ISO 8686-5:2017

Cranes — Design principles for loads and load combinations — Part 5: Overhead travelling and portal bridge cranes

ISO 8686-5:2017 establishes the application of ISO 8686‑1 to overhead travelling and portal bridge cranes as defined in ISO 4306‑1 and gives specific values for the factors to be used.

Appareils de levage à charge suspendue — Principes de calcul des charges et des combinaisons de charges — Partie 5: Ponts roulants et ponts portiques

ISO 8686-5:2017 établit l'application de l'ISO 8686‑1 aux ponts roulants et aux ponts portiques tels que définis dans l'ISO 4306‑1 et donne des valeurs particulières pour les facteurs à utiliser.

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 11-May-2017
• ICS: 53.020.20 - Cranes
• Technical Committee: ISO/TC 96/SC 9 - Bridge and gantry cranes
• Drafting Committee: ISO/TC 96/SC 9 - Bridge and gantry cranes
• Current Stage: 9093 - International Standard confirmed
• Completion Date: 19-Sep-2022

Relations

• Revises: ISO 8686-5:1992 - Cranes — Design principles for loads and load combinations — Part 5: Overhead travelling and portal bridge cranes
• Effective Date: 04-Nov-2015

Standards Content (Sample)

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 8686-5
Second edition
2017-05
Cranes — Design principles for loads
and load combinations —
Part 5:
Overhead travelling and portal
bridge cranes
Appareils de levage à charge suspendue — Principes de calcul des
charges et des combinaisons de charges —
Partie 5: Ponts roulants et ponts portiques
Reference number
ISO 8686-5:2017(E)
©
ISO 2017

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ISO 8686-5:2017(E)

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ISO 8686-5:2017(E)

Contents Page
Foreword .iv
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Symbols . 1
5 Loads and applicable factors . 3
5.1 Regular loads . 3
5.1.1 General. 3
5.1.2 Hoisting and gravity effects acting on the mass of the crane . 3
5.1.3 Hoisting an unrestrained grounded load . 3
5.1.4 Loads caused by travelling on an uneven surfaces . 5
5.1.5 Loads caused by acceleration of drives . 5
5.1.6 Positioning of loads . 6
5.1.7 Loads induced by displacements . 7
5.2 Occasional loads. 8
5.2.1 General. 8
5.2.2 Loads caused by skewing . 8
5.3 Exceptional loads .12
5.3.1 General.12
5.3.2 Test loads .13
5.3.3 Loads due to buffer forces .13
5.3.4 Loads caused by emergency cut-out .13
5.3.5 Loads caused by apprehended failure of mechanism or components .13
5.3.6 Loads due to dynamic cut-off of hoisting movement by lifting force limiters .14
5.4 Miscellaneous loads .16
6 Applicable loads, load combinations and factors .16
7 Combination of acceleration effects .19
Annex A (informative) Skewing loads: Assumptions for simplified calculating methods .21
Bibliography .28
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ISO 8686-5:2017(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 (see www .iso .org/ directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
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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 voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and
expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO’s adherence to the
World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT) see the following
URL: w w w . i s o .org/ iso/ foreword .html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 96, Cranes, Subcommittee SC 9, Bridge
and gantry cranes.
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 8686-5:1992), which has been
technically revised. It has been adapted to technical progress and new requirements and changes in the
International Standards referenced by it. The main changes are
— the normative references to ISO 8686-1, ISO 20332 and ISO 12488-1 have been updated, and
— a calculation method for loads caused by skewing for bridge and gantry cranes with rigid or flexible
characteristics has been added.
A list of all parts in the ISO 8686 series can be found on the ISO website.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 8686-5:2017(E)
Cranes — Design principles for loads and load
combinations —
Part 5:
Overhead travelling and portal bridge cranes
1 Scope
This document establishes the application of ISO 8686-1 to overhead travelling and portal bridge cranes
as defined in ISO 4306-1 and gives specific values for the factors to be used.
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content
constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For
undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 4301-1:2016, Cranes — Classification — Part 1: General
ISO 4302:2016, Cranes — Wind load assessment
ISO 4306-5:2005, Cranes — Vocabulary — Part 5: Bridge and gantry cranes
ISO 8686-1:2012, Cranes — Design principles for loads and load combinations — Part 1: General
ISO 12488-1:2012, Cranes — Tolerances for wheels and travel and traversing tracks — Part 1: General
ISO 20332:2016, Cranes — Proof of competence of steel structures
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 4306-5 and ISO 8686-1 apply.
ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at http:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: available at http:// www .electropedia .org/
4 Symbols
Table 1 — Symbols and abbreviated terms
Symbol Description
a acceleration or deceleration value
a term used in determining the value of ϕ
1
b distance in travel direction from wheel j
j
C elasticity factor of crane structure and rope system at the load suspension point
H
d distance in travel direction from the front guide means to wheel j
j
e base of natural logarithms, 2,718
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ISO 8686-5:2017(E)

Table 1 (continued)
Symbol Description
F maximum force
max,L
f ultimate strength of the chain steel
uc
g gravity constant
h flexibility of the portal in angle per moment
M
l span of crane
l , l length of rope/chain fall
r c
m mass
m total mass of the loaded crane
T
M moment turning the floating end carriage by forces Y applied to the wheels of that carriage
j
M moment between the portal and the unguided carriage
m mass of the hoist load (gross load)
H
m mass of the rated hoist load
RC
R rope grade
r
S final load effect
(f)
S initial load effect
(i)
sgn signum function
s selection factor
j
t reaction time of the braking
br
t response-time of the indirect acting lifting force limiter
IAL
t time to stop the mechanism in stall condition by effects of the braking and increasing rope force
st
v maximum hoisting speed
h
v maximum steady hoisting speed
h,max
W resulting wheel force
Y lateral force at the guide means (F in ISO 8686-1:2012)
F y
Y lateral force at the contact point of wheel j (F in ISO 8686-1:2012)
j yij
Z wheel load of the 1st wheel of shaft i
1i
Z wheel load of the 2nd wheel of shaft i
2i
Z actual coefficient of utilization of the rope/chain
a
Z vertical wheel force of wheel j
j
Z wheel load of wheel j, (Z ≥ 0), ( j = 1, 2…n with n = number of wheels)
j j
The trolley carries maximum load. The trolley should be positioned on the crane’s side, which has no
guide means.
α skewing angle in radian
α triggering-factor [–]
α skew component due to track clearance
g
α component due to wear
w
α component due to alignment tolerances of rail/wheel
t
Δα additional skewing angle due to flexible deformation
portal turning speed per travel speed

()α / x
ϕ force-limit factor for direct acting lifting force limiters
DAL
ϕ force-limit factor for indirect acting lifting force limiters
IAL
ϕ amplification factor for dynamic loads arising from acceleration of crane drives
5
ϕ factor for effect of sequential positioning movements
p
μ adhesion factor
0
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ISO 8686-5:2017(E)

Table 1 (continued)
Symbol Description
μ (σ ) friction coefficient of wheel j by lateral slip σ
f j j
μ friction slip coefficient ( f in ISO 8686-1:2012)
f
σ lateral slip of wheel j
j
σ slip factor
5 Loads and applicable factors
5.1 Regular loads
5.1.1 General
Regular loads, occurring during normal operation, shall be considered in proof of competence
calculations against failure by yielding, elastic instability and, when applicable, against fatigue in
accordance with ISO 8686-1:2012, 6.1 and the following amendments.
5.1.2 Hoisting and gravity effects acting on the mass of the crane
The gravitational force induced by the mass of the crane (dead weight) shall be multiplied by a factor
ϕ , as shown in Formula (1):
1
ϕ = 1 + α (1)
1
For masses with unfavourable gravitational load effect, the factors shall be taken as a = 0,10 and
ϕ = 1,10, and for masses with favourable gravitational load effect as a = −0,05 and ϕ = 0,95, unless
1 1
other values are obtained by measurements or calculations.
Where cranes work in atmospheres contaminated by process debris, such material accumulations
deposited upon the upper surfaces of the crane shall be taken into account in the dead load computation.
5.1.3 Hoisting an unrestrained grounded load
5.1.3.1 General
The hoist load shall be multiplied by factor ϕ that represents the additional dynamic force applied on
2
the crane, when the weight of a grounded load is transferred on the hoisting medium (ropes or chains).
When assuming the most extreme conditions, the hoisting medium is slack while the hoist mechanism
reaches its maximum hoisting speed. In this condition, the dynamic additional force is directly
proportional to the hoisting speed, with a coefficient that depends upon the stiffness properties and
mass distribution of the crane (β in ISO 8686-1:2012, 6.1.2.1.1).
2
In physical crane operation, there are other factors that influence the actual dynamic effect, such as
control systems, dampening and flexibility of other than main components (e.g. hoist slings, other
lifting devices, load itself, crane foundation). These dependencies and determination of factor ϕ are
2
represented by hoisting classes in ISO 8686-1:2012, 6.1.2.1.2.
For determination of ϕ , the following principles shall be used:
2
— calculation by selection of a hoisting class;
— determination by alternative methods, see 5.1.3.5.
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ISO 8686-5:2017(E)

The hoisting class and the factor ϕ shall be calculated either
2
— in accordance with ISO 8686-1:2012, 6.1.2.1.2, or
— in accordance with 5.1.3.2 to 5.1.3.4.
The hoisting speed used for the determination of the dynamic coefficient shall reflect the actual use and
possible exceptional events of the crane in a realistic way. Two events shall be considered as follows:
— crane in normal use where hoisting commences at a mechanism controlled speed from a slack rope
condition — load combination A and B as per ISO 8686-1:2012, Table 2b;
— exceptional case where hoisting commences at mechanism maximum speed from slack rope
condition — load combination C as per ISO 8686-1:2012, Table 2b.
5.1.3.2 Determination of a dynamic factor, ϕ
2t
The determination of a hoisting class as defined in ISO 8686-1 shall be selected by the theoretical
dynamic factor, ϕ . It shall be estimated in one of the following ways.
2t
— Make a complete dynamic simulation taking into account the elastic, inertial and dampening
properties. The maximum force in the hoisting medium during time of the first 3 s represents the
hoist load multiplied by factor ϕ .
2t
— Use one of the simplified Formulae (2) applicable to the hoist.
    a) for a crane with a rope hoist                   b) for a crane with a chain hoist
28, ×v 28, ×v
h,max h,max
φ =+1                 φ =+1 (2)
2t 2t
12/ 12/
   
Rl× fl×
rr uc c
04, 5+ 04, 5+
   
1500×Z 150×Z
a a
   
where
v is the maximum steady hoisting speed in metres/second;
h,max
2
R is the rope grade, in N/mm ;
r
2
f is the ultimate strength of the chain steel, in N/mm ;
uc
l , l is the length of rope/chain fall in metres;
r c
Z is the actual coefficient of utilization of the rope/chain (total breaking force of the rope/
a
chain reeving system/hoist load).
The length, l /l , shall be taken as the typical distance between the upper and lower rope sheaves/chain
r c
sprockets, when hoisting a grounded load. Where a loaded part or all of the hoist media deviates from
the vertical, the length of the rope/chain fall shall be adjusted to give the equivalent flexibility in
vertical direction.
NOTE This simplified formula takes into account the rigidity and the masses of the crane parts and load.
The hoisting class shall be determined in accordance with Table 2.
4 © ISO 2017 – All rights reserved

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ISO 8686-5:2017(E)

Table 2 — Selection of hoisting class
Hoisting class of
Condition for calculation result
ISO 8686-1:2012
 ϕ ≤ 1,07 + 0,24 × v HC1
2t h,max
1,07 + 0,24v < ϕ ≤ 1,12 + 0,41 × v HC2
h,max 2t h,max
1,12 + 0,4v < ϕ ≤ 1,17 + 0,58 × v HC3
h,max 2t h,max
1,17 + 0,58v < ϕ HC4
h,max 2t
5.1.3.3 Selection of hoisting speed
The hoisting speed representing the normal use in load combinations A and B, and an exceptional
occurrence in load combination C, shall be selected according to the hoist drive class, HD, provided by
the system and ISO 8686-1:2012, Table 2b.
5.1.3.4 Calculation of factor, ϕ
2
The factor ϕ shall be calculated in accordance with ISO 8686-1:2012, 6.1.2.1.2, using the selected
2
hoisting class and speed determined in 5.1.3.2 and 5.1.3.3.
5.1.3.5 Determination of ϕ by testing
2
The dynamic factor, ϕ , can also be determined by measurement from an equivalent crane. The values
2
measured with different hoisting speeds shall be directly used in calculations, without reference to a
hoisting class.
The dynamic increment of deflections found by measurement or dynamic simulation may include the
dynamic effects from the mass of the crane including the trolley; see 5.1.2. The portion represented by
the factor a could be removed from the evaluation of the final ϕ to avoid it being considered twice in
2
ϕ and also in ϕ .
1 2
5.1.4 Loads caused by travelling on an uneven surfaces
The dynamic effects on the crane by travelling, with or without hoist load, on or off roadway or on rail
tracks shall be considered by the specific factor, ϕ .
4
For continuous rail tracks or welded rail tracks with finished ground joints without notches (steps or
gaps) the specific factor ϕ = 1,0.
4
For roadways or rail tracks with notches (steps or gaps), the specific factor, ϕ , shall be calculated
4
according to ISO 8686-1. For rubber tyred cranes, the flexibility of the tyre shall be taken into account.
5.1.5 Loads caused by acceleration of drives
For crane drive motions, the change in load effect, ΔS, caused by acceleration or deceleration is
presented by Formula (3):
ΔS = S – S (3)
(f) (i)
where
S is the final load effect;
(f)
S is the initial load effect.
(i)
NOTE The change in load effects, ΔS, is caused by the change of drive force, ΔF, given by the formula:
ΔF = F − F , where F is the final drive force and F is the initial drive force.
(f) (i) (f) (i)
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ISO 8686-5:2017(E)

Loads induced in a crane by acceleration or deceleration caused by drive forces may be calculated using
rigid body kinetic models. The load effect, S, shall be applied to the components exposed to the drive
forces and where applicable to the crane and the hoist load as well. As a rigid body analysis does not
directly reflect elastic effects, the load effect, S, shall be calculated by using an amplification factor, ϕ ,
5
in accordance with of ISO 8686-1:2012, 6.1.4 as in Formula (4):
S = S + ϕ × ϕ × a × m (4)
(i) p 5
where
S is the initial load effect caused by F ;
(i) (i)
ϕ is the amplification factor for dynamic loads arising from acceleration of crane drives;
5
ϕ is the factor for effect of sequential positioning movements, see 5.1.6;
p
a is the acceleration or deceleration value;
m is the mass for which a applies.
The factor ϕ shall be taken from Table 3 and Table 4 unless more accurate factors are available from
5
elastic model calculations or measurements. The factor, ϕ , shall be taken from Table 6.
p
Where the force, S, is limited by friction or by the nature of the drive mechanism, this frictional force
shall be used instead of calculated force, S.
Table 3 — Factor ϕ for travel, traverse and slewing mechanism
5
Factor ϕ
5
Drive type
Considerable backlash,
Typical backlash for gearbox
e.g. open gears
Stepless speed control 1,2 1,5
Multi-step speed control 1,6 2,0
Two-step speed control 1,8 2,2
Single-step speed control 2,0 2,4
Table 4 — Factor ϕ for hoist mechanism
5
Drive type Factor ϕ lifting Factor ϕ lowering
5 5
Stepless speed control 1,05 1,10
Multi-step speed control 1,15 1,20
Two-step speed control 1,20 1,35
Single-step speed control 1,20 1,30
NOTE Factors in Tables 3 and 4 take account for switching on/off the speed and speed change.
5.1.6 Positioning of loads
The number of intended and additional accelerations of any drive to reach the intended position of
the load shall be taken into account in the proof of competence. This shall be done by using average
number of accelerations, P, in accordance with ISO 4301-1:2016, 7.6 classified in Table 5 and illustrated
in Figure 1.
6 © ISO 2017 – All rights reserved

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ISO 8686-5:2017(E)

Table 5 — Average number of accelerations
Class Average number of accelerations
P p = 2
0
P 2 < p ≤ 4
1
P 4 < p ≤ 8
2
P 8 < p
3
Key
x speed
y time
z acceleration
Figure 1 — Example for class P
Table 6 — Factor ϕ
p
Class of load positioning according
ϕ
p
to Table 5
P and P 1,0
0 1
P 1,15
2
P 1,3
3
Positioning movements may increase the total load effects, when made in non-optimal manner. This is
taken into account by factor ϕ dependent upon the class P.
p
5.1.7 Loads induced by displacements
Account shall be taken of loads arising from displacements included in the design in accordance with
ISO 8686-1:2012, 6.1.5.
Where displacements related to rail span variations or support deflections remain within the limit
values specified in ISO 12488-1:2012, 6.2, their effect need not to be taken into account in the stress
analysis.
© ISO 2017 – All rights reserved 7

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ISO 8686-5:2017(E)

5.2 Occasional loads
5.2.1 General
Occasional loads and effects which occur infrequently shall be considered in proof of competence
calculations against failure by yielding elastic instability and may usually be neglected in fatigue
evaluations in accordance with ISO 8686-1 and the following amendments.
5.2.2 Loads caused by skewing
5.2.2.1 General
In general, the skewing forces are usually taken as occasional loads and shall be addressed to load
combination B, but their frequency of occurrence varies with the type, configuration, accuracies
of wheel axle parallelism and service of the crane or trolley. In individual cases, the frequency of
occurrence will determine whether they are taken as occasional or regular loads.
In cases where anti-skew devices are provided, the forces calculated without the effect of anti-skew
devices shall be addressed to load combination C. If the crane can be used without anti-skew devices
functioning, the forces shall be addressed to load combination B.
Skewing forces for top-running cranes and trolleys shall be calculated in accordance with 5.2.2.2 to
5.2.2.4 and Annex A, which provide simplified methods for calculating the forces generated when
considering both RIGID and FLEXIBLE crane structures. Skewing forces for underhung cranes shall be
calculated in accordance with 5.2.2.5.
NOTE 1 The method given in ISO 8686-1:2012, 6.2.2 is applicable to rigid structures. Bridge and gantry cranes
can possess both RIGID and FLEXIBLE characteristics; therefore, a more general method is required as given
here. With this method, in addition, flexible structures, uneven number of wheels, unequally distributed wheel
loads, as well as different types of guide means and anti-skewing devices, can be considered.
NOTE 2 Forces arising from skewing are generated when the resultant direction of rolling movement
of the travelling crane no longer coincides with the direction of the runway rail and when the front positive
guiding means come into contact with the rail. This is caused by tolerances and inaccuracies, which arise in the
manufacture of the crane (bores of track wheels) and that of the runway’s rail (bends, kinks). The values and
distribution of these forces depend chiefly upon the clearances between the runway rail and the wheel flanges
or guide rollers and the latter’s location, also on the number, arrangement, bearing arrangement and rotational
speed synchronisation of the track wheels and structural flexibility.
NOTE 3 The use of anti-skew devices with travel motions reduces the guiding forces between the rail and
guiding means. It also reduces the lateral slip forces of the wheels, but some lateral slip remains due to wheel
alignment tolerances and lateral deformations of structures, which effect should be considered.
5.2.2.2 Skew angle
The skew angle shall be calculated as follows:
Figure 2 — Parameters of skew angle
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ISO 8686-5:2017(E)

The total skew angle to be considered in design is shown in Formula (5):
α = α + α + α (5)
g w t
where
α is the skew angle to be considered in design;
α is the skew component due to track clearance s /w ;
g g b
α is the component due to wear — rail and wheel flange/guide roller;
w
α is the component due to alignment tolerances of rail/wheel.
t
The values for skew angles shall be determined according to ISO 8686-1:2012, Table E.2.
The skew angle shall be α ≤ 0,015 rad in order to achieve good travel behaviour of the crane or the
trolley.
NOTE For larger track clearances, the skew angle is reduced to 75 % because bridge and gantry cranes and
their trolleys use the full track clearance only rarely. Usually, only the forward guide means is in contact with
the rail.
5.2.2.3 Friction slip relationship
The following simplified empirical relationship, as shown in Formula (6), shall be used to calculate the
friction coefficient for longitudinal and lateral slip:
–250 × σ
μ = μ (1 − e) (6)
f 0
where
μ is the friction slip coefficient ( f in ISO 8686-1:2012, E.2);
f
μ is the adhesion factor;
0
μ = 0,3 for cleaned rails, and
0
μ = 0,2 for non-cleaned rails (i.e. in a normal operation and environment);
0
e is the base of natural logarithms, 2,718;
σ is the slip factor.
NOTE The slip factor, σ, is the ratio of the slip distance — transverse and/or longitudinal — to the
corresponding travel distance. For the transverse slip, the slip factor, σ, is equal to the instantaneous total
skewing angle (α or α + Δα). See A.2.2.
5.2.2.4 Selection of calculation methods
Either of two simplified calculation methods shall be used: Either a RIGID or FLEXIBLE method. The
RIGID method assumes the structures of the crane and the runway to be rigid. The FLEXIBLE method
assumes the structure to be flexible. In cases of doubt, the FLEXIBLE method should be utilized.
Calculation models to be adopted relative to the crane/trolley structural configuration are listed within
Table 7.
© ISO 2017 – All rights reserved 9

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ISO 8686-5:2017(E)

Table 7 — Calculation models of bridge and gantry cranes
Applicable method for calculation of
Type Structural configuration
loads due to skewing
A Method RIGID.
Bridge crane, trolley.
Bridge crane, trolley. Even, horizontal, almost stiff.
Guide means on one or both end carriages.
Each end carriage shall be calculated
separately with the method RIGID.
B
Concerning the skewing forces, the
crane divides into two almost independ-
ent, individually guided carriages.
Crane with articulation, respectively crane with flexible sup-
port (• = articulation about an axis parallel with crane track).
Guide means on both end carriages.
C Method RIGID.
Crane without articulation.
Guide means on both end carriages.
10 © ISO 2017 – All rights reserved

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ISO 8686-5:2017(E)

Table 7 (continued)
Applicable method for calculation of
Type Structural configuration
loads
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 8686-5
Deuxième édition
2017-05
Appareils de levage à charge
suspendue — Principes de calcul
des charges et des combinaisons de
charges —
Partie 5:
Ponts roulants et ponts portiques
Cranes — Design principles for loads and load combinations —
Part 5: Overhead travelling and portal bridge cranes
Numéro de référence
ISO 8686-5:2017(F)
©
ISO 2017

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ISO 8686-5:2017(F)

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Sommaire Page
Avant-propos .iv
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Symboles . 2
5 Charges et facteurs applicables . 3
5.1 Charges régulières . 3
5.1.1 Généralités . 3
5.1.2 Effets de levage et de gravité agissant sur la masse de l’appareil de levage . 3
5.1.3 Levage d’une charge libre au sol . 3
5.1.4 Charges dues à une translation sur des surfaces irrégulières . 5
5.1.5 Charges dues à l’accélération des mécanismes d’entraînement . 6
5.1.6 Positionnement des charges . 7
5.1.7 Charges dues aux déplacements . 8
5.2 Charges occasionnelles . 8
5.2.1 Généralités . 8
5.2.2 Charges dues à la marche en crabe . 9
5.3 Charges exceptionnelles .13
5.3.1 Généralités .13
5.3.2 Charges d’essai .14
5.3.3 Charges dues aux forces de tamponnement .14
5.3.4 Charges dues à l’arrêt d’urgence .14
5.3.5 Charges dues à la défaillance appréhendée de mécanisme ou de composants .14
5.3.6 Charges dues à un arrêt dynamique du mouvement de levage par
limiteurs de force de levage.15
5.4 Charges diverses .17
6 Charges, combinaisons de charges et facteurs applicables .17
7 Combinaison des effets d’accélération .21
Annexe A (informative) Charges dues à la marche en crabe: hypothèses pour les méthodes
de calcul simplifiées .23
Bibliographie .31
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ISO 8686-5:2017(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 (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents
critères d’approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www
.iso .org/ directives).
L’attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l’objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l’élaboration du document sont indiqués dans l’Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l’ISO (voir www .iso .org/ brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l’ISO liés à l’évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l’adhésion
de l’ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles
techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: w w w . i s o .org/ iso/ fr/ avant -propos .html.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 96, Appareils de levage à charge
suspendue, sous-comité SC 9, Ponts et portiques roulants.
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 8686-5:1992), qui fait l’objet d’une
révision technique. Elle a été adaptée au progrès technique, aux nouvelles exigences et aux modifications
apportées dans les normes référencées. Les principaux points sont
— la prise en compte des versions mises à jour des ISO 8686-1, ISO 11031, ISO 20332 et ISO 12488-1, et
— l’ajout d’une méthode de calcul pour les charges dues à la marche en crabe des ponts et portiques
ayant des caractéristiques rigides ou souples.
Une liste de toutes les parties de la série ISO 8686 est disponible sur le site web de l’ISO.
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NORME INTERNATIONALE ISO 8686-5:2017(F)
Appareils de levage à charge suspendue — Principes de
calcul des charges et des combinaisons de charges —
Partie 5:
Ponts roulants et ponts portiques
1 Domaine d’application
Le présent document établit l’application de l’ISO 8686-1 aux ponts roulants et aux ponts portiques tels
que définis dans l’ISO 4306-1 et donne des valeurs particulières pour les facteurs à utiliser.
2 Références normatives
Les documents suivants sont ici référencés pour que leurs contenus constituent, en totalité ou en partie,
des exigences pour le présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique.
Pour les références non datées, la dernière édition du document de référence s’applique (y compris les
éventuels amendements).
ISO 4301-1:2016, Appareils de levage à charge suspendue — Classification — Partie 1: Généralités
ISO 4302:2016, Appareils de levage à charge suspendue — Évaluation des charges dues au vent
ISO 4306-5:2005, Appareils de levage à charge suspendue — Vocabulaire — Partie 5: Ponts et portiques
roulants
ISO 8686-1:2012, Appareils de levage à charge suspendue — Principes de calcul des charges et des
combinaisons de charge — Partie 1: Généralités
ISO 12488-1:2012, Appareils de levage à charge suspendue — Tolérances des galets et des voies de
translation et de direction — Partie 1: Généralités
ISO 20332:2016, Appareils de levage à charge suspendue — Vérification d’aptitude des charpentes en acier
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l’ISO 4306-5 et dans
l’ISO 8686-1 s’appliquent.
L’ISO et l’IEC gèrent des bases de données terminologiques utilisées en normalisation aux adresses
suivantes:
— plate-forme de consultation en ligne (OBP) de l’ISO: disponible sur http:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: disponible sur http:// www .electropedia .org/
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4 Symboles
Tableau 1 — Symboles et abréviations
Symbole Description
a valeur de l’accélération ou de la décélération
a terme utilisé pour déterminer la valeur de ϕ
1
b distance dans la direction de translation, depuis le galet j
j
facteur d’élasticité de la structure de l’appareil de levage et du système de câble au point
C
H
d’attache de la charge
d distance, dans la direction de la translation, depuis le moyen de guidage avant jusqu’au galet j
j
e base des logarithmes népériens, 2,718
F force maximale
max.L
f résistance à la rupture de l’acier de la chaîne
uc
g constante d’accélération due à la gravité
h flexibilité du portique exprimée en angle par moment
M
l portée de l’appareil de levage
l , l longueur d’un brin de câble/chaîne
r c
m masse
m masse totale de l’appareil de levage sous charge
T
moment de rotation du sommier non guidé, dû aux efforts Y appliqués aux galets de
j
M
ce sommier
M moment entre le portique et le sommier non guidé
m masse de la charge de levage (charge brute)
H
m masse de la charge nominale de levage
RC
R qualité du câble
r
S effet de charge final
(f)
S effet de charge initial
(i)
sgn fonction signe
s facteur de sélection
j
t temps de réaction du frein
br
t temps de réponse du limiteur de force de levage à action indirecte,
IAL
délai pour arrêter le mécanisme dans la condition de charge bloquée, dû aux effets du freinage
t
st
et de l’augmentation de l’effort du câble
v vitesse de levage maximale
h
v Vitesse de levage maximale stabilisée
h,max
W résultante des forces des galets
Y effort latéral au moyen de guidage (F dans l’ISO 8686-1:2012)
F y
Y effort latéral au point de contact du galet j (F dans l’ISO 8686-1:2012)
j yij
Z charge de galet sur le premier galet de l’arbre i;
1i
Z charge de galet sur le second galet de l’arbre i;
2i
Z coefficient réel d’utilisation du câble/de la chaîne
a
Z charge verticale de galet du galet j
j
charge verticale de galet du galet j, (Z ≥ 0) ( j = 1, 2, …, n avec n = nombre de galets)
j
Z
j
Le chariot supporte la charge maximale. Le chariot doit être positionné du côté de l’appareil
de levage qui ne comporte pas de moyens de guidage.
α angle de marche en crabe, en radian
α facteur de déclenchement [–]
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ISO 8686-5:2017(F)

Tableau 1 (suite)
Symbole Description
α composante de la marche en crabe due au jeu du dispositif de guidage
g
α composante due à l’usure
w
α composante due aux tolérances d’alignement des rails/galets
t
Δα angle supplémentaire de marche en crabe dû à la déformation flexible
 rapport de la vitesse de rotation du portique par la vitesse de translation
α / x
()
ϕ facteur de limite de force des limiteurs de force à action directe
DAL
ϕ facteur de limite de force des limiteurs de force à action indirecte
IAL
facteur d’amplification pour les charges dynamiques provoquées par l’accélération
ϕ
5
des entraînements de l’appareil
ϕ facteur pour l’effet des mouvements de positionnement séquentiels
p
μ coefficient de frottement
0
μ (σ ) coefficient de frottement du galet j par glissement latéral σ
f j j
μ coefficient de frottement ( f dans l’ISO 8686-1:2012)
f
σ glissement latéral du galet j
j
σ facteur de glissement
5 Charges et facteurs applicables
5.1 Charges régulières
5.1.1 Généralités
Les charges régulières, apparaissant lors du fonctionnement normal, doivent être prises en compte
dans les calculs de vérification d’aptitude contre toute défaillance par dépassement de la limite
élastique, instabilité élastique et, le cas échéant, par fatigue conformément à l’ISO 8686-1:2012, 6.1 et
aux modifications suivantes.
5.1.2 Effets de levage et de gravité agissant sur la masse de l’appareil de levage
Les forces de gravité induites par le poids de l’appareil de levage (poids mort) doivent être multipliées
par un facteur ϕ , comme indiqué dans la Formule (1)
1
φ =+1 a (1)
1
Pour les masses ayant des effets de charge gravitationnels défavorables, les facteurs doivent être posés
égaux à a = 0,10 et ϕ = 1,10, et pour les masses ayant des effets de charge gravitationnels favorables,
1
les facteurs doivent être posés égaux à a = −0,05 et ϕ = 0,95, sauf si d’autres valeurs sont obtenues par
1
mesures ou calculs.
Lorsque des appareils de levage travaillent dans une atmosphère contaminée par des débris de
processus, tels que des accumulations de matériau déposées sur les surfaces supérieures de l’appareil
de levage; ceux-ci doivent être pris en compte dans le calcul du poids mort.
5.1.3 Levage d’une charge libre au sol
5.1.3.1 Généralités
La charge de levage doit être multipliée par le facteur ϕ qui représente la force dynamique
2
supplémentaire appliquée sur l’appareil de levage, lorsque le poids d’une charge au sol est transféré sur
l’agrès de levage (câbles ou chaînes).
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Lorsqu’on fait l’hypothèse des conditions les plus extrêmes, l’agrès de levage est détendu alors que le
mécanisme de levage atteint sa vitesse maximale de levage. Dans ces conditions, la force dynamique
supplémentaire est directement proportionnelle à la vitesse de levage, avec un coefficient qui dépend des
propriétés de rigidité et de la répartition des masses de l’appareil de levage (β dans l’ISO 8686-1:2012,
2
6.1.2.1.1).
Lors du fonctionnement physique de l’appareil de levage, il y a d’autres facteurs qui influencent l’effet
dynamique réel, tels que les systèmes de commande, les amortissements et la flexibilité de composants
autres que les composants principaux (par exemple, les élingues, d’autres accessoires de levage, la
charge elle-même, les assises de l’appareil de levage). Ces dépendances et la détermination du facteur
ϕ sont représentées par les classes de levage de l’ISO 8686-1:2012, 6.1.2.1.2.
2
Pour déterminer ϕ les principes suivants doivent être utilisés:
2
— calcul au moyen d’une classe de levage;
— détermination au moyen de méthodes alternatives, voir 5.1.3.5.
La classe de levage et le facteur ϕ doivent être calculés soit
2
— selon l’ISO 8686-1:2012, 6.1.2.1.2, ou
— selon les paragraphes 5.1.3.2 à 5.1.3.4.
La vitesse de levage utilisée pour déterminer le coefficient dynamique doit refléter l’utilisation réelle
et, de manière réaliste, des événements exceptionnels possibles pour l’appareil de levage. Les deux
événements suivants doivent être considérés:
— utilisation normale de l’appareil de levage lorsque le levage commence à une vitesse contrôlée du
mécanisme depuis une position de mou de câble, combinaisons de charges A et B de l’ISO 8686-1:2012,
Tableau 2b;
— cas exceptionnel lorsque le levage débute à la vitesse maximale du mécanisme depuis une position
de mou de câble, combinaison de charges C de l’ISO 8686-1:2012, Tableau 2b.
5.1.3.2 Détermination du facteur dynamique ϕ
2t
La détermination d’une classe de levage telle que définie dans l’ISO 8686-1 doit être réalisée avec le
facteur dynamique théorique ϕ . Il doit être estimé par l’une des méthodes suivantes:
2t
— Faire une simulation dynamique complète en tenant compte des propriétés élastiques, d’inertie
et d’amortissement. La force maximale dans l’agrès de levage pendant les 3 premières secondes
représente la charge de levage multipliée par le facteur ϕ .
2t
— Utiliser une des deux formules simplifiées de la Formule (2) applicable au palan.
a)  pour un appareil équipé d’un palan b)  pour un appareil équipé d’un palan
à câble à chaîne
28, ×v 28, ×v (2)
h,max h,max
φ =+1 φ =+1
2t 2t
12/ 12/
   fl× 
Rl×
uc c
rr
04, 5+ 04, 5+
   
1500×Z 150×Z
 a   a 
où
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ISO 8686-5:2017(F)

v vitesse de levage maximale stabilisée, en mètres par seconde;
h,max
2
R qualité du câble en N/mm ;
r
2
f résistance à la rupture de l’acier de la chaîne en N/mm ;
uc
l , l longueur d’un brin de câble/chaîne, en mètres;
r c
Z coefficient réel d’utilisation du câble/de la chaîne (charge totale de rupture du mouflage
a
de câble/chaîne / charge de levage).
La longueur l /l doit être considérée comme une distance type entre les poulies/pignons supérieurs et
r c
inférieurs du câble/de la chaîne lorsqu’une charge est levée depuis le sol. Lorsqu’une partie sous charge
ou tous les agrès de levage dévient par rapport à la verticale, la longueur du brin de câble/chaîne doit
être ajustée pour donner une flexibilité équivalente dans la direction verticale.
NOTE Cette équation simplifiée tient compte de la rigidité et des masses des parties de l’appareil de levage
et de sa charge de levage.
La classe de levage doit être déterminée selon le Tableau 2.
Tableau 2 — Choix de la classe de levage
Classe de levage selon
Condition pour les résultats de calcul
l’ISO 8686-1:2012
ϕ ≤ 1,07 + 0,24 × v HC1
2t h,max
1,07 + 0,24 × v < ϕ ≤ 1,12 + 0,41 × v HC2
h,max 2t h,max
1,12 + 0,4 × v < ϕ ≤ 1,17 + 0,58 × v HC3
h,max 2t h,max
1,17 + 0,58 × v < ϕ HC4
h,max 2t
5.1.3.3 Choix de la vitesse de levage
La vitesse de levage représentant l’utilisation normale dans les combinaisons de charges A et B et une
fréquence exceptionnelle dans une combinaison de charges C, doit être choisie conformément à la classe
d’entraînement de levage, HD, fournie par la commande et l’ISO 8686-1:2012, Tableau 2b.
5.1.3.4 Calcul du facteur ϕ
2
Le facteur ϕ doit être calculé selon l’ISO 8686-1, 6.1.2.1.2, en utilisant la classe de levage choisie et la
2
vitesse déterminée en 5.1.3.2 et 5.1.3.3.
5.1.3.5 Détermination par essai de ϕ
2
Le facteur dynamique ϕ peut également être déterminé par la mesure d’un appareil de levage
2
équivalent. Les valeurs mesurées avec des vitesses de levage différentes doivent être directement
utilisées dans les calculs, sans référence à une classe de levage.
L’incrément dynamique des flèches trouvé par mesure ou par simulation dynamique peut inclure les
effets dynamiques dus à la masse de l’appareil de levage, comprenant le chariot, voir 5.1.2. La partie
représentée par le facteur a, peut être retirée de l’évaluation du ϕ final afin d’éviter d’en tenir compte
2
à la fois dans ϕ et dans ϕ .
1 2
5.1.4 Charges dues à une translation sur des surfaces irrégulières
Les actions dynamiques sur l’appareil de levage dues à une translation, avec ou sans charge de levage,
sur des chaussées ou sur des files de rail, doivent être considérées par le facteur spécifique ϕ .
4
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ISO 8686-5:2017(F)

Pour les files de rail continu ou les files de rails soudés et meulés sans entailles (sauts ou écartements)
le facteur spécifique est ϕ = 1,0.
4
Pour les chaussées ou les files de rails soudés avec entailles (sauts ou écartements), le facteur spécifique
ϕ doit être calculé selon l’ISO 8686-1. Pour les portiques sur pneus, la souplesse du pneu doit être prise
4
en considération.
5.1.5 Charges dues à l’accélération des mécanismes d’entraînement
Pour les mouvements d’entraînement des appareils de levage, la variation d’effet de charge, ΔS, induite
par accélération ou décélération, est présentée par la Formule (3):
ΔSS=− S (3)
fi
() ()
où
S effet de charge final;
(f)
S effet de charge initial.
(i)
NOTE La variation des effets de charge, ΔS, est due à la variation de la force d’entraînement, ΔF, calculée par
la Formule: ΔF = F − F , où F est la force d’entraînement finale et F est la force d’entraînement initiale.
(f) (i) (f) (i)
Des charges induites dans un appareil de levage par l’accélération ou la décélération causée par les
forces d’entraînement peuvent être calculées en utilisant des modèles cinétiques de corps rigide. L’effet
de charge S doit être appliqué aux composants exposés aux forces d’entraînement et si nécessaire à
l’appareil de levage ainsi qu’à la charge de levage. Comme une analyse de corps rigides ne reflète
pas directement les effets élastiques, l’effet de charge S doit être calculé en utilisant un facteur
d’amplification ϕ conforme à l’ISO 8686-1:2012, 6.1.4 spécifié dans la Formule (4):
5
SS=+φφ××am× (4)
p 5
i
()
où
S est l’effet de charge final dû à F ;
(i) (i)
ϕ est le facteur d’amplification pour les charges dynamiques provoquées par l’accélération
5
des entraînements de l’appareil;
ϕ est le facteur pour l’effet des mouvements de positionnement séquentiels, voir 5.1.6;
p
a est la valeur de l’accélération ou de la décélération;
m est la masse pour laquelle a s’applique.
Le facteur ϕ doit être extrait du Tableau 3 et du Tableau 4 à moins que des facteurs plus précis ne
5
soient fournis par des mesures ou des calculs avec modèles élastiques. Le facteur ϕ doit être extrait du
p
Tableau 6.
Lorsque la force S est limitée par le frottement ou par la nature du mécanisme d’entraînement, cette
force de frottement doit être utilisée à la place de la force calculée S.
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Tableau 3 — Facteur ϕ pour les mécanismes de translation, de direction et d’orientation
5
Facteur ϕ
5
Type d’entraînement
Jeu considérable,
Jeu type pour un réducteur
par exemple engrenages nus
Commande de vitesse continue 1,2 1,5
Commande de vitesse à plusieurs paliers 1,6 2,0
Commande de vitesse à deux niveaux 1,8 2,2
Commande à vitesse unique 2,0 2,4
Tableau 4 — Facteur ϕ pour le mécanisme de levage
5
Type d’entraînement Facteur de montée ϕ Facteur de descente ϕ
5 5
Commande de vitesse continue 1,05 1,10
Commande de vitesse à plusieurs paliers 1,15 1,20
Commande de vitesse à deux niveaux 1,20 1,35
Commande à vitesse unique 1,20 1,30
NOTE Les facteurs des Tableaux 3 et 4 tiennent compte de la commutation marche/arrêt de la vitesse et des
variations de vitesse.
5.1.6 Positionnement des charges
Le nombre d’accélérations prévues ou supplémentaire de tout mécanisme d’entrainement pour
atteindre la position prévue de la charge doit être pris en compte dans la vérification d’aptitude. Cela
doit être effectué en utilisant le nombre moyen d’accélérations P conformément à l’ISO 4301-1:2016, 7.6,
spécifié dans le Tableau 5 et illustré à la Figure 1.
Table 5 — Nombre moyen d’accélérations
Classe Nombre moyen d’accélérations
P p = 2
0
P 2 < p ≤ 4
1
P 4 < p ≤ 8
2
P 8 < p
3

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ISO 8686-5:2017(F)

Légende
x vitesse
y durée
z accélération
Figure 1 — Exemple de classe P
Tableau 6 — Facteur ϕ
p
Classe de positionnement de la charge
ϕ
p
conformément au Tableau 5
P et P 1,0
0 1
P 1,15
2
P 1,3
3
Les mouvements de positionnement, lorsqu’ils ne sont pas effectués de manière optimale, peuvent
augmenter les effets de charge totaux. Cela est pris en considération par le facteur ϕ dépendant de la
p
classe P.
5.1.7 Charges dues aux déplacements
Il doit être tenu compte des charges dues aux déplacements compris dans la conception conformément
à l’ISO 8686-1:2012, 6.1.5.
Lorsque des déplacements liés aux variations de portée entre rails ou au tassement des structures
porteuses restent dans les limites spécifiées par l’ISO 12488-1:2012, 6.2, leur effet ne doit pas être pris
en compte dans l’analyse de contrainte.
5.2 Charges occasionnelles
5.2.1 Généralités
Les charges occasionnelles et leurs effets, apparaissant fréquemment, doivent être pris en compte
dans les calculs de vérification d’aptitude contre toute défaillance par dépassement de la limite
élastique, instabilité élastique et peuvent être négligés en fatigue conformément à l’ISO 8686-1 et aux
modifications suivantes.
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ISO 8686-5:2017(F)

5.2.2 Charges dues à la marche en crabe
5.2.2.1 Généralités
En général, les forces de marche en crabe sont considérées comme charges occasionnelles et doivent
être affectées à une combinaison de charges B, mais leur fréquence d’occurrence varie avec le type, la
configuration, la précision du parallélisme des essieux des galets et l’utilisation de l’appareil de levage
ou du chariot. Pour des cas individuels, la fréquence d’occurrence déterminera si elles sont considérées
comme charges occasionnelles ou comme charges régulières.
Si l’appareil de levage est équipé de dispositifs anti-marche en crabe actifs de manière permanente,
les forces calculées sans l’effet de ces dispositifs (par exemple, défaillance du dispositif) doivent
être affectées à une combinaison de charges C. Si l’appareil de levage peut être utilisé sans dispositif
anti-marche en crabe actifs de manière permanente, les forces calculées doivent être affectées à une
combinaison de charges B.
Les forces de marche en crabe des appareils de levage et des chariots posés doivent être calculées
conformément aux paragraphes 5.2.2.2 à 5.2.2.4 et à l’Annexe A, qui fournissent des méthodes
simplifiées de calcul des forces générées en considérant simultanément les structures RIGIDES et
FLEXIBLES des appareils de levage. Les forces de marche en crabe pour les ponts roulants suspendus
doivent être calculées conformément au 5.2.2.5.
NOTE 1 La méthode donnée dans l’ISO 8686:2012, 6.2.2 est applicable aux structures rigides. Les ponts
roulants et portiques peuvent avoir à la fois des caractéristiques RIGIDES et FLEXIBLES; en conséquence, une
méthode plus générale, telle que décrite ici, est requise. Cette méthode permet en outre de tenir compte des
structures flexibles, du nombre irrégulier de galets, des charges distribuées inégalement sur les galets ainsi que
des différents types de guidage et de dispositifs anti-marche en crabe.
NOTE 2 Les forces résultant d’une marche en crabe sont générées lorsque la direction résultante du
mouvement de translation de l’appareil de levage ne coïncide plus avec celle du rail du chemin de roulement,
et lorsque les moyens de guidage avant viennent en contact avec le rail. Cela est dû aux tolérances et aux
imprécisions qui apparaissent lors de la fabrication de l’appareil de levage (alésages des galets de roulement) et
des rails du chemin de roulement (courbures, inégalité
...