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QC LAB : TOUT CE QUE VOUS AVEZ TOUJOURS VOULU SAVOIR SUR LES TESTS DE RÉSISTANCE DU MATÉRIEL

Wednesday, Mai 9, 2018
Vous êtes-vous déjà demandé quelle était la résistance exacte d’un camalot placé en mode « parapluie », c’est-à-dire horizontalement ? Ou bien la résistance d’une sangle avec un nœud ? Pas de souci... Au QC Lab, KP et son équipe apportent leurs réponses à ces questionnements en faisant ce qu’ils savent le mieux : casser du matériel ! Découvre les résultats obtenus et les infos apprises grâce à ce procédé de tests.

Merci à toutes les personnes qui ont alimenté cet article du QC Lab grâce à leurs idées. Certaines de ces idées étaient excellentes, certaines nous les avions déjà traitées, d’autres étaient farfelues ou encore mauvaises. Au lieu de nous attaquer à un sujet en particulier, nous avons décidé de procéder par petits tests rapides, durant lesquels nous avons soumis du matériel à la rupture et nous en avons discuté sans entrer dans les détails. J’ai fait appel à un de nos génies de l’équipe d’ingénieurs Qualité ainsi qu’aux talents de notre photographe interne et nous avons passé plusieurs heures à soumettre du matériel à la rupture sur notre fidèle testeur de traction.

Pour parler simplement en évitant un Iangage de thésard, nous partons avec n=1. Donc, UN point de donnée par test.  Même si je préviens que les résultats sont donnés juste à titre d’information, à des fins de discussion, je reçois toujours des retours et commentaires de mathématiciens, scientifiques et ingénieurs affirmant que les données ne sont pas pertinentes d’un point de vue statistique à cause de la taille réduite de l’échantillon. Je comprends. Si ces personnes souhaitent réaliser une étude scientifique complète sur n’importe quel matériel d’escalade, ce serait magnifique car plus on possède d’informations pour éduquer les jeunes grimpeurs comme les plus âgés, mieux c’est.

LES TESTS

 

 

Images: Andy Earl

Nous avons décidé de nous pencher sur du matériel de base : les stoppers, hexentrics, camalots, sangles et pontets. Nous avons étudié leur résistance maximale, à quel endroit ils cassaient et pour quelle raison. Lorsque l’on examine la résistance maximale du matériel d’escalade, il est toujours bon de considérer les sollicitations que l’on rencontre habituellement sur le terrain dans un cas d’escalade courant, bien que ce soit important de se souvenir qu’il existe des cas où les sollicitations peuvent être supérieures. Nos amis de chez Petzl viennent de publier un petit article donnant de précieuses informations au sujet des sollicitations en situation réelle. Cela vaut la peine de le lire pour comprendre la notion de résistance d’un matériel: Forces At Work in a Real Fall

ESTS DE STOPPERS ET D’HEXENTRICS

 

 

Les stoppers et les hexentrics de taille différente ont souvent des valeurs de résistance distinctes. Cela est dû d’une part aux câbles de différentes tailles utilisées, d’autre part aux différentes dimensions de stoppers. On a donc des câbles avec des coudes plus ou moins accentués. Quelqu’un a demandé à quel endroit les stoppers cassaient, nous en avons donc cassé quelques-uns. Nous avons utilisé un modèle classique de stopper et des pièces d’hexentric pour recréer un placement de Stopper idéal, et nous avons utilisé seulement un mousqueton à l’autre extrémité afin de représenter une utilisation en situation réelle.

Stopper #1 – valeur de résistance – 2kN

Rupture à 3,3kN – le câble au niveau de la tête. 

Câble de diamètre très réduit présentant un coude marqué au niveau de la tête du stopper. Ce n’est pas surprenant qu'il ait cassé à cet endroit. Ces stoppers de très petite taille sont généralement utilisés pour l’artif uniquement, puisqu’il est assez facile de générer une force de 2kN.

Stopper #5 – valeur de résistance – 6kN

Rupture à 8,3kN – le câble au niveau de la tête. 

Une fois de plus, le câble se rompt au niveau de la tête dans ce cas. Ces sollicitations ne sont pas si courantes mais peuvent se produire sur le terrain.

Stopper #11 – valeur de résistance – 10kN

Rupture à 11.2kN – le câble au niveau du mousqueton.

Avec un câble plus large et un coude moins marqué au niveau de la tête, la rupture s’est produite au coude du câble le plus marqué au niveau du mousqueton. Une fois encore, il y a rupture au-delà de la résistance, et par le jeu de forces peu susceptible de se produire sur le terrain en situation normale d’escalade.

Hex #4 – valeur de résistance 10kN

Rupture à 11.4kN – le câble au niveau du mousqueton.

Semblable au stopper précité.

Hex #6 – valeur de résistance 10kN

Rupture à 11.9kN – le câble au niveau du mousqueton. 

Les Hexentrics sont munis de câbles aujourd’hui, c’est donc logique qu’un hex doté d’un câble de la même taille que celui d’un stopper casse lorsqu’il est soumis à la même sollicitation.

 

 

Hex #6 – monté sur une cordelette 6mm

Rupture à 7.4kN – la cordelette est sectionnée au niveau de l’Hex.

Une de nos femmes ingénieurs en production a fouillé dans son matériel et a trouvé un des ces vieux hexentrics équipés d’une cordelette. Du temps où j’ai débuté l’escalade, il était en fait possible d’acheter SEULEMENT l’hexentric. Il était vendu sans rien, ni câble ni cordelette. On achetait du 6mm et on montait nous-même la cordelette sur l’hex en faisant un nœud de pêcheur double. Nous avons donc procédé ainsi : en comparant la résistance, par rapport à un montage « moderne » avec câble. Comme nous ne souhaitions pas endommager ou casser le matériel d’époque de Taylor, nous avons coupé le câble d’un Hexentric neuf et avons équipé cet Hexentric avec une 6mm. Sans surprise, il s’est avéré bien moins résistant qu’avec un câble. La cordelette a fini par être sectionnée par le bord d’une des ouvertures de l’hex.

Non seulement l’utilisation d’un câble sur un hex le rend plus solide mais elle facilite aussi son placement, en le rendant plus fonctionnel et plus facile à ôter en raison de la rigidité relative du câble. Il est difficile d’essayer de placer un hex avec cordelette puisqu’il est aussi souple qu’un spaghetti trop cuit.

TESTS DE CAMALOTS

 

 

Les camalots de taille différente ont souvent des valeurs de résistance distinctes. Et les différents styles de camalots peuvent présenter des valeurs de résistance distinctes et se rompre de façons variées. La majorité des personnes n’ont jamais vu un camalot testé à sa résistance maximale. Nous avons donc décidé d’en soumettre quelques-uns à la rupture selon différentes orientations.

Camalot #1 – valeur de résistance 14kN – testé rétracté à 50 %

Rupture à 15.5kN – le câble au niveau de l’anneau de pouce.

Un très beau camalot de couleur rouge, testé dans un placement recréant une configuration de dièdre. Dans des situations d’escalade normales, il est très improbable que vous soyez confronté à une sollicitation de cette amplitude. Si tel est le cas, il faudra probablement s’inquiéter d’autres problèmes plus importants. 

Nombreux sont ceux qui se demandent pourquoi nous avons équipé nos Camalots d’une sangle double épaisseur. Voici la réponse. J’en ai parlé dans un précédent article: QC Lab: Reslinging Camalots and C3s La sangle double épaisseur permet de répartir la charge et d’empêcher le câble de pincer et de sectionner la sangle. Elle permet également d’éviter que le câble ne se torde dans les cas de chutes classiques et finalement rend celui-ci plus solide.

UL Camalot #1 – valeur de résistance 12kN – testé rétracté à 50 %

Rupture à 18kN – le câble au niveau du goujon. 

Les Camalots UL ne se rompent pas au même endroit que les Camalots C4. Le dynex ultra solide passe autour du goujon à coude marqué situé au niveau de la tête du Camalot UL, et c’est à cet endroit que se produit la rupture lorsqu’il est testé jusqu’à destruction.

 

 

Camalot #1 – résistance 12kN – testé en placement parapluie (passif) avec un écartement de 50 %

Rupture à 15.2 kN – destruction d’une tête de came. 

Je grimpe depuis plus de 25 ans et je n’ai jamais placé de camalot en parapluie. Si je le faisais, ce serait super solide. Les camalots à axe double confèrent aux camalots non seulement une très grande solidité dans les placements passifs mais fournissent également un plus large éventail de placements.

Camalot #1 – résistance 12kN – testé en placement parapluie (passif) avec un écartement réduit

Rupture à 15.4kN – le câble au niveau de l’anneau de pouce. 

Nous en avons testé encore un, avec un écartement légèrement plus réduit dans le placement passif. Le résultat s’est traduit par une rupture classique du câble au niveau de l’anneau de pouce. Bien entendu, si vous deviez placer un camalot en parapluie, plus l’écartement est réduit, mieux c’est.

TESTS DE SANGLES – Acier vs Nylon vs Dynex

 

 

Autrefois, les grimpeurs faisaient des nœuds à leurs sangles pour s’en servir comme anneaux. Aujourd’hui, les anneaux cousus sont la norme - généralement en nylon ou en Dyneema/Spectra/Dynex (que nous considérerons identiques pour les besoins du raisonnement). Nous avons effectué des tests de traction sur un certain nombre pour montrer leur résistance maximale, la différence d’allongement et la façon dont ils se rompent.  Nous avons aussi fabriqué une « sangle » en câble acier pour comparer. Nous avons utilisé des goujons de 12mm pour éviter la rupture éventuelle de mousquetons pendant le test.

 

 

Câble acier 3/16” doublement rétreint – 60cm

Rupture à 27,1kN – le câble au niveau du goujon.

Poids : 154 g

Nous avons soumis celui-ci à la rupture seulement pour des raisons de référence et de comparaison - résistance et allongement.

 

Sangle nylon 18mm – cousue – 60cm – résistance – 22kN

Rupture à 27.2 kN – sangle au niveau du goujon.

Poids : 37 g

Cette sangle nylon s’est allongée VRAIMENT plus que le câble en acier.

 

 

Dynex 10mm – cousue – 60cm – résistance 22kN

Rupture à 27.4kN – sangle au niveau du goujon.

Poids : 20 g

Il paraît que le Dynex est aussi solide que l’acier. Dans ce cas, c’est exact. Cette sangle cousue de 60 cm en Dynex 10mm pèse environ 19 grammes et cède à la rupture à plus de 27kN. En comparaison, le câble en acier 3/16” qui pesait 154

grammes a cassé à environ la même valeur - juste au-dessus de 27kN. Et la sangle cousue 60cm en nylon 18mm qui pesait 36 grammes a cédé également juste au-dessus de 27kN.

 

Rapport résistance/poids

Échantillon Poids Résistance
Câble en acier 3/16” 154g 27.1kN
Sangle nylon 18mm 37g 27.2kN
Sangle Dynex 10mm 20g 27.4kN

Degré d’allongement

 

 

On peut voir en consultant le graphique que le câble en acier ne s’est pas bien plus allongé qu’avant sa rupture à plus de 27kN : seulement de 2,5 cm environ. Le Dynex en comparaison s’est allongé quatre fois plus que l’acier et a cassé avec à peu près la même charge. Donc oui, le Dynex s’allonge plus que l’acier. Mais observons le Nylon. Il s’allonge deux fois plus que le Dynex, et environ huit fois plus que l’acier, et cède à la rupture avec la même charge. 

Voilà pourquoi il vaut mieux utiliser l’outil approprié. Utilisez des sangles en Dynex lorsque le poids est une question cruciale et que vous acceptez sciemment les conséquences de charges plus élevées sachant qu’elles ne s’allongent pas beaucoup. Utilisez du nylon lorsque le poids n’est pas une question cruciale et que vous souhaitez que le système absorbe un peu plus l’énergie produite par la sollicitation, par exemple pour des placements délicats.

TESTS DE SANGLES – Sangles suspectes

 

 

Sangle en nylon 18mm avec trou de piton – cousue – 60cm – résistance – 22kN

Rupture à 19.4kN – au niveau du trou. 

Une question intéressante et inattendue. J’ai pris cette sangle que j’avais au bureau, sans savoir ce que c’était, d’où elle venait, quelle était son histoire, etc. En l’insérant dans le testeur de traction, nous avons remarqué qu’elle présentait un trou petit mais visible, peut-être d’environ 1mm de diamètre. Nous avons pensé que tout se passerait bien jusqu’à 22kN. Il s’agissait de comparer quel était l’allongement du nylon par rapport à l’acier et au dynex. Nous étions un peu étonnés lorsque la sangle a cédé à un peu plus de 19kN, avec un BANG bien audible qui a même surpris un petit de groupe de personnes discutant non loin du testeur. Donc, quelques brefs rappels :

  1. Ne jamais croire aveuglément tout ce qui sort du bureau de KP
  2. Inspecter son matériel est toujours une bonne idée
  3. Même les éléments les moins douteux apparemment de moindre importance peuvent avoir des conséquences sur la solidité, la durabilité, etc.
  4. Si vous remarquez quelque chose de suspect avant le test, prenez une photo AVANT le test. Nous avons omis ce principe. Dommage.

Sangle nylon 18mm – avec trou percé volontairement – cousue – résistance – 22kN

Rupture à 16.7 kN – sangle au niveau du trou

Sur la base du test précédent, nous avons essayé de recréer les mêmes conditions en trouant volontairement la sangle. Je dirais que ce trou était légèrement plus grand mais pas aussi net que pour le premier test. A ce stade, étant donné notre propos, ce n’était pas surprenant que cette sangle ne résiste pas à la valeur donnée.

Une fois de plus, vérifiez votre matériel.  S’il est suspect, le mieux est de le réformer totalement.

TESTS DE SANGLES - Nouées

 

 

Les sangles cousues doivent respecter une valeur de résistance de 22kN pour pouvoir être certifiées CE. Certains achètent encore de la sangle pour confectionner eux-mêmes leurs anneaux. Quelquefois aussi, il est possible que l’on ait besoin sur le terrain de couper une sangle pour la passer autour d’un arbre ou d’un becquet rocheux.  Nous avons donc testé quelques sangles nouées.

Sangle nylon 18mm, coupée et attachée par un nœud de sangle

Rupture à 20.1kN – rupture au niveau du nœud

Ce n’est pas surprenant que cette sangle ait cédé à une charge plus faible que si elle avait été cousue. Pas surprenant non plus qu’elle se soit rompue au niveau du nœud. Le nœud est le point faible dans la majorité des cas.

Dynex 10mm nouée par un nœud de sangle

La sangle a glissé à 7.7kN

C’est clairement la raison pour laquelle il faut éviter d’acheter du Dynex/Dyneema/Spectra au mètre.  Cette matière glisse particulièrement et les nœuds ne tiennent pas dessus. Ne confectionnez pas de nœuds sur des sangles en Dynex.

Dynex 10mm nouée par un nœud de sangle

La sangle a glissé à 7.8kN

Nous avons noué et testé un autre échantillon simplement pour vérifier. Là encore, ne faites pas de nœud sur une sangle en Dynex.

Sangle plate aléatoire – nouée par un nœud de sangle

Rupture à 13.9kN

Il existe différentes sortes de sangles, et ce n’est pas toujours évident de savoir si elles sont « solides » ou non.  A nouveau, j’ai saisi une sangle qui traînait quasiment sur le sol de mon bureau. Je n’avais aucune idée d’où elle venait ni en quoi elle était. Ce pouvait être une sangle de sac à dos ou une ceinture de pantalon de ski pour autant que je sache.  Nous lui avons fait un nœud de sangle et elle a résisté jusqu’à pratiquement 14kN.  Ce n’est pas mal mais une sangle nylon 18mm nouée ou cousue ne tiendrait pas.  Ne pas avoir une confiance aveugle dans une sangle qui « ressemble » à une sangle d’escalade.

TESTS DE PONTETS

 

 

 

 

Les pontets sont d’une grande solidité.  Les pontets ont été un des premiers sujets traités par le QC Lab: QC Lab: Strength of Worn Belay Loops

Pour ce qui concerne la norme CE pour les baudriers, il n’existe pas de test spécifique appliqué aux pontets mais le pontet est testé en tant que partie de l’ensemble du système de baudrier et doit résister à 15kN.

La plupart des pontets Black Diamond est fabriquée avec une épaisseur de sangle qui protège les coutures principales de l’abrasion - de cette façon lorsque le pontet est testé jusqu’à destruction, l’épaisseur de protection est en fait celle qui se détache en premier. C’est particulièrement sympathique à observer, donc nous avons pensé que nous pouvions en soumettre quelques-uns à la rupture.

Pontet – résistance – 15kN

Échantillon 1 - Rupture à 22.9kN – à la couture

Échantillon 2 – Rupture à 21.9kN – à la couture

L’épaisseur de protection commence à se craqueler, à s’ouvrir et à se rompre à des sollicitations inférieures mais la résistance maximale d’un pontet excède de loin toute sollicitation que l’on peut rencontrer sur le terrain lors d’une utilisation classique.

RAPPELS IMPORTANTS

  •  

  • Les stoppers de petite taille ne sont pas aussi solides que les stoppers de taille supérieure – leur câble se rompt.
  • N’utilisez pas de cordelettes sur les hexentrics - elles les rendent trop difficiles à placer et la cordelette se sectionne à une résistance inférieure.
  • Les Camalots C4 cèdent au niveau de l’anneau de pouce - la sangle double épaisseur permet d’éviter à celle-ci d’être sectionnée.
  • Les Camalots UL cèdent au niveau du rivet près de la tête.
  • Les Camalots à axe double sont solides même lorsqu’ils sont placés en parapluie.
  • Le Dynex est en réalité aussi solide que l’acier.
  • Le Nylon s’allonge plus que le Dynex.
  • Les petits trous et entailles peuvent affaiblir les sangles. Vérifiez votre matériel.
  • Pas de souci pour confectionner un nœud sur du Nylon.
  • Il n’est pas conseillé de confectionner un nœud sur du Dynex car il risque de glisser à des résistances relativement faibles.
  • Même si les sangles peuvent « sembler » solides en apparence, elles ne le sont pas forcément.
  • Les pontets sont d’une grande solidité.
  • Gardez une confiance limitée au sujet de tout ce qui sort du bureau de K. Powick.

 

Restez prudents en montagne,

 

KP


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