. The

point height dimension a shall be within [− 7 %; +7 %] of the nominal dimension.

The centre line of the machined shank shall not deviate from the seat centre more than ± 0,02 a .

The shape of the hook in its own plane shall be such that the centres of the material sections specified by

the two flanks of a section shall fall between two parallel planes with a spacing of 0,05 d .

4.4 Heat treatment

Each forged hook shall either be hardened from a temperature above the AC point and tempered, or

normalized from a temperature above the AC point. The tempering temperature shall be at least 475 °C.

The normalizing or tempering conditions shall be at least as effective as a temperature of 475 °C

maintained for a period of 1 h.
4.5 Proof loading

As part of the manufacturing process, a hook may be proof loaded. This initial proof loading should

be conducted at ambient room temperature and can further assist the Quality Assurance Management

process as well as improve the fatigue performance of the hook in general. If proof loading is applied, the

process of proof loading shall be as follows:

a) Proof loading shall be applied after the complete manufacturing process. (forging, heat treatment

and machining)

b) The proof load force shall be applied between shank suspension nut and either:

i) the base of the hook seat, for a straight line pull, parallel with the vertical axis of the shank, in

the case of a single point hook.

ii) two opposite contact points on the hook bowl surface consistent with a symmetrical 90 degree

sling spread, and with load lines passing thro’ the hook bowl centre(s), in the case of ramshorn

hooks.

c) A relative permanent set due to proof loading measured at the gap opening shall not exceed 0,25 %;

For batch-produced hooks the proof loading shall be applied to each and every hook in the batch;

d) The magnitude of the proof load (F ) should reflect a 1,5f theoretical maximum tensile stress in

PL. y

the body fibres in section B for single point and section A for ramshorn hooks for the chosen material.

The value of this proof load shall be determined as follows relative to either section A(ramshorn) or

B(single point) as the case may be:
Single point hook
15, fM
yhf.
F =
PL,sp
1 000
Ramshorn hook
15, fM
yhf.
F =
PL.rh.
1 000v

where F is expressed in kilonewtons (kN), f is the yield stress of the chosen material, and M is a

PL y hf.

hook factor, i.e. for the hook intradoses of either section A or B, as the case may be, sample data are

depicted within Annex C for individual hooks of their particular family.
vx=05,tanα
for section A of ramshorn hooks, α = 45° (see 5.5.3)
© ISO 2014 – All rights reserved 7
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ISO 17440:2014(E)
M is derived from the formula
hf.
()1−η /R
All definitions are as per Annex H .

e) After proof loading, the hook shall be inspected for defects using appropriate NDT-methods and

found free from harmful flaws, defects and cracks;

f) Proof loaded hook shall be stamped with symbol “PL” adjacent to the hook type marking.

g) The application of proof loading will affect (beneficially) subsequent fatigue performance of the

hook. Calculation methodology of an example in Annex F can be used to quantify this effect.

Steels and in particular high strength steels for hooks due to be subjected to proof loading should

be selected with due attention to the need of their adequate ductility.
NOTE 1 Additional benefits derived from the application of proof loadin
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 17440
Première édition
2014-06-01
Appareils de levage à charge
suspendue — Conception générale —
États limites et vérification d’aptitude
des crochets forgés
Cranes — General design — Limit states and proof of competence of
forged steel hooks
Numéro de référence
ISO 17440:2014(F)
ISO 2014
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 17440:2014(F)
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
© ISO 2014

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l’internet ou sur un Intranet, sans autorisation écrite préalable. Les demandes d’autorisation peuvent être adressées à l’ISO à

l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
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Publié en Suisse
ii © ISO 2014 – Tous droits réservés
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ISO 17440:2014(F)
Sommaire Page

Avant-propos ...................................................................................................................................................... v

1 Domaine d'application .......................................................................................................................... 1

2 Références normatives ......................................................................................................................... 1

3 Termes, définitions et symboles .......................................................................................................... 2

4 Prescriptions générales ........................................................................................................................ 5

4.1 Matériaux ................................................................................................................................................ 5

4.2 Qualité d’exécution ............................................................................................................................... 7

4.3 Tolérances de fabrication ..................................................................................................................... 7

4.4 Traitement thermique ............................................................................................................................ 8

4.5 Charge d’épreuve .................................................................................................................................. 8

4.6 Géométrie du corps du crochet ........................................................................................................... 9

4.7 Usinage de la tige du crochet ............................................................................................................ 11

4.8 Ecrou ..................................................................................................................................................... 12

4.9 Suspension du crochet ....................................................................................................................... 12

5 Résistance statique ............................................................................................................................. 12

5.1 Généralités ........................................................................................................................................... 12

5.2 Force verticale de calcul ..................................................................................................................... 13

5.3 Force horizontale de calcul ................................................................................................................ 13

5.4 Moment de flexion de la tige .............................................................................................................. 14

5.5 Corps du crochet, contraintes de calcul ........................................................................................... 18

5.6 Tige du crochet, contraintes de calcul .............................................................................................. 20

5.7 Crochet, vérification de la résistance statique ................................................................................. 20

6 Résistance à la fatigue ........................................................................................................................ 22

6.1 Généralités ........................................................................................................................................... 22

6.2 Force verticale de calcul pour la fatigue ........................................................................................... 22

6.3 Force horizontale de calcul pour la fatigue ...................................................................................... 22

6.4 Moment de flexion de calcul de la tige pour la fatigue .................................................................... 23

6.5 Vérification de la résistance à la fatigue, corps du crochet............................................................ 24

6.6 Vérification de la résistance à la fatigue, tige du crochet ............................................................... 29

6.7 Calcul en fatigue des tiges de crochet pour les crochets fabriqués en série............................... 38

7 Vérification de la conformité aux prescriptions ............................................................................... 38

7.1 Généralités ........................................................................................................................................... 38

7.2 Vérification de la fabrication .............................................................................................................. 38

7.3 Chargement d’épreuve ........................................................................................................................ 39

7.4 Essai non destructif (NDT) ................................................................................................................. 39

7.5 Echantillonnage d’essai...................................................................................................................... 39

8 Informations pour l’utilisation ............................................................................................................ 39

8.1 Entretien et inspection ........................................................................................................................ 39

8.2 Marquage .............................................................................................................................................. 40

8.3 Utilisation en toute sécurité ............................................................................................................... 41

Annexe A (informative) Série d'exemples de crochets simples ................................................................... 42

Annexe B (informative) Série d’exemples de crochets doubles .................................................................. 48

Annexe C (informative) Forces statiques limites de calcul des corps de crochet des Annexes A et

B ............................................................................................................................................................ 50

Annexe D (informative) Forces limites de calcul en fatigue des corps de crochet des Annexes A et

B ............................................................................................................................................................ 52

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ISO 17440:2014(F)

Annexe E (normative) Calcul du corps du crochet et facteurs spécifiques de rapport de spectre .........54

Annexe F (informative) Echantillon de calculs de résistance à la fatigue de crochets éprouvés

(avec charge d'épreuve appliquée) ....................................................................................................58

Annexe G (informative) Série de conceptions de tiges et de filetages de crochet ....................................64

Annexe H (normative) Flexion de poutres courbes .......................................................................................72

Annexe I (normative) Calcul de la résistance au balancement de la suspension du crochet, avec

articulation par charnière ou par mouflage ......................................................................................75

Annexe J (informative) Directives pour la sélection d’une dimension de crochet selon les

Annexes C à E ......................................................................................................................................79

Annexe K (normative) Informations à fournir par le fabricant de crochet ..................................................81

Bibliographie .....................................................................................................................................................82

iv © ISO 2014 – Tous droits réservés
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ISO 17440:2014(F)
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 (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.

Les procédures utilisées pour développer ce document and celles prévues pour son entretien complémentaire

sont décrites dans les Directives ISO/CEI, Partie 1. En particulier, les différents critères d’approbation

demandés pour les différents types de documents ISO devraient être notés. Ce document a été rédigé

conformément aux règles rédactionnelles des Directives ISO/CEI, Partie 2.www.iso.org/directives

L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de

droits de propriété intellectuelle. 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 de tout droit de propriété intellectuelle identifié

pendant le développement de ce document devront être dans l’Introduction et/ou sur la liste ISO des

déclarations de brevet reçues. www.iso.org/patents

Toute appellation commerciale utilisée dans ce document est une information donnée pour la commodité des

utilisateurs et ne constitue pas un endossement.

Pour une explication de la signification de termes ISO spécifiques et d’expressions reliées à la vérification de

conformité, ainsi que de l’information à propos de l’adhésion de l’ISO aux principes de l’OMC concernant les

obstacles techniques aux échanges (TBT), voir l’URL suivant : Avant-propos-Information complémentaire.

L'ISO 17440 a été élaborée par le comité technique responsable de ce document est l’ISO/TC 96, Appareils

de levage à charge suspendue, sous-comité SC 8, Grues à flèche.
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NORME INTERNATIONALE ISO 17440:2014(F)
Appareils de levage à charge suspendue — Conception
générale — Etats limites et vérification d'aptitude des crochets
forgés
1 Domaine d'application

Il convient d’utiliser la présente Norme conjointement avec les autres normes internationales appropriées de

sa série. En tant que telles, elles spécifient les conditions générales, prescriptions et méthodes permettant

d’éviter les phénomènes dangereux associés aux crochets faisant partie intégrante de tous les types

d’appareils de levage à charge suspendue.

La présente Norme internationale couvre les composants de crochets et types de crochets suivants :

 corps de tout type de crochets à bec en acier forgé ;
 tiges usinées de crochets à suspension par vis/écrou.

NOTE 1 Les principes de la présente Norme internationale peuvent s‘appliquer à d’autres types de crochets à tige et

également lorsque les facteurs de concentration des contraintes correspondant à cette construction de tige sont

déterminés et utilisés. Les crochets lamellaires constitués de l’assemblage d’une ou de plusieurs tôles en acier laminé ne

sont pas couverts par la présente Norme internationale.

La présente Norme internationale s’applique aux crochets dont les matériaux présentent une résistance à la

traction inférieure à 800 N/mm² et une limite d’élasticité inférieure à 600 N/mm².

La liste suivante spécifie les situations et les évènements dangereux significatifs susceptibles d’entraîner des

risques pour les personnes lors d’une utilisation normale ou d’une mauvaise utilisation prévisible. Les Articles

4 à 8 du présent document sont nécessaires pour réduire ou éliminer les risques associés aux phénomènes

dangereux suivants :
a) dépassement des limites de résistance (élasticité, rupture, fatigue) ;
b) dépassement des limites de température du matériau ;
c) décrochage intempestif de la charge du crochet.

Les prescriptions de la présente Norme internationale sont spécifiées dans le corps du texte du document et

s’appliquent aux conceptions de crochet en général. Les conceptions de corps et de tige de crochet

énumérées dans les Annexes A, B et G ne sont seulement des exemples et il convient de ne pas les citer

comme des prescriptions de la présente Norme internationale.

La présente Norme internationale s'applique aux appareils de levage à charge suspendue construits après la

date de sa publication, et sert de base de référence pour les normes de produit de types particuliers

d’appareils de levage à charge suspendue.

NOTE 2 La présente Norme Internationale considère uniquement la méthode des états limites selon l’ISO 8686-1.

2 Références normatives

Les documents suivants, en tout ou partie, sont référencés de façon normative dans le présent document et

sont indispensables à son application. Pour les références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les

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ISO 17440:2014(F)

références non datées, la dernière édition du document de référence s'applique (y compris les éventuels

amendements).

ISO 148-1, Matériaux métalliques — Essai de flexion par choc sur éprouvette Charpy — Partie 1 : Méthode

d'essai

ISO 148-2, Matériaux métalliques — Essai de flexion par choc sur éprouvette Charpy — Partie 2 : Vérification

des machines d'essai (mouton-pendule)
ISO 643, Aciers — Détermination micrographique de la grosseur de grain apparente

ISO 965-1, Filetages métriques ISO pour usages généraux — Tolérances — Partie 1 : Principes et données

fondamentales

ISO 4287, Spécification géométrique des produits (GPS) — État de surface : Méthode du profil — Termes,

définitions et paramètres d'état de surface

ISO 4306-1, Appareils de levage à charge suspendue — Vocabulaire — Partie 1 : Généralités

ISO 4301-1, Grues et appareils de levage — Classification — Partie 1 : Généralités

ISO 6892-1, Matériaux métalliques — Essai de traction — Partie 1 : Méthode d'essai à température ambiante

ISO 8686-1, Appareils de levage à charge suspendue — Principes de calcul des charges et des

combinaisons de charge — Partie 1 : Généralités

ISO 9327-1, Pièces forgées et barres laminées ou forgées en acier pour appareils à pression — Conditions

techniques de livraison — Partie 1 : Exigences générales

ISO 7500-1, Matériaux métalliques — Vérification des machines pour essais statiques uniaxiaux — Partie 1 :

Machines d'essai de traction/compression — Vérification et étalonnage du système de mesure de force

ISO 12100-1, Sécurité des machines — Notions fondamentales, principes généraux de conception — Partie 1

: Terminologie de base, méthodologie
ISO 15579, Matériaux métalliques — Essai de traction à basse température

EN 10228-3, Essais non destructifs des pièces forgées en acier — Partie 3 : Contrôle par ultrasons des

pièces forgées en aciers ferritiques et martensitiques.

EN 10243-1, Pièces forgées par estampage en acier — Tolérances dimensionnelles — Partie 1 : Pièces

exécutées à chaud sur marteaux pilons ou presses verticales
3 Termes, définitions et symboles

Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l’ISO 12100-1 et l’ISO 4306-1

s’appliquent, ainsi que les termes, définitions et symboles (voir Tableau 1) suivants.

3.1
tige du crochet

partie supérieure du crochet, par laquelle le crochet est suspendu au dispositif de levage de l’appareil de

levage à charge suspendue
3.2
corps du crochet
partie courbe inférieure du crochet située sous la tige
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ISO 17440:2014(F)
3.3
siège du crochet
partie inférieure du corps du crochet, où repose accessoire de levage
3.4
articulation de suspension du crochet

élément de la suspension du crochet, permettant au crochet de basculer le long de la ligne de charge inclinée

Tableau 1 — Symboles
Symboles Description
Section transversale de la tige forgée
Section transversale de la section critique de la tige du crochet
Energie de rupture minimale du matériau
Accélération
a Diamètre du siège
Ouverture du bec
Hauteur réelle du bec
Largeur maximale dans la section critique du corps du crochet
max
Largeur de référence
ref

Nombre total de cycles de travail pendant la durée de vie utile de l’appareil de levage

Résistance relative au balancement de la suspension du crochet
c Coefficient pour l’excentricité de la charge
Endommagement cumulé en fatigue (hypothèse de Palmgren-Miner)
Diamètre de la tige forgée
Diamètre extérieur du filet
d Diamètre de la section dégagée de la tige
Diamètre intérieur du filet
Distance de la ligne de charge verticale à l’axe de la tige
F Force verticale
Force verticale exercée sur le crochet due à des charges occasionnelles ou
exceptionnelles
F , F Forces limites de calcul, statique / fatigue
Rd,s Rd,f
Force verticale de calcul pour la vérification de la résistance statique
Sd,s
Force verticale de calcul pour la vérification de la résistance à la fatigue
Sd,f
Autres facteurs d’influence
f f , f
1, 2 3
Contrainte limite de calcul
Limite d’élasticité
Résistance à la traction
g Accélération due à la pesanteur, g=9.81 m/s
Force horizontale de calcul du crochet
Sd,s
Force horizontale de calcul pour la vérification de la résistance à la fatigue
Sd,f
Hauteurs de sections du corps du crochet
h , h
1 2
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ISO 17440:2014(F)
Symboles Description
Distance verticale entre le fond du siège du corps de crochet et le centre de
l’articulation

h Distance verticale entre le fond du siège du corps de crochet et la section critique de

la tige du crochet
Indice d’un cycle de levage ou d’un cycle de contrainte
I Moment d’inertie de référence pour poutre courbe
Moment d’inertie de la tige forgée
Moment d’inertie de la section critique de la tige du crochet
Facteur de conversion pour spectre de contrainte et service classé
Facteurs de spectre de contrainte
k , k
h s
Facteur de spectre de charge, conformément à l’ISO 8686-1
Facteurs spécifiques de rapport de spectre, m = 5 / 6
k *, k *
5 6
Logarithme de base 10
M , M , M , M Moments de flexion de la tige du crochet
1 2 3 4

Moment de flexion de la tige du crochet pour la vérification de la résistance à la

M , M , M
1,f,i 2,f,i 3,f,i
fatigue, cycle de levage i
M Moment de flexion de calcul en statique
Sd,s
Paramètre de la pente de la courbe caractéristique de calcul en fatigue
Masse de la charge de levage nominale
m Masse de la charge au crochet dans un cycle de levage i
N Nombre total de cycles de contrainte / cycles de levage
Nombre de référence de cycles de contrainte, ND = 2 x 10
Pas du filet
p Nombre moyen d’accélérations associé à un cycle de levage
R Rayon de courbure du corps du crochet
Ecart moyen de rugosité conformément à l’EN ISO 4287:1998
Hauteur moyenne de profil de rugosité conformément à l’EN ISO 4287:1998
r Rayon de dépouille du dégagement
r Rayon à fond de filet
Longueur du dégagement
Paramètres de l’historique de contrainte
s , s
h s
s Paramètre de l’historique de charge
t Profondeur du filet
Température de fonctionnement
Profondeurs des entailles
u , u
S T
Angle
Facteurs de concentration de contrainte
 , 
S T
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ISO 17440:2014(F)
Symboles Description
Angle ou direction d’inclinaison (balancement) du crochet
Facteurs d’effet d’entaille
 ,  , 
n nS nT
Facteur dynamique pour le levage d’une charge libre au sol
Facteur dynamique pour les changements d’accélération d’un mouvement
Coefficient de risque
Facteur partiel de sécurité
Coefficient de résistance général
Coefficient de résistance spécifique
Facteurs de résistance spécifiques à la fatigue
 ,
Hf Sf
Distance au bord d’une section de corps de crochet
Facteur pour composante de charge
Nombres relatifs de cycles de contrainte
 ,
h s
Facteur pour l’influence de la contrainte moyenne
Contrainte dans la tige due à une force axiale
Contrainte dans la tige due au moment de flexion
Contrainte moyenne dans un cycle de contrainte
Amplitude de contrainte dans un cycle de contrainte
Contrainte de calcul
Amplitude de la résistance en fatigue de base, pièce non entaillée
Etendue totale de contrainte pour un cycle de contrainte répétée
Amplitude de la résistance en fatigue, pièce entaillée
Amplitudes de contrainte transformées
 ,  , 
Tmax T1 T2
Résistance caractéristique en fatigue
Contrainte limite de calcul en fatigue
Étendue de contrainte dans un cycle de levage i
Sd,I
Étendue maximale des contraintes
Sd,max
4 Prescriptions générales
4.1 Matériaux

Le matériau du crochet dans le produit fini doit présenter une ductilité suffisante pour éviter la rupture fragile à

la plage de température d’utilisation spécifiée pour le crochet. Le matériau du crochet, après forgeage et

traitement thermique, doit présenter un allongement et une énergie minimale de rupture sur éprouvette

Charpy qui soient conformes au Tableau 2.
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ISO 17440:2014(F)

Tableau 2 — Prescriptions relatives à l’essai de résistance au choc et à l'allongement du matériau du

crochet
Température de Température d’essai de Allongement Energie de rupture
fonctionnement résistance au choc minimum A minimale A
5 v
T ≥ - 10 °C 0 °C
T ≥ - 20 °C - 10 °C
15 % 35 J
- 30 °C > T ≥ - 40 °C - 30 °C
- 40 °C > T ≥ - 50 °C - 40 °C

Pour satisfaire aux prescriptions de température de fonctionnement, le fabricant doit utiliser un acier allié ou

non allié, selon le cas, qui après un traitement thermique approprié doit permettre d’atteindre la nuance de

propriété mécanique choisie pour la forme de crochet sélectionnée, en tenant compte de son épaisseur de

référence individuelle.

L’acier doit être produit par un procédé électrique ou par un des procédés à l’oxygène.

L’acier doit être totalement calme, protégé contre la fragilisation par écrouissage et avoir une grosseur de

grain austénitique de 6 ou plus fin lors de l’essai conforme à l’ISO 643. Cela doit être accompli en s’assurant

que l’acier contient suffisamment d’aluminium (au minimum 0,025%) pour permettre la fabrication de crochets

protégés contre la fragilisation par écrouissage en service.

L’acier ne doit pas contenir plus de souffre et de phosphore que les limites indiquées dans le Tableau 3.

Tableau 3 — Teneur en soufre et phosphore
Elément Teneur massique maximale déterminée par
Analyse de coulée Analyse de contrôle
% %
Soufre (S) 0,020 0,025
Phosphore (P) 0,020 0,.025
Somme de S + P 0,035 0,.045

Les propriétés mécaniques (limite d’élasticité, résistance à la traction) dépendent de l’épaisseur du corps du

crochet forgé. Une épaisseur de référence doit être utilisée, il peut s’agir de la plus grande largeur du siège du

crochet ou du diamètre de la tige, en retenant la valeur la plus grande.

Pour les besoins de normalisation, le Tableau 4 spécifie une classification des nuances de matériau pour les

crochets forgés. Les valeurs des propriétés mécaniques données dans le Tableau 4 doivent être utilisées

comme les valeurs de calcul et doivent être garanties comme valeurs minimales par le fabricant de crochet.

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ISO 17440:2014(F)
Tableau 4 — Propriétés des matériaux pour des nuances de matériau classés
Propriétés mécaniques
Limite supérieure d’élasticité Résistance à la traction
Référence de classe de
ou limite conventionnelle
matériau d'élasticité à 0,2 %
N/mm
N/mm
M 215 340
P 315 490
S 380 540
T 500 700
V 600 800
Tous les matériaux sélectionnés doivent satisfaire la prescription suivante :
f /f ≥ 1,2
u y
4.2 Qualité d’exécution

Le procédé de fabrication, les essais en usine et les conditions de livraison doivent satisfaire les prescriptions

de l’ISO 9327-1.

Chaque corps de crochet doit être forgé à chaud en une seule pièce. Les veines macroscopiques de forgeage

doivent suivre le profil du corps de crochet. Tout métal en excès après l’opération de forgeage doit être retiré

proprement en laissant la surface exempte de toute arête vive.

Le profilage à la fraise à partir de tôles laminées n’est pas admis pour les crochets forgés.

La rugosité de la surface du siège du crochet dans le produit fini doit être inférieure ou égale à R 500 µm. Le

meulage peut être utilisé pour atteindre la qualité de surface requise. Toute marque de meulage doit être

circonférentielle par rapport au cercle du siège.

Après le traitement thermique, la calamine doit être retirée et le corps du crochet doit être exempt de défauts

nuisibles, y compris des fissures. Le forgeage du crochet doit être garanti de tout défaut en appliquant les

méthodes d’essais non destructifs appropriées conformément à l’EN 10228-3. Les prescriptions de la classe

de qualité 1 de l’EN 10228-3 doivent être satisfaites.

Aucun soudage ne doit être réalisé à quelque étape de la fabrication que ce soit.

4.3 Tolérances de fabrication

Les tolérances dimensionnelles doivent être satisfaites conformément à l’EN 10243-1 pour la classe de

forgeage F, à l’exception des modifications spécifiées dans le présent document.

Le diamètre du cercle intérieur du siège et l’ouverture du bec doivent s’inscrire dans les tolérances [0 ; +7 %]

de la dimension nominale. La hauteur réelle du bec a doit s’inscrire dans les tolérances [- 7 %; + 7 %] de la

dimension nominale.

L’axe de la tige usinée ne doit pas s’écarter du centre du siège de plus de ± 0,02 a .

La forme du crochet dans son propre plan doit être telle que les centres des sections solides spécifiés par les

deux flancs de la section doivent s’inscrire entre deux plans parallèles dont l’espacement est de 0,05 d .

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ISO 17440:2014(F)
4.4 Traitement thermique

Chaque crochet forgé doit, soit être trempé à une température supérieure au point AC puis revenu, soit être

soumis à un recuit de normalisation à une température supérieure au point AC . La température de revenu

doit être d’au moins 475 °C.

Les conditions de recuit de normalisation ou de revenu doivent être au moins aussi efficaces qu’à une

température de 475 °C maintenue pendant 1 h.
4.5 Charge d’épreuve

Comme partie intégrante du procédé de fabrication, un crochet peut être soumis à une charge d’épreuve. Il

convient que cette charge d'épreuve initiale soit réalisée à température ambiante et elle peut tout à la fois

compléter la gestion de l’Assurance Qualité et améliorer la résistance à la fatigue du crochet en général. Si la

charge d’épreuve est appliquée, elle doit l’être selon la procédure suivante :

a) La charge d’épreuve doit être appliquée après le processus complet de fabrication (forgeage, traitement

thermique et usinage) ;

b) La force d’épreuve doit être appliquée entre l’écrou de suspension de la tige et:

i) Soit la base du siège du crochet, pour une ligne de traction directe, parallèle à l’axe vertical de la

tige, dans le cas d’un crochet simple.

ii) Soit deux points de contact opposés sur la surface du crochet permettant une répartition des

élingues symétriques à 90 degrés, avec les lignes de chargement traversant le(s) centre(s) des

crochets, dans le cas de crochets doubles.

c) Une déformation permanente relative due à la charge d’épreuve mesurée au niveau de l’ouverture du bec

ne doit pas dépasser 0,25 % ; Pour les crochets produits en petite série, la charge d’épreuve doit être

appliquée pour tous les crochets du lot ;
d) Il convient que l’amplitude de la charge d’épr
...

Questions, Comments and Discussion

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