ISO 12215-9:2012

NORME ISO
INTERNATIONALE 12215-9
Première édition
2012-06-15
Petits navires — Construction de coques
et échantillonnage —
Partie 9:
Appendices des bateaux à voiles
Small craft — Hull construction and scantlings —
Part 9: Sailing craft appendages

Numéro de référence
©
ISO 2012
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Sommaire Page
Avant-propos . iv
Introduction . v
1  Domaine d'application . 1
2  Références normatives . 1
3  Termes et définitions . 2
4  Symboles . 3
5  Contraintes de conception . 4
6  Éléments structurels à évaluer . 6
7  Cas de chargement . 6
7.1  Généralités . 6
7.2  Cas de chargement 1 — Quille fixe avec le bateau couché à 90° . 7
7.3  Cas de chargement 2 — Charge continue sur une quille basculante (pendulaire) à 30° de
gîte, avec un facteur de surcharge dynamique . 8
7.4  Cas de chargement 3 — Talonnage vertical d'un voilier à quille . 10
7.5  Cas de chargement 4 — Talonnage longitudinal d'un voilier à quille . 11
7.6  Cas de chargement 5 — Dérive sur un dériveur chaviré redressable . 12
7.7  Cas de chargement 6 — Dérive pivotante ou coulissante au près . 12
7.8  Autres cas de chargement. 13
8  Méthodes de calcul . 16
8.1  Généralités . 16
8.2  Instructions générales pour l'évaluation par des procédures de calcul 3-D . 17
8.3  Évaluation à l'aide de méthodes de résistance des matériaux non fondées sur le calcul
par ordinateur . 17
9  Conformité . 18
Annexe A (normative) Déclaration d'application . 19
Annexe B (informative) Informations sur les métaux pour les appendices et les boulons, et
«pratiques établies» pour le boulonnage et le soudage . 20
Annexe C (informative) Dispositions structurelles de «pratique établie» au droit de la quille de
lest . 31
Annexe D (informative) Dispositions structurelles «de pratique établie» pour le calcul de la
résistance du voile de quille (fixe ou basculante) et des quilles de lest boulonnées . 46
Annexe E (informative) Propriétés géométriques des profils d'appendices typiques . 64
Annexe F (informative) Évaluation simplifiée de la résistance en fatigue . 67
Bibliographie . 81

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 Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
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.
L'ISO 12215-9 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 188, Petits navires.
L'ISO 12215 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Petits navires — Construction
de coques et échantillonnage:
 Partie 1: Matériaux: Résines thermodurcissables, renforcement de fibres de verre, stratifié de référence
 Partie 2: Matériaux: Matériaux d'âme pour les constructions de type sandwich, matériaux enrobés
 Partie 3: Matériaux: Acier, alliages d'aluminium, bois, autres matériaux
 Partie 4: Ateliers de construction et fabrication
 Partie 5: Pressions de conception pour monocoques, contraintes de conception, détermination de
l'échantillonnage
 Partie 6: Dispositions structurelles et détails de construction
 Partie 7: Détermination de l'échantillonnage pour les multicoques
 Partie 8: Gouvernails
 Partie 9: Appendices des bateaux à voiles
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Introduction
Les raisons ayant présidé à la préparation de la présente partie de l'ISO 12215 sont que les normes
existantes et les pratiques recommandées de définition des chargements sur la coque et le dimensionnement
des petits navires diffèrent considérablement entre elles, limitant ainsi l'acceptabilité générale des bateaux.
La perte d'une quille entraînant le chavirage du bateau est l'un des principaux risques de décès sur les
bateaux à voiles et l'efficacité structurelle de tous éléments de la quille et de sa liaison au bateau est capitale.
La présente partie de l'ISO 12215 spécifie les charges de conception et les facteurs de contrainte qui leur
sont associés. L'utilisateur peut choisir l'une des deux options suivantes possibles pour évaluer la disposition
structurelle.
a) Utiliser des méthodes avancées d'ingénierie qui permettent une modélisation tridimensionnelle de la
structure. L'analyse par éléments finis est une des méthodes appropriées, ainsi que les méthodes qui en
découlent, comme les matrices de déplacement ou les méthodes des cadres. Des instructions générales
concernant les considérations de modélisation sont données dans la présente partie de l'ISO 12215.
b) Utiliser des équations simplifiées de détermination de contraintes, généralement bidimensionnelles,
basées sur la «résistance des matériaux». Elles sont données dans les Annexes B à F et, lorsque cette
option est choisie, l'utilisation de ces équations sera nécessaire pour satisfaire aux exigences de la
présente partie de l'ISO 12215.
La présente partie de l'ISO 12215 a été développée en utilisant la pratique actuelle et des principes
d'ingénierie pertinents. Les charges et critères de conception de la présente partie de l'ISO 12215 peuvent
être utilisés avec leurs équations de détermination de l'échantillonnage ou à l'aide de méthodes d'ingénierie
équivalentes, comme indiqué au point a) ci-dessus.
Les dimensionnements conformes à la présente partie de l'ISO 12215 sont considérés comme reflétant la
pratique courante, à condition que le bateau soit manœuvré correctement avec le «sens marin», et à une
vitesse appropriée à l'état de la mer rencontré.
Lors des derniers stades de développement de l'ISO 12215, et après que certaines de ses parties
essentielles ont été publiées, plusieurs autorités ont adopté cette Norme internationale pour l'évaluation des
voiliers de régate de haute performance. S'il est vrai qu'un voilier de croisière de catégorie A prévu pour la
navigation transocéanique peut en théorie subir les mêmes chargements qu'un voilier de régate compétitif,
ces derniers n'ont pas été l'objectif principal de l'ISO 12215. Les concepteurs sont en conséquence fortement
avertis de ne pas concevoir de voilier de compétition en ayant quasiment tous les éléments structurels juste
conformes.
NORME INTERNATIONALE ISO 12215-9:2012(F)

Petits navires — Construction de coques et échantillonnage —
Partie 9:
Appendices des bateaux à voiles
1 Domaine d'application
La présente partie de l'ISO 12215 définit les chargements et spécifie l'échantillonnage des appendices des
bateaux à voiles d'une longueur de coque, L , mesurée conformément à l'ISO 8666, inférieure ou égale à
H
24 m. Elle fournit:
 les contraintes de conception;
 les éléments structurels à évaluer;
 les cas de chargement et les charges de conception pour la quille, la dérive et leurs éléments de liaison;
 les méthodes de calcul et des instructions de modélisation; et
 les moyens de se conformer à ses dispositions.
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du 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 898-1, Caractéristiques mécaniques des éléments de fixation en acier au carbone et en acier allié —
Partie 1: Vis, goujons et tiges filetées de classes de qualité spécifiées — Filetages à pas gros et filetages à
pas fin
ISO 3506-1, Caractéristiques mécaniques des éléments de fixation en acier inoxydable résistant à la
corrosion — Partie 1: Vis et goujons
ISO 8666, Petits navires — Données principales
ISO 12215-3, Petits navires — Construction de coques et échantillons — Partie 3: Matériaux: Acier, alliages
d'aluminium, bois, autres matériaux
ISO 12215-5:2008, Petits navires — Construction de coques et échantillonnage — Partie 5: Pressions de
conception pour monocoques, contraintes de conception, détermination de l'échantillonnage
ISO 12215-6:2008, Petits navires — Construction de coques et échantillonnage — Partie 6: Dispositions
structurelles et détails de construction
ISO 12217-2, Petits navires — Évaluation et catégorisation de la stabilité et de la flottabilité — Partie 2:
Bateaux à voiles d'une longueur de coque supérieure ou égale à 6 m
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s'appliquent.
3.1
catégorie de conception
conditions de mer et de vent auxquelles un bateau est considéré comme étant approprié, à condition que le
bateau soit manœuvré avec sens marin et utilisé à une vitesse appropriée à l'état de la mer rencontré
3.1.1
catégorie de conception A
catégorie «en haute mer»
catégorie de bateaux considérés comme convenant pour une navigation sur des mers avec des hauteurs
significatives de vagues supérieures à 4 m et des vitesses de vent pouvant dépasser la force 8 sur l'échelle
de Beaufort, à l'exclusion toutefois de conditions exceptionnelles, par exemple les ouragans
3.1.2
catégorie de conception B
catégorie «au large des côtes»
catégorie de bateaux considérés comme convenant pour une navigation sur des mers où l'on rencontre des
hauteurs significatives de vagues inférieures ou égales à 4 m et des vitesses de vent inférieures ou égales à
force 8 Beaufort
3.1.3
catégorie de conception C
catégorie «à proximité des côtes»
catégorie de bateaux considérés comme convenant pour une navigation sur des mers où l'on rencontre des
hauteurs significatives de vagues inférieures ou égales à 2 m et des vitesses de vent inférieures ou égales à
force 6 Beaufort
3.1.4
catégorie de conception D
catégorie «en eaux abritées»
catégorie de bateaux considérés comme convenant pour une navigation sur des eaux où l'on rencontre des
hauteurs significatives de vagues inférieures ou égales à 0,30 m avec des vagues occasionnelles de 0,5 m,
provenant par exemple d'un bateau passant à proximité, et des vitesses de vent typiques stables inférieures
ou égales à force 4 Beaufort
3.2
masse de déplacement en charge
m
LDC
masse du bateau, y compris tous ses appendices, lorsqu'il est en conditions de charge maximale comme
définies dans l'ISO 8666
NOTE 1 Ce déplacement comprend toutes les options possibles (générateur, système d'air conditionné, etc.).
NOTE 2 La masse de déplacement en charge est exprimée en kilogrammes.
3.3
bateau à voiles
bateau dont le moyen principal de propulsion est la force du vent et dont la surface totale de profil, A , de
S
toutes les voiles pouvant être établies ensemble lorsque le bateau est au près serré, telle que définie dans
2/3
l'ISO 8666 et exprimée en mètres carrés, est telle que A  0,07(m )
S LDC
NOTE 1 Pour les voiles d'avant, il s'agit de la surface du triangle avant.
NOTE 2 La surface du ou des mâts-aile est comprise dans A
.
S
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3.4
masse de la quille
m
KEEL
masse de la quille de lest, en kilogrammes, c'est-à-dire l'aileron de quille plus le bulbe, le cas échéant, et,
pour les quilles doubles ou multiples, masse de chaque quille
NOTE La masse de la quille est exprimée en kilogrammes.
4 Symboles
Pour les besoins du présent document, sauf définition spécifique contraire, les symboles donnés au Tableau 1
s'appliquent.
Tableau 1 — Symboles, coefficients et paramètres dans la partie principale
de la présente partie de l'ISO 12215
Article/Paragraphe/
Symbole Unité Désignation/signification du symbole Tableau
concernés
A
m Surface de la dérive entièrement déployée 7.7.1
CB
Surface de voilure de référence (GV + triangle AV+ mât-aile), comme définie
A m 7.7.1
S
dans l'ISO 12217-2
Distance, mesurée le long de l'axe de la quille, entre le centre de gravité
a m 7
(CG) de la quille et sa liaison avec la coque ou l'aileron de quille
Distance, mesurée le long de l'axe de la quille, entre la liaison de la quille et
c m 7
la mi-hauteur de la varangue
c m Valeur moyenne de c pour plusieurs varangues 7.5
a
e m Proportion de la force latérale totale prise par la dérive 7.7.1
F N Force de conception, où i correspond au cas de chargement 7
i
g m/s Accélération due à la pesanteur, g = 9,81 m/s 7
h m Hauteur du centre de surface de A 7.7.1
CE S
h m Hauteur de la quille, entre sa base et sa liaison avec la coque 7.5.2
K
h m Hauteur du point d'application de la force F (cas de chargement N°4) 7.5.2
F4
k 1 Coefficient de catégorie de conception Article 5, Tableau 2
DC
k 1 Coefficient de cas de chargement Article 5, Tableau 3
LC
k 1 Coefficient de longueur/déplacement 7.7.1
LD
k 1 Coefficient de matériau Article 5, Tableau 2
MAT
L m Longueur de la flottaison en conditions m 7.5.2, 7.7.1
WL LDC
m kg Voir la définition 3.2 3.2, 7
LDC
m kg Voir la définition 3.4 3.4, 7.4
KEEL
Moment de flexion de conception, où les indices I et J dépendent du cas de
.
M N m 7
IJ
chargement
st N/mm Contrainte, qui peut être  ou , où i peut être LIM, d, u, y, yw ou yu 5
i
 deg. Angle d'attaque du profil de dérive 7.7
 % Allongement à la rupture Tableau 2
R
 deg. Angle entre l'axe de la quille et l'axe du bateau, pour les quilles basculantes 7.3
5 Contraintes de conception
La contrainte maximale doit être calculée pour chaque élément structurel pertinent et combinaison de cas de
chargement.
La contrainte de conception, st , est la contrainte limite pertinente multipliée par divers coefficients de
d
contrainte:
stst k kk , N/mm (1)
dLIMMAT LC DC
où
st est la contrainte limite, où st signifie  pour une contrainte directe, oupour une contrainte de
LIM
cisaillement, et l'indice LIM signifie:
 min sts;0,5t , pour les métaux non soudés ou loin des zones affectées par la chaleur de
 
y u
soudure, où l'indice y signifie la limite élastique et l'indice u signifie la résistance à la rupture
(c'est-à-dire  , pour les contraintes directes,  , pour les contraintes de cisaillement et
yu yu
 , pour les contraintes de matage);
by bu
 min st ;0,5 st , pour les métaux dans les zones affectées par la chaleur de soudure, où
 
yw uw
l'indice y signifie la limite élastique et l'indice u signifie la résistance à la rupture (c'est-à-dire
 , pour les contraintes directes,  , pour les contraintes de cisaillement et
yw uw yw uw
, pour les contraintes de matage);
byw buw
 la contrainte de rupture en traction,  , en compression,  , en matage,  , ou en
tu cu fu
cisaillement,  , pour le bois ou le stratifié (résine armée de fibre).
bu
k est le coefficient de matériau défini au Tableau 2, et ajustant la contrainte de conception selon le
MAT
matériau;
k est le coefficient de chargement défini au Tableau 3, et ajustant la contrainte de conception
LC
selon le cas de chargement;
k est le coefficient de catégorie de conception défini au Tableau 2, et permettant d'augmenter la
DC
contrainte de conception pour des catégories de conception plus basses en raison de
chargements dynamiques plus faibles que pour les catégories plus élevées.
Le Tableau 2 spécifie les détails de ces différentes variables.
Les valeurs de st (c'est-à-dire ,, pour les métaux non soudés,  ,, , pour les zones
LIM yu u yw uw yw uw
affectées par la chaleur de soudure sur les métaux soudés, ou  , ,  ,  ou bien  pour le bois et
tu cu fu bu u
le stratifié) doivent être déterminées:
 conformément à l'ISO 12215-5:2008, c'est-à-dire selon les valeurs provenant d'essais ou selon les
valeurs par défaut données respectivement dans son Annexe C pour les stratifiés, son Annexe D pour les
âmes de sandwich, et son Annexe E pour le bois moulé et le contreplaqué;
 conformément à l'Annexe B de la présente partie de l'ISO 12215 pour les métaux cités, et, le cas échéant,
l'ISO 3506-1 pour les éléments de fixation en acier inoxydables, et l'IS0 898-1 pour les éléments de
fixation en acier au carbone;
 ou, pour les autres matériaux, soit à partir d'une norme reconnue, soit à la suite d'essais effectués
conformément à la Norme internationale pertinente.
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Tableau 2 — Contraintes de conception et coefficients de contrainte
Variable Matériau/désignation Valeur
b,c
Métaux, non soudés ou loin des zones affectées par la chaleur de
min sts; 0,5t
a

yu
soudure
b,c
a
min st ; 0,5 st
st Métaux, dans les zones affectées par la chaleur de soudure

LIM yw uw
c
 ,, , et selon le cas
Bois et stratifiés, selon la direction de la contrainte appliquée
 
uc ut uf ub u
Facteur de contrainte selon le matériau
Métaux dont l'allongement à la rupture  % ≥ 7
0,75
R
k
MAT d
Métaux dont l'allongement à la rupture  % <7
min(0,062 5  +0,312 5; 0,75)
R
R
Bois et stratifié (Composite) 0,33
Facteur de contrainte selon le cas de chargement
k
LC
(voir le Tableau 3)
Facteur de contrainte selon la catégorie de conception
k Bateau de catégorie de conception A et B 1,00
DC
Bateau de catégorie de conception C et D 1,25
a
On considère généralement que la zone affectée par la chaleur de soudure est située à une distance inférieure à 50 mm des
soudures (voir la Note en F.3.4.3).
b
Pour les métaux, 0,58  .
c
Les contraintes de matage dépendent du type de matériau (la Référence [8] de la Bibliographie donne   = 2,8 pour le mat
ub uc
de verre et 0,91 pour le roving), la réglementation pour la construction métallique donne généralement 2,4 à 3 pour les boulons (mais
avec des restrictions loin des bords, écartement minimal des boulons, valeur minimale épaisseur/diamètre du boulon). L'utilisation de
valeurs provenant d'essais est recommandée.
d
Le facteur donne 0,75 pour  ≥ 7 %, et 0,375 pour  = 1 % avec une interpolation linéaire entre ces valeurs. Voir le Tableau B.2
R R
pour les valeurs de  .
R
Tableau 3 — Valeurs de k , facteur de contrainte selon le cas de chargement
LC
Valeur
Cas de
Quilles et appendices — Description du cas de chargement Paragraphe
de k
chargement
LC
a
Boulon de quille 7.2 0,67
1 Autres éléments de quilles fixes — Métal — 0,8
b
— 0,9
Autres éléments de quilles fixes — Stratifié (Composite)
Quilles basculantes — Métal 7.3 0,8
Quilles basculantes — Stratifié (composites) — 0,9
3 Talonnage vertical 7.4 1
4 Impact longitudinal sur les voiliers à quille 7.5 1
Redressement d'un dériveur chaviré
5 7.6 1,34
(résistance de la dérive pivotante ou coulissante)
6 Dérive pivotante ou coulissante au près 7.7 1,0
a
Le cas de chargement 1 considère différemment les boulons des autres matériaux d'éléments structurels. La contrainte de
conception des boulons est plus faible que celle des autres éléments structurels afin de prendre en compte les effets de concentration
de contrainte dans les boulons et pour correspondre à une pratique de conception établie depuis longtemps.
b
Les exigences de la présente partie de l'ISO 12215 sont basées sur des critères de contrainte. Dans certains cas, comme les
voiles de quille construits avec des matériaux à faible module d'élasticité, la nécessité de limiter les déformations et/ou d'augmenter les
fréquences naturelles peut exiger une augmentation substantielle d'échantillonnage par rapport à celui requis par le présent document.
De tels cas sont en dehors du champ d'application de la présente partie de l'ISO 12215.
6 Éléments structurels à évaluer
ATTENTION — On a constaté à plusieurs reprises que la perte de quille était attribuée à une épaisseur
insuffisante du bordé de fond au droit de la quille, et particulièrement au droit des boulons de liaison
ou à un chemin de contrainte inadéquat entre les boulons de liaison et la structure correspondante, y
compris des boulons placés trop loin des raidisseurs correspondants. Il est fortement recommandé
de suivre les dispositions données en D.5 et au Tableau D.2 et, en particulier, pour les boulons placés
trop loin des raidisseurs, celles du Tableau D.2, élément 3.
Les éléments suivants doivent être pris en compte lors de l'évaluation ou la conception des éléments de
structure couverts par la présente partie de l'ISO 12215.
 Liaison entre la quille et la coque (boulons, blocage conique, aileron de quille, etc.); voir les Figures 1,
C.3, C.4 et D.1;
 Bordé de fond au niveau des boulons de quille et disposition de la transition au delà de la zone des
boulons de quille dans la structure de la coque. Dans le cas des quilles boulonnées sur un fond de coque
en construction sandwich, la pratique générale, définie dans l'Annexe D, est de passer en construction
monolithique au droit de la quille et des boulons. Si cela n'est pas le cas, la disposition structurelle doit
garantir que tous les chargements — contraintes de compression dues à la quille, précontrainte des
boulons, etc. — sont correctement transmis, en utilisant un matériau d'âme approprié, des inserts, etc. Le
risque de perméation de l'eau dans l'âme du sandwich à travers les trous de boulons doit être
sérieusement pris en compte.
 Contre-plaques/rondelles, le cas échéant.
 Varangues, carlingues et structure porteuse associée.
 Boîtes de quille.
 Ailerons de quille, foils, dérives pivotantes ou coulissantes.
Chaque fois que cela est possible, il convient que l'évaluation soit effectuée à l'aide des méthodes de calcul
numérique indiquées à l'Article 8. Sinon, les méthodes de «pratique établie» données à l'Article 9 doivent être
utilisées.
Lorsqu'il n'existe pas de procédures de calcul, il convient d'effectuer l'évaluation à l'aide d'une combinaison de
méthodes semi-empiriques et de l'utilisation des pratiques établies données à l'Article 9.
7 Cas de chargement
7.1 Généralités
7.1.1 Statut des cas de chargement de conception
ATTENTION — Pour les cas de chargement 1 et 2 (voir les références dans la liste ci-dessous) — lorsque
les quilles ont un grand angle d'inclinaison longitudinal, le centre de gravité (CG) de l'ensemble
aileron/bulbe peut se trouver à une distance significative en avant ou en arrière du centre longitudinal
du profil d'aileron de quille à sa racine ou du groupe de boulons. Cela induira un moment de torsion
en plus du moment de flexion autour de l'axe longitudinal, égal au poids de l'aileron/bulbe multiplié
par la distance horizontale entre le centre de gravité de l'ensemble aileron/bulbe et le centre de gravité
de la racine de l'aileron ou groupe de boulons. Dans de tels cas, il sera nécessaire de combiner les
contraintes directes dues à la flexion avec les contraintes de cisaillement dues au couple de torsion.
La contrainte équivalente résultante de Von Mises ne doit pas dépasser la contrainte de conception
donnée dans l'Équation (1). Voir aussi le paragraphe 7.8.1.
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La contrainte de conception doit être évaluée pour chaque cas de chargement, à l'aide de l'Équation (1) avec
les coefficients de contrainte de conception respectivement donnés aux Tableaux 2 et 3, comme suit:
 le paragraphe 7.2 définit le cas de chargement 1, quille fixe couchée à 90°, ainsi que la force
correspondante, F , et le moment de flexion de conception, M , à 90° de gîte, respectivement pour la
1 1
quille au niveau de sa racine ou de son boulonnage et pour la varangue à son axe neutre; il doit être
appliqué pour les quilles fixes (qu'elles soient verticales ou angulées comme pour les biquilles) et pour
les quilles relevables coulissantes ou pivotantes dans l'axe.
 le paragraphe 7.3 définit le cas de chargement 2, quille basculante transversalement, ainsi que la force
correspondante, F , et le moment de flexion de conception, M , à un angle continu de 30° de gîte, plus
2 2
un coefficient de chargement dynamique; il doit uniquement être appliqué pour les quilles basculantes
transversalement.
 le paragraphe 7.4 définit le cas de chargement 3, talonnage vertical, ainsi que la force de conception
verticale, F .
 le paragraphe 7.5 définit le cas de chargement 4, impact longitudinal, ainsi que la force de conception
horizontale, F , considérant l'impact longitudinal avec un objet ou un animal fixe ou flottant.
 le paragraphe 7.6 définit le cas de chargement 5, redressement d'un dériveur chaviré, ainsi que la force
de conception verticale, F , appliquée sur l'extrémité de la dérive pour le redressement d'un dériveur
couché à 90°.
 le paragraphe 7.7 définit le cas de chargement 6, dérive pivotante ou coulissante, ainsi que la force de
conception horizontale, F , qui s'applique sur une dérive pivotante ou coulissante lors de la navigation au
près.
 le paragraphe 7.8 prend en compte d'autres cas de chargement, particulièrement lorsque des
conceptions particulières entraînent des charges combinées.
NOTE Pour les quilles de lest, les forces de flottabilité ou de portance (le bateau étant considéré à l'arrêt) ont été
négligées dans un but de simplification, rendant par là les calculs légèrement conservatifs.
7.1.2 Limitation des cas de chargement
La présente partie de l'ISO 12215 est basée sur l'hypothèse que le niveau des efforts est placé à un degré
suffisamment élevé pour que le nombre de fois où ces efforts sont rencontrés pendant la vie du bateau sera
faible. En conséquence, tous les cas de chargement sont considérés comme étant «statiques» dans le sens
où ils sont utilisés en conjonction avec des contraintes de conception statiques dans les Tableaux 2 et 3.
Cela suppose une certaine relation entre la résistance statique et la résistance en fatigue qui est
généralement préservée pour les métaux non soudés d'une résistance modérée et de faibles effets de
concentration de contrainte. Cependant, pour les structures soudées et des détails de conception ou de
fabrication inadaptés, la conformité avec les cas de chargement «statiques» ne peut garantir qu'il n'y aura pas
de rupture en fatigue. Dans ces cas, on doit prendre en compte une évaluation explicite de la durée de vie en
fatigue ou une procédure d'inspection. Voir l'Annexe F.
En outre, les cas de chargement considèrent que, pour les connexions boulonnées, les méthodes
d'évaluation des boulons des quilles se fondent sur l'hypothèse d'une distribution essentiellement uniforme
des diamètres et des espacements des boulons le long de la racine de l'aileron ou de la semelle de quille.
7.2 Cas de chargement 1 — Quille fixe avec le bateau couché à 90°
Ce cas correspond au cas où le bateau est couché à 90° (voir la Figure 1), habituellement le cas le plus
sévère pour le moment de flexion transversal d'une quille de lest fixe:
Fmg (2)
1KEEL
force verticale, bateau couché à 90°, exercée par la pesanteur au centre de gravité de la quille, exprimée
en newtons (N);
M Fa (3)
1.1 1
moment de flexion de conception provenant de la quille, à la section de liaison de la quille, exprimé en
.
newtons mètres (N m);
M Fac (4)

1.2 1
moment de flexion de conception provenant de la quille, à mi-hauteur de la varangue, exprimé en
.
newtons mètres (N m);
où
a est la distance mesurée le long de l'axe de la quille entre le CG de la quille et sa liaison avec la
coque ou l'aileron de quille, exprimée en mètres (m);
c est la distance mesurée le long de l'axe de la quille entre la liaison de la quille avec la coque ou
l'aileron et la mi-hauteur de la varangue, exprimée en mètres (m);
g est l'accélération due à la pesanteur, prise comme valant 9,81 m/s et utilisée partout dans la
présente partie de l'ISO 12215.
Pour les bateaux dotés d'un aileron de quille [voir la Figure 1 b)], il peut être nécessaire de considérer
plusieurs valeurs de c afin de déterminer le point le plus chargé.
L'Annexe C donne des informations sur la manière de calculer l'effort tranchant et le moment de flexion sur
chaque varangue lorsqu'elles peuvent être analysées comme des poutres indépendantes.
NOTE Pour les quilles fixes simples, considérées comme étant parallèles à l'axe du bateau, ces moments de flexion
correspondent à un angle de gîte du bateau de 90°. Pour les quilles doubles [biquilles, voir la Figure 1 c)], le cosinus de
l'angle avec l'horizontale, lorsque le bateau est couché à 90°, n'est pas pris en compte car les quilles seront parallèles à
la flottaison à un certain angle avant ou après que le bateau soit couché à 90°.
7.3 Cas de chargement 2 — Charge continue sur une quille basculante (pendulaire) à 30° de
gîte, avec un facteur de surcharge dynamique
7.3.1 Généralités
Ce cas s'applique uniquement aux quilles basculantes [pendulaires, voir la Figure 1 d)]. Il correspond à un
angle de gîte continu de 30°, qui peut se rencontrer sous forme d'un chargement continu sur une longue
période lors d'une traversée au près, avec un facteur de charge dynamique représentant la charge fluctuante
additionnelle qui s'exerce lorsque le bateau progresse dans une mer contraire.
Le cas de chargement 2 représente la condition de navigation normale lors de la remontée au vent avec un
1)
bateau dont la quille est basculée au vent, mais qui est augmentée d'un facteur de surcharge dynamique
de 40 % pour tenir compte d'une combinaison inhabituelle des mouvements d'un corps rigide et d'une
accélération, et est en conséquence considéré comme un cas se produisant peu fréquemment, c'est-à-dire
que la fatigue n'est pas considérée comme un problème à prendre en compte, excepté pour les matériaux
soudés relevant de 7.1.2.
F1, 4mg (5)
2KEEL
1) Le facteur de surcharge dynamique est de l'ordre de 15 % à 20 % en conditions normales de navigation.
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force verticale, bateau couché à 90°, exercée par la pesanteur au centre de gravité de la quille, exprimée
en newtons (N);
MFa sin 30 (6)

2.1 2
.
moment de flexion de conception à la section de liaison de la quille, exprimé en newtons mètres (N m);
où  est l'angle maximal de basculement de la quille depuis le plan axial (vertical), qui ne doit pas être pris
supérieur à 60° ni inférieur à 30°.
NOTE 1 La limite inférieure de 30° garantit une charge au moins supérieure de 22 % par rapport au cas de
chargement 1.
NOTE 2 Les ailerons de quille basculants très fins, particulièrement ceux réalisés en matériau composite, peuvent
nécessiter une analyse vibratoire («flutter»), mais cela est considéré comme ne faisant pas partie du domaine
d'application de la présente partie de l'ISO 12215 (voir le 7.1.2)
Pour le calcul des varangues, le moment de gîte de conception de la quille des varangues de la structure
travaillante est:
 
M Fasin300,5c (7)
 
2.2 2
 
moment de flexion de conception des varangues supportant la quille basculante, exprimé en newtons (N).
L'Annexe C donne des informations sur la manière de calculer l'effort tranchant et le moment de flexion sur
chaque varangue lorsqu'elles peuvent être analysées comme des poutres indépendantes.
7.3.2 Exigences particulières pour la structure des quilles basculantes transversalement
Le système de quille basculante doit être muni d'une boîte étanche jusqu'à au moins 0,01 L au-dessus de la
WL
flottaison en charge la plus enfoncée, de manière à garantir l'étanchéité en cas de fuite ou de perte de la
quille. Cette étanchéité peut être obtenue avec des éléments flexibles, par exemple des soufflets.
Le bateau doit être muni d'éléments structurels supportant les efforts provenant de la tête de la quille
basculante en cas de fuite ou de défaut dans les vérins ou systèmes d'angulation et protégeant la structure
environnante, par exemple des butées, des axes de blocage, etc.

a) Bateau avec quille axiale gîté à 90° b) Bateau avec quille axiale avec un aileron de quille

c) Bateau biquille gîté à 90° d) Bateau à quille basculante gîté à 30°
Figure 1 — Schéma de quille axiale fixe, biquille et quille basculante latéralement
7.4 Cas de chargement 3 — Talonnage vertical d'un voilier à quille
Ce cas considère une charge verticale d'impact pour prendre en compte les évènements d'échouage
(volontaire) ou de talonnage purement vertical.
Fmg m (8)

3 LDC KEEL
force de talonnage vertical exercée sur le fond de la quille, bateau droit, exprimée en newtons (N).
Le moment de flexion n'est pas donné spécifiquement ici car il dépend de la disposition structurelle de la
quille et des varangues (nombre, longueur, rigidité, degré d'encastrement, etc.). L'Annexe C donne des
informations sur la manière de calculer l'effort tranchant et le moment de flexion sur chaque varangue
lorsqu'elles peuvent être analysées comme des poutres indépendantes.
La structure du bateau, la liaison de la quille et les raidisseurs doivent pouvoir supporter une force verticale,
F , exercée sur le fond de la quille de lest et passant par le centre de gravité de la quille, sans dépasser la
contrainte de conception pour le talonnage vertical définie à l'Article 5.
Pour les quilles doubles ou multiples, on considère que 100 % de F s'applique sur le bas de chaque quille et
sur sa structure et sa liaison, le talonnage pouvant ne se produire que sur une seule quille. Cela induira un
moment de flexion pour les quilles latérales désaxées qui doit être pris en compte (voir 7.8.2).
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Les quilles basculantes réglables sont considérées en position «neutre» (angle d'orientation nul).
Pour les quilles relevables, cette exigence s'applique au cas le plus exigeant de condition déployée ou
rétractée.
En position déployée, le système de relevage/déploiement doit:
 soit être capable de supporter la charge F sans dépasser la contrainte de conception;
 soit se rétracter ou se replier sans endommager le système de commande jusqu'à atteindre la position
rétractée.
7.5 Cas de chargement 4 — Talonnage longitudinal d'un voilier à quille
7.5.1 Préliminaire
La valeur de la force d'impact, F , a été définie par «ingénierie inverse» de bateaux précédents satisfaisants.
7.5.2 Valeur de la force d'impact longitudinal et du moment de flexion
La structure du bateau et la liaison de la quille doivent pouvoir subir, sans dépasser la contrainte de
conception, une force horizontale, F , exercée à l'extrémité basse du bord d'attaque de la quille et qui n'a pas
besoin d'être appliquée plus bas que 0,2 L sous la flottaison en charge.

WL
ATTENTION — Les moments donnés dans les équations suivantes ne sont pas les moments de
flexion dans les diverses varangues; voir l'Annexe C.
Fm1, 2 g m (9)
 
4 LDC KEEL
force d'impact longitudinale et horizontale, exprimée en newtons (N);
M Fh (10)
4.1 4 F4
.
moment de flexion longitudinal au niveau de la liaison de la quille, exprimé en newtons mètres (N m);
M Fhc (11)

4.2 4 F4 a
.
moment de flexion longitudinal à mi-hauteur de varangue, exprimé en newtons mètres (N m);
où
hh min ;0,2L , exprimée en mètres (m), est la plus petite valeur de:
 
F4 k WL
 la hauteur de la quille, h , mesurée parallèlement au plan axial du bateau entre son point bas et
k
sa liaison avec la coque ou l'aileron (voir la Figure 1), ou
 0,2 L , mesurée depuis la flottaison en charge;
WL
c est la valeur moyenne (indice a pour average) de la distance verticale, c, mesurée depuis la jonction
a
de la quille jusqu'à la mi-hauteur des varangues.
Pour les quilles basculantes (pendulaires), h est mesurée avec la quille orientée de manière à avoir le tirant
k
d'eau maximal, bateau droit.
Pour les quilles doubles ou multiples, on considère que F s'applique sur chaque quille au niveau h défini
4 F4
ci-dessous, l'impact pouvant se produire à la gîte sur une seule quille.
Pour les quilles relevables, h est mesurée avec la quille entièrement déployée. Le dispositif doit résister à la
k
force F dans la configuration la plus sévère, que la quille soit déployée ou rétractée.
En position déployée, le système de relevage/déploiement doit:
 soit être capable de supporter la charge F sans dépasser la contrainte de conception,
 soit se rétracter ou se replier sans endommager le système de commande jusqu'à atteindre la position
rétractée.
Les dérives et quilles relevables qui, selon l'ISO 12217, ne requièrent pas d'être verrouillées en position
déployée, n'ont pas besoin d'être prises en compte pour l'application de F .
NOTE Pour les dérives pivotantes longitudinalement, le câble de relevage ou le vérin agissent habituellement
comme un axe à casser. Pour les dérives coulissantes, le puits ou la 'crash box' agissent comme un dispositif supportant
F , mais qui est généralement difficile à calculer.
7.6 Cas de chargement 5 — Dérive sur un dériveur chaviré redressable
Sur les voiliers redressables, tels que définis dans l'ISO 12217, et lorsque la méthode de redressage,
conformément à l'ISO 12217, utilise la dérive comme levier, la dérive doit être évaluée soit au moyen de F ,
calculée selon l'Équation (12), soit au moyen de F , comme définie en 7.7, la plus exigeante des deux
méthodes étant retenue.
F80 9,81 n (12)
5PR
force verticale à l'extrémité de la dérive déployée sur un dériveur léger couché, exprimée en newtons (N),
où n est le nombre minimal requis de personnes nécessaires pour redresser un bateau chaviré,
PR
conformément à l'ISO 12217.
NOTE Cette exigence représente le cas où le poids de l'équipage pousse sur l'extrémité de la dérive pour redresser
le bateau. La masse de 80 kg correspond à un membre de l'équipage mouillé.
Dans les deux cas, la plus grande contrainte de flexion se trouve généralement à l'endroit où la dérive entre
dans la coque. La dérive doit être considérée comme entièrement déployée.
7.7 Cas de chargement 6 — Dérive pivotante ou coulissante au près
7.7.1 Dérives non lestées
La force de conception, F , qui s'exerce au centre de surface de la partie extérieure d'une dérive non lestée
entièrement déployée doit être la plus grande valeur de:
F136 (0,075)AV (13)
6.1 CB
force de conception provenant de la portance à l'angle d'attaque,  , exprimée en newtons (N);
M
RUP
Fe (14)
6.2
h
CE
force de conception équilibrant les forces exercées sur les voiles au près, exprimée en newtons (N);
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où
 est l'angle d'attaque de conception du profil (qui ne doit pas être pris inférieur à 5 degrés),
exprimé en degrés (°);
A est la valeur moyenne de la surface du profil de dérive (corde  envergure extérieure à la coque)
CB
entièrement déployée, le cas échéant, exprimée en mètres carrés (m );
V est la vitesse maximale du bateau en condition minimale de navigation (m , voir l'ISO 12217),
MOC
exprimée en nœuds; si on ne connaît pas cette vitesse, elle peut être prise comme:
k
0,5 LD
VL2,5 

WL
6,15

L
WL
où k  , qui ne doit pas être pris inférieur à 6,15;
LD
0,33
m
LDC


e est la proportion de la force latérale totale prise par la dérive pivotante ou coulissante; elle
dépend de la contribution de la quille, du gouvernail et d
...