Calculer le facteur de chute et la force de choc

1
Poids du grimpeur
kg
2
Trajectoire de la chute
m
3
Corde utilisée
m

La chute a un facteur de chute de et une force de choc de kN.

On trouve des valeurs de choc et d'allongement sur toutes les cordes. Les cordes modernes sont si stables, qu'elles ne peuvent pas céder sans des conditions d'utilisation normales. Cependant, cela ne signifie pas que toute blessure est exclue en cas de chute. Car si la corde supporte assez facilement des forces de plusieurs Kilonewton (kN), la tâche n'est pas aussi aisée pour les humains.

Nous vous expliquons ci-après comment ses forces se créent et ce que signifient les chiffres présents sur les cordes.

Force de choc

Lors de la retenue d'une chute, l'énergie engendrée est absorbée par la tension de la corde, le mouvement de l'assurage, le corps du grimpeur etc. On appelle force de choc la force engendrée au moment de la tension maximale de la corde. Cette force de choc est un gage de qualité de la corde dynamique. Plus la valeur est basse, plus la chute peut-être amortie et plus l'impact de la force sur le grimpeur est faible.

La force maximale qui peut survenir en cas de chute est :

Force maximale en cas de chute du grimpeur

M exprime la masse du grimpeur, g l'accélération de la pesanteur, E le module d'élasticité (une valeur dépendant de la matière), A la section transversale de la corde et f le dénommé facteur de chute. Ce dernier s'obtient en calculant le ratio entre h la hauteur de chute et L la longueur de corde utilisée :

Formule du facteur de chute

Pour limiter la force à son minimum, il existe une seule solution. Étant donné que les autres valeurs sont fixes, elle consiste à réduire le facteur de chute au minimum.

Facteur de chute

Le facteur de chute constitue une mesure de la « dureté » de la chute. Cela paraît évident lorsque l'on mémorise quelques chiffres. Pour une longueur de corde sollicitée de quatre mètres, une chute de deux mètres est moins agréable qu'une chute de un mètre.

Influence de la hauteur de chute sur le facteur de chute

Il en va de même pour le raccourcissement de la longueur de corde sollicitée. Une corde plus courte pour la même hauteur de chute est moins agréable qu'une corde plus longue.

Influence de la longueur de corde sur le facteur de chute

Il est intéressant de noter que le facteur de chute ne varie pas, lorsque l'on modifie la hauteur de chute et la longueur de corde utilisée dans la même proportion. Ainsi une chute de 3 mètres pour 9 mètres de corde sollicitée a le même facteur de chute qu'une chute d'un mètre pour trois mètres de corde sollicitée.

Facteur de chute et corde effectivement sollicitée
Facteur de chute théorique
Exemple : Facteur de chute théorique

La chute est donc aussi « dure ». Cependant, ceci n'est valable que pour la force qui agit sur la corde. En observant les énergies engendrées (et non pas les forces), on constate que la chute de trois mètres est plus dangereuse. En effet, on dispose de plus d'énergie cinétique à la fin de la chute et on peut donc heurter le rocher avec une vitesse plus élevée !

Pour adoucir la chute, il faudrait réduire la hauteur de chute et tenir la corde sollicitée la plus longue possible. Plus facile à dire qu'à faire, bien entendu. On ne peut pas choisir la hauteur de chute puisqu'en général on ne choisit pas lorsque l'on tombe. En revanche, on peut varier la longueur de corde utilisée. Avec des limites toutefois, car il faut respecter des points d'assurage imposés et leur disposition dicte la plupart du temps la position de l'assureur. D'autre part, on essaie d'éviter le Slack pour éviter que la hauteur de chute n'augmente. Mais nous reviendrons en détail sur le sujet plus loin.

La formule s'inspire d'un modèle théorique relativement simple de chute. Mais dans la pratique, quelques facteurs supplémentaires jouent un rôle susceptible d'impacter la force maximale. Nous voulons ci-après nous concentrer sur certains de ces aspects et analyser leur effet, afin que vous sachiez mieux estimer les risques d'une chute sur le rocher.

Impact adhérence

Dans les points d'amarrage, c'est-à-dire là où la corde passe par des mousquetons, une adhérence se crée entre le corde et le métal. Plus la corde passe de manière rectiligne dans l'amarrage, plus l'adhérence est faible en ce point. En revanche, si la corde passe en zigzag à travers les amarrages, alors l'adhérence en ce point est très élevée. Ce phénomène empêche la corde de bien s'allonger en cas de chute. Dans notre équation, cela signifie qu'il faut remplacer la longueur de corde utilisée par une longueur de corde utilisée effective toujours plus courte que la longueur de corde réelle. Donc, moins la trajectoire de la corde est rectiligne, plus le facteur de chute est élevé.

Facteur de chute réel
Exemple : Facteur de chute réel avec l'impact de l'adhérence

Impact mouvement de l'assureur

L'assureur est suspendu au rocher et bouge librement. Si son partenaire d'escalade chute, il peut être tiré un peu vers le haut. Cela a pour conséquence, qu'une partie de l'énergie libérée par la chute retombe sur l'assureur et que celui qui tombe « perd de l'énergie ». Il devient plus lent. Dans notre formule, la mouvement du partenaire d'assurage agit comme une masse réduite. En d'autres termes, la masse nécessaire à la force de choc se réduit en raison du mouvement de l'assureur.

Il faut alors veiller absolument à ce que ce mouvement ne soit pas dangereux. En cas de chute avec un facteur de chute élevé, l'assureur est tiré vers le haut. Il y a risque de blessures. La seule méthode pour s'en prémunir est de se laisser une marge de manœuvre, donc de placer idéalement le relais d'amarrage quelques mètres en-dessous du premier point d'amarrage, afin que l'assureur puisse être tiré sur une grande distance.

Impact Slack

Laisser pendre un peu la corde, c'est aussi augmenter la hauteur de chute et la longueur de corde. Cela peut agir positivement ou négativement sur le facteur de chute. Pour f<1 le facteur de chute augmente et la chute sera plus rude. Le slack doit donc être évité absolument. En cas de facteur de chute f≥1, le facteur de chute est plus petit avec le slack. La chute est plus amortie. Ce faisant, il faut s'assurer qu'une hauteur de chute plus grande du grimpeur n'engendre pas un risque d'accidents plus élevé, comme par exemple une collision avec le rocher, le sol ou même avec l'assureur lorsque la hauteur de chute est plus longue que la corde utilisée !

Allongement dynamique et statique du cordage

L'allongement dynamique décrit la manière dont la corde s'allonge en cas de chute, c'est-à-dire le degré d'élasticité de la corde. Plus la corde est élastique, plus la chute est amortie. Rappelons que la corde ne doit pas trop s'allonger pour éviter tout risque de choc contre le sol. C'est la raison pour laquelle une norme EN prévoit que l'allongement d'une corde ne doit pas dépasser 40 %. Les valeurs traditionnelles oscillent entre 28% et 35%.

L'allongement statique exprime la manière dont la corde s'allonge sous l'effet d'une charge statique. C'est par exemple le cas, lorsque l'on se prend dans la corde avec une moulinette ou que l'on tire un équipement derrière soi. Cette valeur doit rester aussi faible que possible car il ne faut pas oublier qu'il faudra grimper le surplus allongé, ou bien hisser l'équipement sur une longueur supplémentaire équivalente à l'allongement de la corde.

Les cordes d'escalade peuvent-elles céder ?

Par chance, des normes encadrent la résistance à la rupture des cordes d'escalade. Chaque corde doit résister à cinq chutes minimum et ne doit pas dépasser les valeurs limites fixées pour la force de choc et l'allongement statique de la corde. Les valeurs limites propres varient selon qu'il s'agit de cordes à simple, cordes à double ou cordes jumelées. Les normes de chutes sont conçues de telle manières, que les forces qui surviennent dans la pratique ne peuvent être atteintes que dans des cas très exceptionnels (p. ex. une charge sur un bord tranchant). Par conséquent, la rupture d'une corde d'escalade est quasiment exclue.

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