Photographe : J. Watt Athlète : Aaron Mulkey

LABO QC : SCREWTRUSION

Faut-il nouer ou clipper le hanger ? Telle est la question. Rejoins Matt Berry et l'équipe de QC Lab alors qu'ils se lancent direct dans l'univers des vis à glace embêtantes qui dépassent.

If you have been leading ice long enough you’ve most likely had a screw hit rock before the hanger was flush with the ice. Not only are you bummed because you likely just damaged the razor-sharp teeth of your screw; you now have some options to weigh. What if you don’t have a shorter screw? What if there’s no thicker ice nearby? You have some options – down climb to thicker ice, continue climbing up to thicker ice, or, as a last resort place the screw you have and tie it off or clip the hanger. Before we get into which option is best, we first need to understand how ice screw placements fail.

Ice screws themselves are very strong, but they rely on the support of the surrounding ice which can be highly variable. In a textbook placement, with the hanger flush to the ice, an applied load will stress the ice surrounding the screw and eventually cause the ice to fail and fracture in the shape of a cone around the last 3-5 centimeters of the screw nearest to the hanger. Once this occurs, the exposed section of the screw body becomes cantilevered and no longer supported by ice. The now cantilevered screw body, unable to support the load alone, will begin to bend until the hanger is levered off the head, the screw body fails, or the screw pulls out of the ice.

Quand la vis à glace n'est pas encastrée affleurante dans le hanger, désormais connue sous le nom descrewtrusion, la résistance de l'installation est compromise avant même qu'une charge ne soit appliquée en raison du corps à vis en porte-à-faux. Avec l'augmentation du levier, toute charge appliquée sur le support aura un effet multiplicateur sur les contraintes générées dans la glace, ce qui entraînera une défaillance à des charges plus faibles. Par conséquent, il est important d'enterrer toujours une vis au ras du support. Cependant, si cela n'est pas possible, quelques questions subsistent. Attacher solidement une vis réduit-il suffisamment le levier pour que ce soit une meilleure option que de clipser le support ? Existe-t-il une différence entre l'utilisation d'une vis à glace en aluminium ou en acier ?

How strong is a tie off vs clipping the hanger?

To answer this question, we headed into the QA lab to do a few quick tests and evaluate the tied-off vs clipped strength for both the BD Express (steel) and the BD Ultralight (aluminum) ice screws when placed in ice with screwtrusion. This data must be taken with a grain of salt because we’re talking about a very limited data set which is not statistically significant. It is also important to keep in mind that this testing was conducted in laboratory ice, which is solid, homogenous, and doesn’t have the same inconsistencies that are often found in the wild.

First, let’s examine the strength of both aluminum and steel screws when placed flushed to the ice, and then when placed with 5cm of screwtrusion. Three samples of both the 16cm aluminum and 16cm steel screws were tested in each configuration. For the sake of consistency, all test samples were placed perpendicular to the ice surface (at 0 degrees) per the EN568 standard test method.

Strength when clipping the hanger of a cantilevered screw:

Alors, ce n'est pas aussi fort, mais est-il assez fort ?

En se référant aux directives de protection passive et active des roches, la force de maintien minimale à utiliser en toute sécurité comme assurance mobile est de 7 kN (voir Annexe A de la norme EN12276). Les vis BD Express en acier entraînent des charges de pic constamment supérieures à la limite de 7 kN avec 5 cm de extrusion à vis. Étant donné les directives d'assurage en cours ci-dessus, tu es probablement d'accord pour que les vis en acier dépassent légèrement. Cependant, ce n'est pas le cas pour les vis à glace ultralégères en aluminium. Des tests supplémentaires et une analyse de régression montrent que les vis à glace Ultralight en aluminium offriront cette force de maintien uniquement lorsqu'elles dépassent de 3.5cm ou moins de la surface de la glace.

Il est à noter que, bien qu'il soit possible d'atteindre sur le terrain des charges supérieures à 7kN, ce n'est pas courant. Il va sans dire que l'ancien mantra de l'escalade sur glace tient toujours – le chef ne doit pas tomber. Tomber avec plein de trucs tranchants attachés à ton corps, c'est la recette idéale pour te blesser…

So it’s not as strong, but is it strong enough?

Using the passive and active rock protection guidelines as reference, the minimum holding force to be safely used as a running belay is 7kN (refer to Annex A of EN12276). The steel BD Express screws result in peak loads consistently above the 7kN mark with 5cm of screwtrusion. Given the above running belay guidelines, you’re probably ok with steel screws protruding slightly. However, this is not the case for the aluminum ultralight ice screws. Further testing and regression analysis reveals that the aluminum Ultralight ice screws will provide this holding force only when protruding 3.5cm or less from the surface of the ice.

It is worth noting that although achieving loads in the field upwards of 7kN is possible, it is not common. It should go without saying that the old school mantra for ice climbing still stands – the leader shalt not fall. Falling with lots of sharp things attached to your body is a recipe for injury…

Strength of a tie off:

L'objectif d'une fixation à vis est de réduire l'effet de levier sur le corps de la vis et de diminuer les contraintes dans la glace immédiatement autour de l'ancrage. Les données ci-dessus, testées à nouveau avec des vis perpendiculaires à la glace, montrent que tant les vis en acier que celles en aluminium fixées obtiennent des valeurs supérieures au minimum de 7kN mentionné précédemment pour une protection en mouvement – lorsqu'elles sont testées dans de la glace de laboratoire. Une préoccupation majeure est qu'il est difficile d'empêcher l'écharpe de glisser vers le support pendant une chute. Lorsque l'écharpe glisse vers le support, cela augmente l'effet de levier sur le corps de la vis non soutenu, pouvant potentiellement provoquer une charge de choc, et elle peut même être endommagée par les filetages ou le support.

Comme nous le savons tous, il est préférable de placer les vis à un angle positif (dents vers le haut). Cependant, fixer une vis est un cas particulier qui exige que la vis soit placée perpendiculairement à la glace ou à un angle négatif (dents vers le bas). Placer la vis entre 0 et 15 degrés dans la direction négative aidera à maintenir la sangle bien tendue contre la surface de glace et assurera la force de maintien la plus élevée. La plupart des chutes génèrent également une force vers l'extérieur sur la sangle, ce qui peut tirer cette dernière vers le hanger, même avec une fixation parfaite.

Dans des conditions de labo idéales, les points d'ancrage sont certainement plus solides que les mousquetons clipsés lorsqu'ils dépassent de 5 cm de la glace. Cependant, vu les nombreuses variables qui influencent la résistance d'un point d'ancrage, il vaut mieux l'éviter. Si tu n'as pas de vis plus courte et que tu es obligé de faire un point d'ancrage, assure-toi que la vis soit placée perpendiculairement ou avec un angle négatif, même si cela signifie que tu dois tirer sur la vis et la replacer dans la glace. Il est crucial qu'au moins 10 cm des filets soient insérés dans de la glace de bonne qualité. Retire toute glace de surface suspecte et utilise une vis en acier pour plus de résistance. Enfin, prends bien soin de t'assurer que l'amarrage reste bien serré contre la glace. Une vis plus courte, enfouie jusqu'au bout, est toujours plus solide qu'une longue vis simplement ancrée.

Quels autres facteurs/scénarios peuvent causer screwtrusion?

Au fil des ans, il y a eu beaucoup de discussions autour des angles de placement. Il est généralement admis que les placements les plus solides se situent entre 10 et 15 degrés en direction positive (les dents vers le haut). La glace qui entoure la vis est le maillon faible du système, donc l'objectif est de placer la vis de manière à réduire la contrainte sur la glace. Une vis placée vers le haut réduit les contraintes compressives dans la glace environnante et aligne mieux les filetages du corps de la vis avec la direction de la chute, ce qui augmente la capacité de maintien. À mesure que la vis se dirige vers des angles de placement négatifs (les dents vers le bas), la capacité de maintien des filetages diminue et les contraintes dans la glace augmentent à cause de l'effet de levier de la vis.

Examples of how to evaluate the quality of ice:

Conclusions:

NOTE: The following only applies to 16cm or longer screws which are placed in at least 10cm of good quality ice. Screws less than 16cm in length do not have enough thread engagement to support the screw once the ice cones out.

Steel and aluminum ice screws meet the EN standard requirement of 10kN when placed in good ice and buried to the hanger
With 5cm of screwtrusion, and tested by loading the hanger, both steel and aluminum screws’ ultimate strength is significantly reduced. For aluminum screws, field achievable loads have potential to cause failure.
With 5cm of screwtrusion, and tested by tying off the screw, both steel and aluminum screws' ultimate strength is significantly reduced. The reality of the sling sliding towards the hanger during a fall must be considered. The results of a fall are highly variable due to sling movement. Tie offs should be avoided if possible.
If a 16cm or longer steel screw protrudes less than 5cm, clip the hanger. If it protrudes more than 5cm, you do not have a shorter screw, and are forced to do a tie off - ensure the screw is placed perpendicularly or at a negative angle (teeth down), even if that means you must pull the screw and replace it in the ice. It is crucial to clear any suspect surface ice and that at least 10cm of the threads are placed in good quality ice.

If a 16cm or longer aluminum screw protrudes less than 3.5cm, clip the hanger. If it protrudes more than 3.5cm, and you do not have a shorter screw, use a steel screw placed in fresh ice if possible and follow the steel ice screw guidelines. If forced to do a tie off, ensure the screw is placed perpendicularly or at a negative angle (teeth down), even if that means you must pull the screw and replace it in the ice. It is crucial to clear any suspect surface ice and that at least 10cm of the threads are placed in good quality ice.

A shorter screw buried to the hanger is always stronger than a longer screw protruding from the ice whether the hanger is clipped, or it is tied off.
Always clear away any suspect ice and ensure that the entire screw body is seated in good quality ice.

Bottom Line:

A longer screw is not always stronger.
You should always choose the appropriate length screw, place it with the teeth upwards between 10 and 15 degrees, and bury it to the hanger in good ice.
If you are forced to have screwtrusion, whether clipping the hanger or tying it off – it’s best to use a steel screw
An unsupported aluminum ice screw body is much weaker than steel.
At the end of the day, screwtrusion is bad and you need to exercise more caution when using aluminum ice screws in these situations.

Be safe out there.
Berry