ISO 12215-10:2020

Small craft - Hull construction and scantlings - Part 10: Rig loads and rig attachment in sailing craft

This document specifies methods for the determination of: - the design loads and design stresses on rig elements; and - the loads and scantlings of rig attachments and mast steps/pillars; on monohull and multihulls sailing craft. It also gives, in Annexes, "established practices" for the assessment of mast steps/pillars or chainplates NOTE 1 Other engineering methods can be used provided the design loads and design stresses are used. This document is applicable to craft with a hull length LH up to 24 m but it can also be applied to craft up to 24 m load line length. NOTE 2 The load line length is defined in the OMI "International Load Lines Convention 1966/2005", it is smaller than LH. This length also sets up, at 24 m, the lower limit of several IMO conventions. Scantlings derived from this document are primarily intended to apply to recreational craft, including charter vessels. This document is not applicable to racing craft designed only for professional racing. This document only considers the loads exerted when sailing. Any loads that may result from other situations are not considered in this document. Throughout this document, and unless otherwise specified, dimensions are in (m), areas in (m2), masses in (kg), forces in (N), moments in (N m), stresses and elastic modulus in N/mm2 (1 N / mm2 = 1 Mpa). Unless otherwise stated, the craft is assessed in fully loaded ready for use condition.

Petit navires — Construction de la coque et échantillonnage — Partie 10: Charges dans le gréement et points d'attache du gréement dans les bateaux à voiles

Le présent document spécifie des méthodes pour la détermination: — des charges de conception et des contraintes de conception dans les éléments du gréement; et — des charges et des échantillonnages des points d'attache du gréement et du pied de mât/épontille; sur les voiliers monocoques et multicoques. Il donne également, dans des Annexes, des «pratiques établies» pour l'évaluation des pieds de mât/épontilles ou des cadènes. NOTE 1 D'autres méthodes d'ingénierie peuvent être utilisées à condition que les charges et les contraintes de conception soient utilisées. Ce document est applicable aux bateaux d'une longueur de coque LH inférieure ou égale à 24 m mais il peut également s'appliquer aux bateaux d'une longueur de ligne de charge inférieure ou égale 24 m. NOTE 2 La longueur de la ligne de charge (longueur de référence) est définie dans la «Convention internationale sur les lignes de charge 1966/2005» de l'OMI, elle est inférieure à LH. Cette longueur établit également, à 24 m, la limite inférieure de plusieurs conventions de l'OMI. Les échantillonnages provenant du présent document sont principalement destinés à s'appliquer sur les bateaux de plaisance, y compris les bateaux de location avec équipage (charter). Ce document n'est pas applicable aux bateaux de course conçus uniquement pour des courses professionnelles. Ce document ne considère que les charges exercées lors de la navigation. Les charges pouvant résulter d'autres situations ne sont pas prises en compte dans ce document. Dans tout ce document, sauf indication contraire, les dimensions sont en (m), les surfaces en (m2), les masses en (kg), les forces en (N), les moments en (Nm), les contraintes et modules d'élasticité en N/mm2 (1 N / mm2 = 1 Mpa) Sauf indication contraire, le bateau doit être évalué en condition de pleine charge prête à l'emploi.

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 08-Nov-2020
• ICS: 47.080 - Small craft
• Technical Committee: ISO/TC 188 - Small craft
• Drafting Committee: ISO/TC 188 - Small craft
• Current Stage: 9020 - International Standard under periodical review
• Start Date: 15-Oct-2025
• Completion Date: 15-Oct-2025

Relations

• Consolidates: ISO 19642-7:2019 - Road vehicles - Automotive cables - Part 7: Dimensions and requirements for 30 V a.c. or 60 V d.c. round, sheathed, screened or unscreened multi or single core copper conductor cables
• Effective Date: 06-Jun-2022

Overview

ISO 12215-10:2020 - "Small craft - Hull construction and scantlings - Part 10: Rig loads and rig attachment in sailing craft" specifies methods to determine design loads and design stresses for rig elements and to size rig attachments, mast steps and pillars on monohull and multihull sailing craft. Applicable primarily to recreational craft with hull length (LH) up to 24 m (or up to 24 m load line length), the standard addresses loads occurring while sailing and provides both a simplified and a developed method for assessment. Annexes include established-practice procedures for mast step/pillar and chainplate assessment.

Key technical topics and requirements

• Scope and limits
  • Applies to monohulls and multihulls up to 24 m LH (or load line length).
  • Intended for recreational/charter vessels; not for professional racing craft.
  • Considers loads during sailing only.
• Methods
  • Simplified method - practical, conservative procedures for common designs.
  • Developed method - more detailed analysis including 3‑D numerical and strength-of-materials approaches.
• Design loads and stresses
  • Procedures to determine resultant forces from sails, backstays, forestays, halyards and shrouds.
  • Calculation of heeling, righting and longitudinal moments relevant to rig attachments.
• Rig attachment components covered
  • Mast steps and mast pillars: compression, pre-stress and design compressive loads.
  • Chainplates and their structural connections: scantlings and attachment detailing.
• Documentation and units
  • Requires presentation of rigging layout, sail configurations and load assumptions.
  • Units standardized (m, m2, kg, N, N·m, N/mm2).
• Annex guidance
  • Normative annexes give established-practice calculation templates and examples for mast steps, chainplates and transverse rig elements.

Practical applications - who uses it and why

ISO 12215-10 is used by:

• Naval architects and marine engineers to size rig elements and attachment points.
• Boat builders and manufacturers to define scantlings for production craft.
• Surveyors and classification organizations assessing structural adequacy of small sailing craft.
• Charter operators and owners seeking compliance and safer rig installations.

Practical benefits:

• Ensures rig attachments are stronger than rig components to prevent structural failure or loss of watertight integrity.
• Provides conservative, repeatable procedures for design verification and certification.
• Supports both quick checks (simplified method) and detailed engineering (developed method and 3‑D analyses).

Related standards and references

• Other parts of the ISO 12215 series for hull construction and scantlings (see ISO for complete list).
• References the IMO “International Load Lines Convention 1966/2005” for load line definitions used in scope limits.

Keywords: ISO 12215-10:2020, rig loads, rig attachment, mast steps, chainplates, small craft, hull construction, scantlings, sailing craft, monohull, multihull.

Standards Content (Sample)

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 12215-10
First edition
2020-11
Small craft — Hull construction and
scantlings —
Part 10:
Rig loads and rig attachment in
sailing craft
Petit navires — Construction de la coque et échantillonnage —
Partie 10: Charges dans le gréement et points d'attache du gréement
dans les bateaux à voiles
Reference number
©
ISO 2020
© ISO 2020
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be reproduced or utilized otherwise in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, or posting
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Email: [e-mail]
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Published in Switzerland
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Contents Page
Foreword .v
Introduction .vi
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Symbols . 3
5 Application of the document . 4
5.1 General . 4
5.2 The simplified method . 4
5.3 The developed method . 4
5.4 Steps of the methods and corresponding clauses of this document . . 5
6 Simplified and developed methods — Design stresses . 6
6.1 General . 6
6.2 Design load vs safety factor . 7
7 Developed method — General assessments, design moment . 8
7.1 General . 8
7.1.1 General topics on rigging design . 8
7.1.2 Sail configurations: . 9
7.1.3 Rigging loads and adjustment information to be provided . 9
7.2 Design moment M : righting or heeling moment .10
D
7.2.1 General.10
7.2.2 Principle of design .10
7.2.3 Topics on multihulls/form stable sailing craft corresponding to case b) i.e.
with M < M .13
H1 R UP1
7.2.4 Downwind longitudinal force F and nose trimming moment
ADOWN
M , running under spinnaker alone — "Normal" (S ) or
HDOWN c6
"exceptional" (S ) .14
c8
7.2.5 Maximum righting moment M , exceptional case, reaching under
RMAX
spinnaker .14
7.2.6 Heeling force F and heeling moment M while broaching
ABROACH HBROACH
under spinnaker, exceptional case .14
7.2.7 Minimum sail configuration and righting/heeling moment to be analyzed .14
7.3 Rig dimensions, and default values for areas, forces and points of application .15
7.4 Wing masts .21
7.5 Resultant forces in sails .22
8 Loads in rigging elements — Developed method .23
8.1 General .23
8.2 Force in forestay, inner forestay, mainsail leech and on halyards .23
8.2.1 General.23
8.2.2 Force in forestay, inner forestay, mainsail leech and on halyards connected
with sag .24
8.2.3 Force in forestay to balance the longitudinal component of forces from aft
set shrouds, fixed/running backstays, mainsail leech .24
8.3 Force in backstay, running backstays, or equivalent .24
8.3.1 General.24
8.3.2 Fractional rig with fixed backstay, no running backstay and aft angled
spreaders .25
8.3.3 Case of rigs without fixed nor running backstay .25
8.4 Compression in the mast step/pillar .27
8.4.1 General.27
8.4.2 Initial mast compression due to pre-stressing .27
8.4.3 Mast compression due to heeling or broaching .28
8.4.4 Design compression in the mast step/pillar .28
8.4.5 Detail topics on mast step/pillar .28
8.5 Final design load on rig elements .28
9 Structural components to be assessed — Simplified or developed method .29
9.1 General .29
9.2 Mast steps and mast pillars and their connection to the craft's structure .29
9.3 Chainplates and their connections to the craft's structure.29
9.4 Design details of chainplates and their connection to the structure .30
9.4.1 General.30
9.4.2 Strapped FRP chainplates .30
10 Application of the simplified method .31
11 Application of the developed method .31
11.1 General .31
11.2 General guidance for assessment by 3-D numerical procedures .31
11.2.1 General.31
11.2.2 Material properties .32
11.2.3 Boundary assumptions .32
11.2.4 Load application .32
11.2.5 Model idealization .32
11.3 Assessment by ‘strength of materials’ based methods .32
12 Application of this document .32
13 Information in the owner's manual .32
14 Information to the boat builder .33
Annex A (informative) Application sheet of ISO 12215-10 .34
Annex B (informative) Information on metals and bolts .36
Annex C (normative) Simplified "established practice" for mast step/pillar assessment .40
Annex D (normative) Simplified "established practice" for the assessment of
chainplatesand their connection .47
Annex E (informative) Simplified "established practice" calculation oftransverse rig
elements — Examples .69
Bibliography .77
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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
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www .iso .org/ patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation of 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 www .iso .org/
iso/ foreword .html.
This document was prepared by ISO/TC 188, Small craft.
A list of all parts in the ISO 12215 series can be found on the ISO website.
Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A
complete listing of these bodies can be found at www .iso .org/ members .html.
Introduction
The reason underlying the preparation of the ISO 12215 series is that scantlings rules and recommended
practices for small craft differ considerably, thus limiting the general worldwide acceptability of craft.
This document has been set towards the minimal requirements of the current practice.
The dimensioning according to this document is regarded as reflecting current practice, provided
the craft is correctly handled in the sense of good seamanship and equipped and operated at a speed
appropriate to the prevailing sea state.
This document is not a design standard and designers/builders are strongly cautioned from attempting
to design craft such that nearly all structural components only just comply.
The connection between the rig attachment and the structure is required to be stronger than the rig
attachment itself. It is therefore considered that unforeseen overload will not entail its detachment
from the structure, and that the watertight integrity will be maintained.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 12215-10:2020(E)
Small craft — Hull construction and scantlings —
Part 10:
Rig loads and rig attachment in sailing craft
1 Scope
This document specifies methods for the determination of:
— the design loads and design stresses on rig elements; and
— the loads and scantlings of rig attachments and mast steps/pillars;
on monohull and multihulls sailing craft.
It also gives, in Annexes, "established practices" for the assessment of mast steps/pillars or chainplates
NOTE 1 Other engineering methods can be used provided the design loads and design stresses are used.
This document is applicable to craft with a hull length L up to 24 m but it can also be applied to craft up
H
to 24 m load line length.
NOTE 2 The load line length is defined in the OMI "International Load Lines Convention 1966/2005", it is
smaller than L . This length also sets up, at 24 m, the lower limit of several IMO conventions.
H
Scantlings derived from this document are primarily intended to apply to recreational craft, including
charter vessels.
This document is not applicable to racing craft designed only for professional racing.
This document only considers the loads exerted when sailing. Any loads that may result from other
situations are not considered in this document.
Throughout this document, and unless otherwise specified, dimensions are in (m), areas in (m ), masses
2 2
in (kg), forces in (N), moments in (N m), stresses and elastic modulus in N/mm (1 N / mm = 1 Mpa).
Unless otherwise stated, the craft is assessed in fully loaded ready for use condition.
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 12215-5:2019, Small craft — Hull construction and scantlings — Part 5: Design pressures for monohulls,
design stresses, scantlings determination
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: available at http:// www .electropedia .org/
3.1
design categories
description of the sea and wind conditions for which a craft is assessed to be suitable
Note 1 to entry: The design categories are defined in ISO 12217 (all parts).
Note 2 to entry: The definitions of the design categories are in line with the European Recreational Craft Directive
2013/53/EU.
[SOURCE: ISO 12215-5:2019, 3.1]
3.2
loaded displacement
m
LDC
mass of water displaced by the craft, including all appendages, when in the fully loaded ready-for-use
condition
Note 1 to entry: The fully loaded ready-for-use condition is further defined in ISO 8666.
[SOURCE: ISO 12215-5:2019, 3.2]
3.3
sailing craft
craft for which the primary means of propulsion is wind power
Note 1 to entry: It is further defined in ISO 8666.
[SOURCE: ISO 12215-5:2019, 3.3, modified — Note 2 to entry deleted.]
3.4
monohull
craft with only one hull
3.5
multihull
craft with two or more hulls with a connecting wet deck/platform or beams above the loaded waterline,
as opposed to a tunnel boat or scow
3.6
mast step
element fitted at the bottom of the mast that supports the mast compression and transmits it to the rest
of the structure
3.7
mast pillar
pillar
in a deck stepped rig, structural element that transmits the mast compression to the rest of the
structure
3.8
chainplate
rig attachment
component(s) to which the rig elements are attached, transmitting their load to the rest of the structure,
including tie rods where relevant
EXAMPLE Metal chainplate, strapped composite chainplate,
Note 1 to entry: See Annex D.
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3.9
connection
all elements or group of elements connecting the rig
attachment to the structure of the craft
EXAMPLE Bolts, lamination.
Note 1 to entry: Some of these elements can be part of the chainplate.
3.10
m condition
LDC
maximum load condition corresponding to the loaded displacement (3.2)
4 Symbols
Unless specified otherwise, the symbols, factors and parameters given in Table 1 apply.
Table 1 — Symbols, factors, parameters
Symbol Unit Designation/Meaning of symbol Reference
1 - Main dimensions of the craft
Beam between centers of buoyancy: between center of buoyancy of
B m hulls, for catamarans; and between C of center hull and C of float, for Table 5, Fig 3
CB B B
trimarans
B m Beam between chainplates (from port to starboard) Table C.1, Fig 3
CP
B m Beam of hull It 1 of Table 5
H
GZ m Righting lever at 30° heel for monohulls Table 5
L m Length of waterline in m condition 7.5, Table 10
WL LDC
V m Height of craft center of gravity above T bottom Table 5, Fig 3
CG C
m kg Loaded displacement mass (3.2) or condition (3.10) 3.2, Clause 13
LDC
n 1 Number of persons hiking It 1 of Table 5
PH
T m Draught of canoe body Table 5, Fig 3
C
2 - Main dimensions of the rig and connected data
A m Sail area, index i defining the sail name or combination Tables 5 to 8 etc.
i
F N Aerodynamic force, index i defining which force it corresponds to Tables 5 to 8
Ai
F N Design compression force on single mast step/pillar 8.4. Annex C
DMC
Design compression force on mast step/pillar of two-masted rig where
F N 8.4. Annex C
DMCi
index i = 1 or 2
M Nm Design moment under sail Tables 5 and 6
D
M Nm Heeling moment, where index i = , , Tables 5 and 6
Hi UP MAX, BROACH,DOWN
M Nm Righting moment, where index i = , ϕ , Table 5
Ri UP UP MAX
Design apparent wind speed, in knots, at the center of area of sails,
V knots Tables 5 and 7
ACEK i
where index i stands for sail configuration S
Ci
Design apparent wind speed, in m/s, at the center of area of sails,
V m/s Tables 5 and 7
ACEM i
where index i stands for sail configuration S
Ci
m/s Design apparent wind speed at mast top, where index i stands for sail
V Note 5 in Table 5
AMT i
(knots) configuration S
Ci
See Table 8 for detailed dimensions of rig, areas, etc.
Table 1 (continued)
Symbol Unit Designation/Meaning of symbol Reference
3 - Factors
k 1 Design category factor for rig It 5 of Table 3
DCR
k 1 Dynamic sail and rig factor It 1 of Table 10
DSR
k 1 Foresail center of pressure height factor It 1of Table 9
HF
k 1 Mainsail center of pressure height factor It 3 of Table 9
HMS
k 1 Load case factor Tables 3 and 7
LC
k 1 Material factor It 3 of Table 3
MAT
k 1 Roach factor Table 8
ROACH
k 1 Forestay or inner forestay sag factor = stay sag sagitta/stay length It 3 of Table 10
SAGF
k 1 Mainsail leech sag factor It 3 of Table 10
SAGM
k 1 Factor assessing heel angle of multihulls It 1 of Table 5
ϕ
4 - Other variables
S 1 Sail configuration where i is the configuration index Table 7
Ci
S 1 Safety factor against i, the index i being y (yield) or u (ultimate) Table 4
Fi
σ ,, τ N/mm Direct or shear stress, where i may be LIM, u, uw, yw, uc, ut, uf Table 3
i i
ϕ degree Heel angle, which may be 30° for monohulls or ϕ for multihulls Table 5
LIM
5 Application of the document
5.1 General
This document allows the determination of the design loads and design stresses on rig elements
of sailing small craft and to assess the design loads on mast step/pillar and chainplates and their
connection to the craft's structure:
1) by a simplified method, or
2) by a developed method.
These methods are defined step by step in Table 2.
The developed method also allows to determine the rig loads needed to assess the global loads in the
structure of multihulls in ISO 12215-7:2020.
5.2 The simplified method
Clause 14 requires that the mast/rig manufacturer provide the design load on mast steps/pillars and
on each rig element, the dimensions of end fittings, etc. assessed according to 7.1.3. If this information
is not available, the "Simplified method" applies through "Established practice" Annexes: Annex C for
"basic" or "enhanced" methods for mast steps/pillars, or Annex D for chainplates or their connections.
5.3 The developed method
This method involves the full determination of the design loads on mast steps/pillars and on each rig
element, the dimensions of end fittings, etc. assessed according to Clause 7. The assessment of the mast
step(s), mast pillar(s), chainplates, and their connections to the craft shall then be checked either by the
4 © ISO 2020 – All rights reserved

"Established practice" methods of Annexes C and D or by any relevant engineering method, including
finite elements methods (FEM).
NOTE The actual dimensioning of mast and rig being a complex mast bending and buckling problem, where
the tuning of rig elongation is paramount, mast scantlings are purposely left out of the scope of this document,
even if the values of the loads defined is a useful information.
5.4 Steps of the methods and corresponding clauses of this document
Table 2 sums up the steps for both methods and gives the corresponding Clauses of this document.
Table 2 — Assessment methods
Step Methods Clause & Table
1- SIMPLIFIED METHOD for mast step/pillar or chainplate 5.2
1.1 Design stress determination Clause 6 and Table 3
If no information is available from the mast/rig manufacturer/provider, the
"Established practice" methods of Annex C -"basic" or "enhanced"- allow a sim-
1.2 ple determination of the design compression force F and scantlings of mast Annex C
DMC
steps/pillars and their connections to the structure. Tables C.4 and C.5 also give
examples of mast step/pillar floor calculation according to the design force.
1.3 For chainplates and their connection, use the "Established practice" of Annex D Annex D
1.4 Structural components to be assessed – mast step or chainplate Clause 9
1.5 Use of the Annexes for the simplified method Clause 10
1.6 Application of this document and application sheet Clause 12, Annex A
1.7 Information in the owner's manual Clause 13
1.8 Information to be given to the boatbuilder from rig/mast manufacturer/provider Clause 14
2- DEVELOPED METHOD for rig load, mast step/pillar or chainplate
5.3
Computation of all the loads in the rig
2.1 Design stress determination Clause 6 and Table 3
Developed method - General assessments, design moment Clause 7 and:
Determination of the design moments/forces according to sail configuration S :
Ci
— Formulas for the determination of upwind design moments and forces 7.2 and Table 5
— Formulas for the determination of downwind design moments and forces 7.2 and Table 6
2.2
— Sail configurations, design heeling/righting moments and apparent wind
7.2 and Table 7
speed
— Rig dimensions and default values for dimensions, areas and point of
7.3 and Table 8
application
— Transverse forces on sails 7.5 and Table 9
Design loads in rigging elements: Clause 8 and:
2.3 — Forces in forestay, inner forestay, mainsail leech and halyards 8.2 and Table 10
— Forces in backstay or running backstay or equivalent 8.3 and Table 10
2.4 Structural components to be assessed – mast step or chainplate Clause 9
2.6 Application of the developed method Clause 11
2.7 Application of this document and application declaration Clause 12, Annex A
2.8 Information in the owner's manual Clause 13
2.9 Information to the boatbuilder Clause 14
6 Simplified and developed methods — Design stresses
6.1 General
The design stresses defined in Table 3 shall be used.
NOTE They are similar to those used in ISO 12215-9:2012, except that the dynamic factor for rig k
DSR
increases the loads for light craft and therefore have a "dynamic behavior", see Item 1 of Table 10.
This document differentiates two types of load cases: "Normal" and "Exceptional", see 7.1, which means
two different design stresses.
The stresses are obtained by multiplying, where relevant, see Tables 2 and 3, the actual stresses σ ,
act
τ etc. by k , and they shall not be greater than the design stresses σ , τ , etc.
act, DSR d d
The “limit” stresses σ or τ are given in Table 3 and correspond to the following stress states:
LIM LIM
— for metals, the one-letter subscripts for the stresses below are: y, for yield, and u, for ultimate; the
second character of the two-letter subscripts is w, for welded state within heat affected area (see
table footnote a in Table 3),
— for FRP and wood, the second character of the subscripts, u, means ultimate stress; the first character
respectively is t, for tensile, c, for compressive, and f, for flexural or bearing stress.
The sources for the values of these stresses, i.e. σ σ or τ for non-welded metals, or σ σ or τ for
y , u u yw , uw uw
welded metals in heat affected zones, or σ , σ , σ σ or τ for wood and FRP shall be:
tu cu fu, bu u
— either the "default" values according to Annexes B or D or to written data provided by the rig
manufacturer/provider;
— for other metals than the ones used in rig, according to Annex B for the listed metals, or documented
values for other metals, from a recognized standard, or from tests made according to a recognized
standard;
— for FRP or wood/plywood, respectively according to Annexes C or F of ISO 12215-5:2019.
Table 3 — Design stress and adjustment factors
1 - Design stress
σ or σ = σ × k × k × k , or τ = τ × k × k × k at yield, or ultimate, and bearing, as rele-
d d LIM MAT LC DCR d LIM MAT LC DCR
τ vant, see 6.1 where the adjustments factors are defined below
d
2 – Limit stress
Limit
Material / designation Value
stress
σ = min (σ ;0,5 σ ) or
a,b,c LIM y u
Metals, unwelded or well clear of heat affected zones
τ = min (τ ;0,5 τ )
LIM y u
σ or
LIM
σ = min (σ ;0,5 σ ) or
a,b,c LIM yw uw
τ Metals, within heat affected zones, in welded condition
LIM
τ = min (τ ;0,5 τ )
LIM yw uw
c
Wood or FRP as dictated by sense of applied stress (σ , σ , σ and τ ) as relevant
uc ut uf u
3 - Stress factor for material k
MAT
Metals with elongation at break ε ≥ 7 % k = 0,75
R MAT
d
k Metals with elongation at break ε < 7 % k = min (0,062 5 ε + 0,312 5;0,75)
MAT R MAT R
Wood and FRP k = 0,33
MAT
6 © ISO 2020 – All rights reserved

Table 3 (continued)
e,
4 - Values of load case factor k ,
LC
Type of load: normal exceptional
Mast/rig Metal (1,11) (1,33)
Rig Pure fibre (1,30) (1,56)
Mast/rig FRP or wood (1,20) (1,44)
Step of mast/pillar, chainplate Metal 1,10 1,32
k
LC
Step of mast/pillar, chainplate FRP/Wood 1,05 1,26
f
Strapped FRP chainplates (UD straps only) 0,35 0,42
Connection of above to structure Metal 0,92 1,10
Connection of above to structure FRP/wood (bolts, screws, etc.) 0,88 1,05
f
Connection of above to structure FRP co-cured or glued 0,83 1,00
5 - Values of design category factor for rig k
DCR
Craft of design categories A and B 1,00
k
DCR
Craft of design categories C and D 1,25
a
Generally the heat affected zone is considered within 50 mm from welds.
b
For metals, τ = 0,58 σ often rounded to 0,6 as in EN 1993.
c
Bearing stress depends on material type and dimensions. Item 4 of Tables D.6 or D.7 gives recommended values.
(See References [13] and [15]).
d
The formula gives 0,75 for ε ≥ 7 % (e.g. main building metals and ductile cast iron) and 0,375 for ε < 7 % for
R R
lamellar graphite cast iron, with linear interpolation in between.
e
The design stresses correspond either to "normal" or "exceptional" cases in Table 7, the "exceptional" stresses
are 120 % the "normal "stresses i.e. the safety factor is 83 % of normal stresses. The “normal” design loads for
mast step/pillar or chainplates are 120 % of the ones for mast/rig, and the values of connection of mast step/
chainplate to the structure is again 120 % of the mast step/chainplate i.e. 144 % of mast/rig loads. k varies as
LC
the inverse of these ratios (see Table 4 for explanations).
f
The values for the UD of strapped chainplate are low to take into account stress raisers during the UD path
around the pin bushing, but this is not necessary for the co-curing/gluing of the whole chainplate, provided the
correct glue allowable shear stress is valid, see D.6.
NOTE  The design stresses in Table 3 and safety factors (S or S ) in Table 4 and loads for rig and mast elements
Fu Fy
are between brackets, for information only, as they are not covered by this document. The safety factor at ultimate
is stated (2,4) for metal rig but in practice it frequently varies between 2 and 3,5 for monohulls according to the
practice of the builder/designer and the type of craft racing/cruising. For light multihulls if may go down to 1,5
for the ones that “lift a hull” as this situation is non-frequent (exceptional) except for sheer sports multihulls. In
addition, the rig is frequently much stronger than stated to limit rig elongation for mast stability reasons, par-
ticularly for non-metal rigging system.
NOTE The lowering of k (or increase of safety factor S ) from rig load to mast step/chainplate, then
LC F
their connection to structure ensures that the mast step/chainplate connection will be stronger that the
mast compression/rig tension (i.e. the chainplate shall break after the rig), taking due consideration to the
uncertainties of calculation of the connection effective stresses.
6.2 Design load vs safety factor
The applicable limit stresses in the first row of Table 3 are multiplied by several factors like k
DCR,
design category factor, k , material factor, and k , load case factor. As many users or regulations
MAT LC
refer to safety factors, S , for comparison purposes Table 4 transforms the requirements of Tables 2
F
and 3 in terms of safety factors or equivalent. Taking R and R as respectively the yield and ultimate
y u
strength of a structural element, and F as the load in a rig element, it gives in the rows of Metal or
RIG
FRP respectively the ratio R /F , or R /F with, special consideration for metal whether σ > 0,5 σ
y RIG u RIG y u
or σ ≤ 0,5 σ .
y u
For simplicity, Table 4 only calculates in column 7 the safety factor at ultimate S = 1/(σ /σ ), and in
FU d u
column 8 the ratio S /S for “normal “load cases, showing the progression of the safety factors
FU FU RIG
from mast/rig to connection to the structure. For “exceptional” load cases, the safety factor is multiplied
by 0,833 (i.e. divided by 1,2).
CAUTION — Table 4 shows the values for design categories A and B, with k = 1, for design
DCR
categories C and D with k = 1,25, the safety factor is multiplied by 1/1,25 = 0,8 i.e. reduced
DCR
by 20 %.
Table 4 — Values of the various safety factors computed from Table 3
1 2 3 4 5 6 7 8
σ = σ × k × k × k /
d LIM MAT LC DCR
σ
u
R rig
a u
Load case description σ /σ k k k σ /σ R
LIM u MAT DCR LC d u U ELEM
/F rig
Normal 1/(σ /σ ) /R
d u U RIG
Rig or mast load - Metal 0,50 0,75 1,0 1,11 0,42 (2,40) (1,00)
Rig or mast load - Pure fibre rig 1,00 0,33 1,0 1,30 0,43 (2,33) (0,97)
Mast load FRP - Mast 1,00 0,33 1,0 1,20 0,40 (2,53) (1,05)
Chainplate/mast step - AISI 316 0,42 0,75 1,0 1,10 0,35 2,87 1,19
Chainplate/mast step - ALU 5086 H111 0,42 0,75 1,0 1,10 0,34 2,91 1,21
Chainplate - FRP 1,00 0,33 1,0 1,05 0,35 2,89 1,20
Strapped FRP chainplates (UD straps only) 1,00 0,33 1,0 0,35 0.08 8,66 3,6
Connection to structure metal 0,42 0,75 1,0 0,92 0,29 3,48 1,45
Connection to structure FRP/wood - direct
1,00 0,33 1,0 0,88 0,29 3,46 1,44
stress
Connection to structure FRP co-cured /glued 1,00 0,33 1,0 0,83 0,27 3,65 1,52
a
Examples of calculation of values in column 2: AISI 316 plate σ /σ = min (220;0,5×520)/520 = 0,5; alumin-
LIM u
ium 5086 H 111 welded or not σ /σ = min(100;0,5×240)/240 = 0,423 0.
LIM u
7 Developed method — General assessments, design moment
7.1 General
7.1.1 General topics on rigging design
This document defines the required design loads on rig elements, but not their actual ultimate strength
or strain (elongation). This is because shrouds and stays are frequently over dimensioned due to
stiffness considerations to avoid mast buckling and limit the ‘fall-off’ of the mast to leeward. This is
particularly true for non-metal rig. In contrary, this document defines design loads for the connection of
the rig elements to their attachment or foundation (mast or pillar steps and rig attachment chainplates).
The loads on multihull rig elements (loads on shroud and stays, mast compression, mainsheet pull)
defined in this document are also useful to assess the global loads used in ISO 12215-7:2020.
The equilibrium between the various loads on the masts and their rigging (and therefore their
attachments) is of paramount importance. The values considered in this document are the minimal
ones corresponding to this balance, which needs a proper setting of the rig and complete "tuning", see
7.1.3. For these reasons, some professionals take larger safety factors than those in this document, both
on the rig and mast dimensioning, but this extra margin is not considered here.
NOTE Reference [5] has a similar approach to this document on several points, but mainly for sailing
monohulls larger than the scope of this document (L > 24 m) and with safety factors in line with Classification
H
society rules, i.e.; usually larger than those in this document.
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7.1.2 Sail configurations:
Subclause 7.2.7 defines the sail configurations to be checked and the corresponding design forces and
moments (righting or heeling), and for craft where heeling moment governs (case b), the apparent wind
speed V (knots) or V (m/s) in sail configuration S at sail center of effort (CE). The designer/
ACEK1 ACEM1 C1
manufacturer shall state the principal sail configurations assessed and to be used according to wind
speed and direction (upwind, downwind, etc.). The designer/manufacturer shall either choose them by
experience/tests or use the default proposed values of Table 7. The apparent wind speed values given in
this table are however considered as close to minimal values for multihulls in case b) corresponding to
global loads from rig experienced on sailing multihulls.
The designer/manufacturer shall include in the owner’s manual (Clause 13):
— a table of recommended sail configurations and trimming according to apparent wind speed, course,
sea state, etc.
— for monohulls, it may be a simplified document;
— for multihulls or for stable craft, this table may have a similar format to the one required by
ISO 12217-2:2015, see NOTE 1, with actions to prevent capsize in gusts mainly in m condition.
MO
This document, dedicated to strength, only considers the largest loads, i.e. in m condition,
LDC
but for prevention of capsize, the owner's manual shall also and mainly consider the minimum
operating condition m as it is the condition more prone to capsize. In that case, the formulas
MO
for the heeling moment M and the corresponding apparent wind speed V at sail CE shall be
H1 A1
lowered to m condition.
MO
NOTE 1 This document deals with all sail configurations upwind and downwind, as explained
in Table 7, and in m condition. For multihulls, the main purpose of ISO 12217-2:2015 is to prevent
LDC
capsize in minimum operating condition; it only quotes upwind sail configurations, and only requires
to use a "table similar" to its Table F.1. The paragraph above does not require the use of Table F.1 of
ISO 12217-2:2015, but, for simplicity, the two tables can be combined into a single table.
NOTE 2 As the apparent wind speed is measured by an anemometer, usually located at mast top, but
sometimes lower on a pole, NOTE 4 of Table 5 proposes a classical wind gradient formula to calculate
the apparent wind speed at a height different from sail CE. As this method depends on sea roughness,
air turbulence, etc., the choice of the anemometer apparent wind speed given in the owner's manual is
left to the craft/rig manufacturer.
— any other recommendations, such as, where relevant:
— sail configurations to be avoided, with explanations e.g.: mainsail with 3 reefs + full genoa, or
genoa alone in strong winds;
— not to navigate under engine power against a choppy or steep sea without mainsail and without
longitudinal staying set, as it may induce dynamic motions that may be dangerous for the mast
and rig due to pitching, slamming; etc.
7.1.3 Rigging loads and adjustment information to be provided
The design of a mast/rig is the result of a choice of dimensioning its elements and of their correct setting
up. For that purpose, the mast/rig provider shall give:
1) the design load of each of the rig element provided: mast step/pillar, shrouds, stays, etc., the
dimensions of their end fittings, specifying whether this fitting, including its pin, corresponds to the
design load or to a larger load. This information shall be included as per Clause 14. The definition of
these loads shall either be assessed according to this document or from another documented method.
2) the recommended method of setting up/tuning the mast and its rigging through a specific notice
delivered with the spars and rigging for the persons in charge of the mast/rig adjustment. This
notice shall either be included as per Clause 14 (information for mast setup/rig tuning) or in a
specific chapter of the owner’s manual. This notice shall include the minimum and maximum values
of pre-stressing applied to the rigging to guarantee its correct setting.
The pre-stressing loads shall be given in terms of
— tensile forces to be applied to the standing rigging, and/or,
— shortening of the turnbuckles with respect to the state 0 ("slack of the rig” just transformed into
“just
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 12215-10
Première édition
2020-11
Petit navires — Construction de la
coque et échantillonnage —
Partie 10:
Charges dans le gréement et points
d'attache du gréement dans les
bateaux à voiles
Small craft — Hull construction and scantlings —
Part 10: Rig loads and rig attachment in sailing craft
Numéro de référence
©
ISO 2020
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CH-1214 Vernier, Genève
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E-mail: [e-mail]
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Publié en Suisse
ii © ISO 2020 – Tous droits réservés

Sommaire Page
Avant-propos .v
Introduction .vi
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 2
4 Symboles . 3
5 Application du document . 4
5.1 Dispositions générales . 4
5.2 La méthode simplifiée . 4
5.3 La méthode développée . 5
5.4 Les étapes des méthodes et les articles correspondants de ce document . 5
6 Méthode simplifiée et développée — Contraintes de conception .6
6.1 Dispositions générales . 6
6.2 Contraintes de conception/facteurs de sécurité . 8
7 Méthode développée — Évaluation générale, moment de conception .9
7.1 Dispositions générales . 9
7.1.1 Sujets généraux sur la conception du gréement. 9
7.1.2 Configurations de voilure .10
7.1.3 Charges dans le gréement et informations de réglage devant être fournies .11
7.2 Moment de conception M : moment de redressement ou de gîte .11
D
7.2.1 Dispositions générales .11
7.2.2 Principe de conception .12
7.2.3 Points sur les multicoques/voiliers à stabilité de forme correspondant au
cas b), c’est-à-dire avec M < M .
H1 R UP1 15
7.2.4 Force longitudinale au vent arrière F et moment d’assiette sur le
ADOWN
nez M , lorsqu’on navigue sous spinnaker seul — «Normal» (S ) ou
HDOWN C6
«Exceptionnel» (S ) . .16
C8
7.2.5 Moment de redressement maximal M cas exceptionnel, vent de
RMAX,
travers sous spinnaker.16
7.2.6 Force de gîte F et moment de gîte M en cas de départ au lof
ABROACH HBROACH
sous spinnaker, cas exceptionnel .16
7.2.7 Configurations de voilures minimales et moment de redressement/de gîte
à analyser .17
7.3 Dimensions du gréement et valeurs par défaut des surfaces, forces et leurs points
d’application . .19
7.4 Mâts-aile .24
7.5 Forces résultantes dans les voiles .25
8 Charges dans les éléments du gréement — Méthode développée .26
8.1 Dispositions générales .26
8.2 Force dans l’étai avant, le bas étai, la chute de grand-voile et les drisses .26
8.2.1 Dispositions générales .26
8.2.2 Force dans l’étai avant, le bas étai, la ralingue de grand-voile et les drisses
liées à la flèche .27
8.2.3 Force dans l’étai avant pour équilibrer la composante longitudinale des
forces provenant des haubans angulés vers l’arrière, pataras/bastaques,
chute de grand-voile .27
8.3 Force dans le pataras, les bastaques, ou équivalent.27
8.3.1 Dispositions générales .27
8.3.2 Gréement fractionné avec pataras, pas de bastaque et des barres de flèche
angulées vers l’arrière .28
8.3.3 Cas des gréements sans pataras ni bastaque .28
8.4 Compression dans le pied de mât/épontille .30
8.4.1 Dispositions générales .30
8.4.2 Compression initiale dans le mât due à la pré compression .30
8.4.3 Compression du mât due à la gîte ou au départ au lof .31
8.4.4 Compression de conception du pied de mât/épontille .31
8.4.5 Sujets de détail sur le pied de mât/épontille .31
8.5 Charges de conception finales sur les éléments du gréement .31
9 Composants structurels à évaluer — Méthode simplifiée ou développée .32
9.1 Dispositions générales .32
9.2 Pieds de mât et épontilles et leur liaison à la structure du bateau .32
9.3 Cadènes et leur liaison à la structure du bateau .33
9.4 Détails de conception des cadènes et de leur liaison à la structure .33
9.4.1 Dispositions générales .33
9.4.2 Cadènes sanglées en stratifié .34
10 Application de la méthode simplifiée .34
11 Application de la méthode développée .35
11.1 Dispositions générales .35
11.2 Guide général pour l'évaluation par des procédures numériques en 3-D .35
11.2.1 Dispositions générales .35
11.2.2 Propriétés de matériaux .35
11.2.3 Hypothèses de limites .35
11.2.4 Application des charges .35
11.2.5 Idéalisation du modèle .35
11.3 Évaluation par des méthodes basées sur la «résistance des matériaux» .36
12 Application de ce document .36
13 Informations à donner dans le manuel du propriétaire .36
14 Informations pour constructeur de bateau .37
Annexe A (informative) Déclaration d’application de l’ISO 12215-10 .38
Annexe B (informative) Informations sur les métaux et les boulons .40
Annexe C (normative) «Pratique établie» simplifiée pour l’évaluation du pied de mât/épontille .45
Annexe D (normative) Méthode simplifiée de «pratique établie» pour l’évaluation des
cadènes et de leur liaison .54
Annexe E (informative) Calcul simplifié de «pratique établie» des éléments du gréement
transversal .77
Bibliographie .85
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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 attirée 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: www .iso .org/ iso/ fr/ avant -propos.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 188, Petits navires.
Une liste de toutes les parties de la série ISO 12215 se trouve sur le site web de l’ISO.
Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent
document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes
se trouve à l’adresse www .iso .org/ fr/ members .html.
Introduction
La raison qui sous-tend la préparation de la série ISO 12215 est que les règles d'échantillonnage
et les pratiques recommandées pour les petits navires diffèrent considérablement, limitant ainsi
l'acceptabilité générale mondiale des bateaux.
Ce document a été défini en fonction des exigences minimales de la pratique actuelle.
Le dimensionnement selon ce document est considéré comme reflétant la pratique courante, à condition
que le bateau soit correctement manœuvré dans le sens du bon sens marin et équipé et utilisé à une
vitesse appropriée à l'état de mer dominant.
Ce document n'est pas une norme de conception et les concepteurs/constructeurs sont fortement avertis
de ne pas tenter de concevoir un bateau de sorte que presque tous les éléments structurels soient juste
conformes.
La liaison entre le point d’attache du gréement et la structure est requise d’être plus solide que le point
d’attache lui-même. On considère donc qu'une surcharge imprévue n'entraînera pas son arrachage de la
structure et que l'étanchéité sera maintenue.
NOTE Dans la présente version française, le terme « load » a été traduit par « charge » mais pourrait être
également traduit par « effort » ou « force » selon le contexte.
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NORME INTERNATIONALE ISO 12215-10:2020(F)
Petit navires — Construction de la coque et
échantillonnage —
Partie 10:
Charges dans le gréement et points d'attache du gréement
dans les bateaux à voiles
1 Domaine d'application
Le présent document spécifie des méthodes pour la détermination:
— des charges de conception et des contraintes de conception dans les éléments du gréement; et
— des charges et des échantillonnages des points d’attache du gréement et du pied de mât/épontille;
sur les voiliers monocoques et multicoques.
Il donne également, dans des Annexes, des «pratiques établies» pour l’évaluation des pieds de mât/
épontilles ou des cadènes.
NOTE 1 D'autres méthodes d'ingénierie peuvent être utilisées à condition que les charges et les contraintes de
conception soient utilisées.
Ce document est applicable aux bateaux d’une longueur de coque L inférieure ou égale à 24 m mais il
H
peut également s'appliquer aux bateaux d’une longueur de ligne de charge inférieure ou égale 24 m.
NOTE 2 La longueur de la ligne de charge (longueur de référence) est définie dans la «Convention internationale
sur les lignes de charge 1966/2005» de l'OMI, elle est inférieure à L . Cette longueur établit également, à 24 m, la
H
limite inférieure de plusieurs conventions de l’OMI.
Les échantillonnages provenant du présent document sont principalement destinés à s’appliquer sur les
bateaux de plaisance, y compris les bateaux de location avec équipage (charter).
Ce document n'est pas applicable aux bateaux de course conçus uniquement pour des courses
professionnelles.
Ce document ne considère que les charges exercées lors de la navigation. Les charges pouvant résulter
d'autres situations ne sont pas prises en compte dans ce document.
Dans tout ce document, sauf indication contraire, les dimensions sont en (m), les surfaces en (m ), les
masses en (kg), les forces en (N), les moments en (Nm), les contraintes et modules d'élasticité en N/
2 2
mm (1 N / mm = 1 Mpa) Sauf indication contraire, le bateau doit être évalué en condition de pleine
charge prête à l’emploi.
2 Références normatives
Les documents suivants sont référencés dans le présent document de sorte que tout ou partie de leur
contenu en constitue des exigences. 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 12215-5:2019, Petits navires — Construction de coques et échantillonnage — Partie 5: Pressions de
conception pour monocoques, contraintes de conception, détermination de l'échantillonnage
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s'appliquent.
L'ISO et l'IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en
normalisation, consultables aux adresses suivantes:
— ISO Online browsing platform: disponible à l'adresse http:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: disponible à l'adresse http:// www .electropedia .org/
3.1
catégories de conception
description des conditions de mer et de vent auxquelles le bateau est considéré comme approprié
Note 1 à l'article: Les catégories de conception sont définies dans l’ISO 12217 (toutes les parties).
Note 2 à l'article: Les définitions des catégories de conception sont en ligne avec la directive européenne 2013/53/
UE sur les bateaux de plaisance.
[SOURCE: ISO 12215-5:2019, 3.1]
3.2
déplacement en charge
m
LDC
masse de l’eau déplacée par le bateau, y compris tous ses appendices, lorsqu'il est en condition de charge
maximale prêt à l’emploi
Note 1 à l'article: La condition de charge maximale prête à l’emploi est définie plus complètement dans l’ISO 8666.
[SOURCE: ISO 12215-5:2019, 3.2.]
3.3
bateau à voiles
Voiliers
bateau dont le moyen principal de propulsion est la force du vent
Note 1 à l'article: Cette définition est plus complète dans l’ISO 8666
[SOURCE: ISO 12215‑5:2019, 3.3, modifiée — La Note 2 à l’article a été supprimée.]
3.4
monocoque
bateau ne comportant qu’une seule coque
3.5
multicoque
bateau comportant plusieurs coques avec une nacelle/plateforme ou des bras de liaison situés au-
dessus de la flottaison, par opposition à un bateau tunnel ou un scow
3.6
pied de mât
élément installé sous le mât et qui supporte la compression du mât et la transmet au reste de la structure
3.7
épontille de mât
épontille
sur un bateau où le mât est posé sur le pont, élément structurel qui transmet la compression du mât au
reste de la structure
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3.8
cadène
point d’attache du gréement
élément(s) sur lequel les éléments du gréement sont attachés et qui transmet leurs charges au reste de
la structure, cela comprend, le cas échéant, les tirants
EXEMPLE Cadène métallique, cadène sanglée en composite
Note 1 à l'article: voir l’Annexe D.
3.9
liaison
tous les éléments ou groupe d'éléments reliant le
point d’attache du gréement à la structure du bateau
EXEMPLE Boulons, stratification.
Note 1 à l'article: Certains de ces éléments peuvent faire partie de la cadène
3.10
condition m
LDC
condition de charge maximale correspondant au déplacement en charge (3.2)
4 Symboles
Sauf spécification contraire, les symboles, facteur et paramètres indiqués au Tableau 1 s’appliquent.
Tableau 1 — Symboles, facteurs, paramètres
Symbole Unité Désignation/Signification du symbole Référence
1 – Dimensions principales du bateau
Bau entre les centres de flottabilité: distance entre les centres de Tableau 5, Fig 3
B m flottabilité des coques pour un catamaran et entre le C de la coque
CB B
centrale et celui du flotteur pour un trimaran
B m Bau entre cadènes (de bâbord à tribord) Tableau C.1, Fig 3
CP
B m Bau de coque Pt 1, Tableau 5,
H
GZ m Bras de levier de redressement à 30°gîte pour les monocoques Tableau 5
L m Longueur de la flottaison en condition m 7.5, Tableau 10
WL LDC
V m Hauteur du centre de gravité du bateau au-dessus du fond de T Tableau 5, Fig 3
CG C
m kg Masse de déplacement en charge (3.2) ou condition (3.10) 3.2, Article 13
LDC
n 1 Nombre de personnes au rappel Pt 1, Tableau 5,
PH
T m Tirant d’eau de carène Tableau 5, Fig 3
C
2 – Dimensions principales du gréement et données qui y sont liées
Surface de voilure, l’indice i définissant le nom de la voile ou de sa com- Tableau 5 à 8, etc.
A m
i
binaison
F N Force aérodynamique, l’indice i définissant à quelle force elle correspond Tableau 5 à 8
Ai
Force de compression de conception sur le pied de mat/épontille, d’un 8.4, Annexe C
F N
DMC
mat unique
Force de compression de conception sur pied de mat/épontille pour un 8.4, Annexe C
F N
DMCi
gréement à deux mats, où l’indice i = 1 ou 2
M Nm Moment de conception sous voiles Tableaux 5 et 6
D
M Nm Moment, de gîte où l’indice i = , , Tableaux 5 et 6
Hi UP MAX, BROACH, DOWN
M Nm Moment de redressement, où l’indice i = , ϕ , Tableau 5
Ri UP UP MAX
Tableau 1 (suite)
Symbole Unité Désignation/Signification du symbole Référence
Vitesse du vent apparent de conception, en nœuds, au centre de voilure, Tableaux 5 et 7
V nœuds
ACEK i
où l’indice i correspond à la configuration de voilure S
Ci
Vitesse du vent apparent de conception, en m/s, au centre de voilure, où Tableaux 5 et 7
V m/s
ACEM i
l’indice i correspond à la configuration de voilure S
Ci
m/s Vitesse du vent apparent de conception au sommet du mât, où l’indice Note 5 du
V
AMT i
(nœuds) correspond à la configuration de voilure S Tableau 5
Ci
Voir le Tableau 8 pour les dimensions détaillées du gréement, des surfaces, etc.
3 - Facteurs
k 1 Facteur de catégorie de conception pour le gréement Pt 5 du Tableau 3
DCR
k 1 Facteur de charge dynamique pour la voilure et le gréement Pt 1 du Tableau10
DSR
k 1 Facteur de hauteur de centre de pression pour la voile d’avant Pt 1 du Tableau9
HF
k 1 Facteur de hauteur de centre de pression pour la grand-voile Pt 3 du Tableau9
HMS
k 1 Facteur de cas de chargement Tableaux 3 et 7
LC
k 1 Facteur de matériau Pt 3 du Tableau 3
MAT
k 1 Facteur de rond de chute de grand-voile Tableau 8
ROACH
k 1 Facteur de flèche de l’étai/bas étai = flèche d’étai/longueur d’étai Pt 3 Tableau 10
SAGF
k 1 Facteur de flèche de la chute de grand‑voile Pt 3 Tableau 10
SAGM
k 1 Factor d’évaluation d’angle de gîte de multicoque Pt 1 du Tableau5
ϕ
4 – Autres variables
S 1 Configuration de voilure où i est l’indice de configuration Tableau 7
Ci
S 1 Facteur de sécurité / i, où l’indice i est y (yield) ou u (ultimate) Tableau 4
Fi
Contrainte directe ou de cisaillement, où i peut être LIM, u, uw, yw, Tableau 3
σ ,, τ N/mm
i i
uc, ut, uf
Angle de gîte qui peut être 30°pour les monocoques ou ϕ pour les Tableau 5
LIM
ϕ degré
multicoques
5 Application du document
5.1 Dispositions générales
Ce document permet de déterminer les charges de conception et les contraintes de conception sur les
éléments de gréement d'un voilier et d’évaluer les contraints de conception sur le pied de mât/épontille,
les cadènes et leur liaison à la structure du bateau:
1) par une méthode simplifiée où;
2) par une méthode développée.
Ces méthodes sont définies étape par étape au Tableau 2.
La méthode développée permet également de connaître les charges dans le gréement nécessaires pour
évaluer les charges globales dans la structure des multicoques dans l’ISO 12215-7:2020.
5.2 La méthode simplifiée
L’Article 14 requiert que le fabricant du mât/gréement indique les charges de conception sur le pied
de mât/épontille et sur chaque élément du gréement, les dimensions des embouts, etc., évaluées
conformément au 7.1.3. Si cette information n’est pas disponible, la «Méthode simplifiée» s’applique à
l’aide des Annexes de «Pratique établie»: l’Annexe C pour la méthode «De base» ou «Améliorée» pour le
pied de mât/épontille, ou l’Annexe D pour les cadènes ou leur liaison.
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5.3 La méthode développée
Cette méthode implique la détermination complète des charges de conception sur le pied de mât/
épontille et sur chaque élément du gréement, les dimensions des embouts évalués conformément
à l’Article 7. L'évaluation du ou des pieds de mât, cadènes et de leur liaison au bateau doit ensuite
être vérifiée soit par les méthodes de «Pratique établie» des Annexes C et D, soit par toute méthode
d'ingénierie pertinente, y compris la méthode des éléments finis (FEM).
NOTE Le dimensionnement effectif du mât et du gréement étant un problème complexe de flexion et de
flambage du mât, où le réglage de l'allongement du gréement est primordial, il est volontairement exclu du champ
d’application de ce document, même si les valeurs des charges définies sont des informations utiles.
5.4 Les étapes des méthodes et les articles correspondants de ce document
Le Tableau 2 résume les étapes à suivre pour les deux méthodes et donne les Articles correspondants
de ce document.
Tableau 2 — Méthodes d’évaluation
Pas Méthodes Article et Tableau
1 - MÉTHODE SIMPLIFIÉE pour pied de mât/épontille ou cadène 5.2
1.1 Détermination des contraintes de conception Article 6 et Tableau 3
Si aucune information n’est disponible de la part du fabricant/fournisseur Annexe C
du mât/gréement, les méthodes de «Pratique établie» de l’Annexe C – «De
base» ou «Améliorée» - permettent une détermination simple de la force
1.2 de compression de conception F et de l'échantillonnage du pied de mât/
DMC
épontille et de leur liaison à la structure. Les Tableaux C.4 et C.5 donnent
également des exemples de calcul d’épontille/varangue en fonction de la
force de conception.
1.3 Pour les cadènes et leur liaison utiliser la «Pratique établie» de l'Annexe D Annexe D
1.4 Éléments structurels à évaluer - pied de mât ou cadène Article 9
1.5 Utilisation des Annexes pour la méthode simplifiée Article 10
1.6 Application du présent document et feuille d’application Article 12, Annexe A
1.7 Informations à inclure dans le manuel du propriétaire Article 13
Informations devant être données au constructeur du bateau par le fabri- Article 14
1.8
cant/fournisseur du mât/gréement
2 - MÉTHODE DÉVELOPPÉE pour les charges dans le gréement, le pied 5.3
de mât/épontille ou les cadènes

Calcul de toutes les charges dans le gréement
2.1 Détermination des contraintes de conception Article 6 et Tableau 3
Méthode développée – Évaluations générales, moments de conception Article 7 et:
Détermination des moments/forces de conception selon la configuration S :
Ci
— formules pour la détermination des moments et forces au près; 7.2 et Tableau 5
— formules pour la détermination des moments et forces au portant; 7.2 et Tableau 6
2.2
— configuration de voilure, moments de gîte/de redressement et vitesse du 7.2 et Tableau 7
vent apparent;
— dimensions du gréement et valeurs par défaut des surfaces, et points 7.3 et Tableau 8
d’application;
— forces transversales sur les voiles. 7.5 et Tableau 9
Forces de conception dans les éléments du gréement: Article 8 et:
2.3 — forces dans l’étai, bas étai, chute de grand-voile et drisses; 8.2 et Tableau 10
— forces dans le pataras ou bastaques ou équivalent. 8.3 et Tableau 10
2.4 Éléments structurels à évaluer, pied de mât ou cadène Article 9
Tableau 2 (suite)
Pas Méthodes Article et Tableau
2.6 Application de la méthode développée Article 11
2.7 Application de ce document et déclaration d'application Article 12, Annexe A
2.8 Informations dans le manuel du propriétaire Article 13
2.9 Information pour le fabricant du bateau Article 14
6 Méthode simplifiée et développée — Contraintes de conception
6.1 Dispositions générales
Les contraintes de conception définies au Tableau 3 doivent être utilisées.
NOTE Elles sont similaires à celles utilisées dans l’ISO 12215-9:2012, excepté que le facteur dynamique pour
le gréement k augmente les charges pour les bateaux légers et qui ont en conséquence un «comportement
DSR
dynamique», voir le point 1 du Tableau 10.
Ce document différentie deux types de cas de chargement: les chargements «Normaux» et
«Exceptionnels», voir le 7.1, ce qui signifie deux contraintes de conceptions différentes.
Les contraintes sont obtenues en multipliant, le cas échéant, voir les Tableaux 2 et 3, la contrainte
effective σ , τ etc. par k , et elles ne doivent pas être supérieures aux contraintes de conception
act act, DSR
σ , τ etc.
d d
Les contraintes «limites» σ ou τ sont données au Tableau 3 et correspondent aux états de
LIM LIM
contrainte suivants:
— pour les métaux, l’indice ci‑dessous à une seule lettre pour les contraintes signifie: y pour la limite
élastique (yield) ou u pour la rupture (ultimate), et la seconde lettre d’un indice double signifie; w à
l’état soudé (welded) dans la zone affectée par la chaleur de soudure(HAZ) (voir également la note
de bas de tableau du Tableau 3);
— pour le stratifié et le bois le second indice u signifie la contrainte à la rupture et le premier indice
respectivement t pour la traction, c pour la compression, et f pour la flexion ou le matage.
Les sources des valeurs de ces contraintes, c’est‑à‑dire, σ σ ou τ pour les métaux non soudés, ou bien
y, u u
σ σ ou τ pour les métaux soudés dans la zone affectée par la chaleur de soudure ou σ , σ , σ
yw, uw uw tu cu fu,
σ ou τ pour le bois ou le stratifié doivent être:
bu u
— soit les valeurs «par défaut» conformément aux Annexes B ou D ou des valeurs écrites fournies par
le fabricant/fournisseur du gréement;
— pour les autres métaux que ceux utilisés dans le gréement, conformément à l'Annexe B pour les
métaux figurant dans la liste, ou des valeurs documentées pour les autres métaux, provenant d'une
norme reconnue, ou provenant d'essais effectués conformément à une norme reconnue;
— pour les stratifiés ou le bois/contreplaqué conformément aux Annexes C ou F de l'ISO 12215-5:2019.
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Tableau 3 — Contrainte de conception et facteurs d'ajustement
1 – Contraintes de conception
σ = σ × k × k × k , ou τ = τ × k × k × k à la limite élastique, à la rupture ou
d LIM MAT LC DCR d LIM MAT LC DCR
σ ou τ
d d
au mâtage, selon le cas, voir le 6.1 où les facteurs d'ajustement sont définis ci‑dessous
2 – Contraintes limites
Contrainte
Matériau / désignation Valeur
limite
Métaux, non soudés ou loin des zones affectées par σ = min (σ ;0,5 σ ) ou
LIM y u
a,b,c
la chaleur de soudure τ = min (τ ;0,5 τ )
LIM y u
σ ou τ Métaux, dans les zones affectées par la chaleur de σ = min (σ ;0,5 σ ) ou
LIM LIM LIM yw uw
a,b,c
soudure τ = min (τ ;0,5 τ )
LIM yw uw
c
Bois ou stratifié selon le type de contrainte appliquée (σ , σ , σ et τ ) selon le cas
uc ut uf u
3 -Facteur de contrainte correspondant au matériau k
MAT
Métaux dont l'allongement à la rupture ε ≥ 7 % k = 0,75
R MAT
d
k Métaux dont l'allongement à la rupture ε < 7 % k = min (0,062 5 ε + 0,312 5;0,75)
MAT R MAT R
Bois et stratifié k = 0,33
MAT
a
Généralement, les zones affectées par la chaleur de soudure sont considérées à moins de 50 mm des soudures.
b
Pour les métaux, τ = 0,58 σ souvent arrondi à 0,6 comme dans l’EN 1993.
c
La contrainte de mâtage dépend du type de matériau et des dimensions. Le point 4 des Tableaux D.6 ou D.7 donne des
valeurs recommandées. (Voir les Références [13] et [15]) de la Bibliographie.
d
La formule donne 0,75 pour ε ≥ 7 % (par exemple pour les principaux métaux de construction et la fonte ductile) et
R
0,375 pour ε < 7 % pour la fonte à graphite lamellaire, avec interpolation linéaire entre ces valeurs.
R
e
Les contraintes de conception correspondent aux cas de chargement «normal» ou «exceptionnel» du Tableau 7, les
contraintes «exceptionnelles» sont 120 % des contraints «normales», c’est‑à‑dire que le facteur de sécurité est 83 % de
celui des contraintes normales. Les charges de conception «normales» pour le pied de mât/épontille ou cadènes sont
à 120 % de celles du mât/gréement, et les valeurs de celles pour la liaison du pied de mât/épontille ou cadènes avec le reste
de la structure sont encore à 120 % de celles du pied de mât/cadènes donc 144 % de celles sur le mât/gréement. k varie
LC
comme l’inverse de ces rapports (voir le Tableau 4 pour plus d’explications)
f
Les valeurs pour les cadènes sanglées d’UD sont basses pour prendre en compte les augmentations de contrainte dans
l’enroulement de l’UD autour de la bague entourant l’axe, mais cela n’est pas nécessaire pour la copolymérisation/collage de
l’ensemble de la cadène à condition que la contrainte de cisaillement admissible ait une valeur correcte, voir le D.6.
NOTE  Les contraintes de conception du Tableau 3 et les facteurs de sécurité (S ou S ) du Tableau 4 et les charges
Fu Fy
dans le gréement et les éléments du mât sont entre crochets, à titre indicatif seulement, car elles ne sont pas couvertes
par le présent document. Le facteur de sécurité à la rupture est indiqué (2,4) pour le gréement métallique, mais il varie
fréquemment entre 2 et 3,5 pour les monocoques, en fonction de la pratique du constructeur/concepteur et du type de
bateau course/croisière. Pour les multicoques légers, il peut descendre à 1,5 pour ceux qui «soulèvent une coque» car cette
situation est peu fréquente (exceptionnelle), sauf pour les multicoques de sport. En outre, le gréement est souvent beaucoup
plus résistant que prévu pour limiter l’élongation du gréement pour des raisons de stabilité du mât, en particulier pour les
systèmes de gréement non métallique.
Tableau 3 (suite)
e,
4 – Valeurs du facteur de cas de chargement k ,
LC
Type de chargement: normal exceptionnel
Mât/gréement Métal (1,11) (1,33)
Gréement Fibre pure (1,30) (1,56)
Mât/gréement Stratifié ou bois (1,20) (1,44)
Pied de mât/épontille, cadène Métal 1,10 1,32
Pied de mât/épontille, cadène Stratifié, bois 1,05 1,26
k
LC
f
Cadènes sanglées en stratifié (sangles UD seulement) 0,35 0,42
Liaison des éléments ci-dessus à la
Métal 0,92 1,10
structure
Liaison des éléments ci-dessus à la
Stratifié, bois (boulons, vis, etc.) 0,88 1,05
structure
Liaison des éléments ci-dessus à la
f
Stratifié, collé, copolymérisé 0,83 1,00
structure
5 – Facteur de catégorie de conception k
DCR
Bateau de catégories de conception A et B 1,00
k
DCR
Bateau de catégories de conception C et D 1,25
a
Généralement, les zones affectées par la chaleur de soudure sont considérées à moins de 50 mm des soudures.
b
Pour les métaux, τ = 0,58 σ souvent arrondi à 0,6 comme dans l’EN 1993.
c
La contrainte de mâtage dépend du type de matériau et des dimensions. Le point 4 des Tableaux D.6 ou D.7 donne des
valeurs recommandées. (Voir les Références [13] et [15]) de la Bibliographie.
d
La formule donne 0,75 pour ε ≥ 7 % (par exemple pour les principaux métaux de construction et la fonte ductile) et
R
0,375 pour ε < 7 % pour la fonte à graphite lamellaire, avec interpolation linéaire entre ces valeurs.
R
e
Les contraintes de conception correspondent aux cas de chargement «normal» ou «exceptionnel» du Tableau 7, les
contraintes «exceptionnelles» sont 120 % des contraints «normales», c’est‑à‑dire que le facteur de sécurité est 83 % de
celui des contraintes normales. Les charges de conception «normales» pour le pied de mât/épontille ou cadènes sont
à 120 % de celles du mât/gréement, et les valeurs de celles pour la liaison du pied de mât/épontille ou cadènes avec le reste
de la structure sont encore à 120 % de celles du pied de mât/cadènes donc 144 % de celles sur le mât/gréement. k varie
LC
comme l’inverse de ces rapports (voir le Tableau 4 pour plus d’explications)
f
Les valeurs pour les cadènes sanglées d’UD sont basses pour prendre en compte les augmentations de contrainte dans
l’enroulement de l’UD autour de la bague entourant l’axe, mais cela n’est pas nécessaire pour la copolymérisation/collage de
l’ensemble de la cadène à condition que la contrainte de cisaillement admissible ait une valeur correcte, voir le D.6.
NOTE  Les contraintes de conception du Tableau 3 et les facteurs de sécurité (S ou S ) du Tableau 4 et les charges
Fu Fy
dans le gréement et les éléments du mât sont entre crochets, à titre indicatif seulement, car elles ne sont pas couvertes
par le présent document. Le facteur de sécurité à la rupture est indiqué (2,4) pour le gréement métallique, mais il varie
fréquemment entre 2 et 3,5 pour les monocoques, en fonction de la pratique du constructeur/concepteur et du type de
bateau course/croisière. Pour les multicoques légers, il peut descendre à 1,5 pour ceux qui «soulèvent une coque» car cette
situation est peu fréquente (exceptionnelle), sauf pour les multicoques de sport. En outre, le gréement est souvent beaucoup
plus résistant que prévu pour limiter l’élongation du gréement pour des raisons de stabilité du mât, en particulier pour les
systèmes de gréement non métallique.
NOTE La réduction de k (ou l’augmentation des facteurs de sécurité S ) depuis la charge dans le gréement
LC F
jusqu’au pied de mât/cadène, puis vers leur liaison à la structure, garantissent que la liaison entre le mât/cadène
sera plus résistante que la compression dans le mât /traction dans le gréement (c’est-à-dire que la cadène cassera
après le gréement), en prenant en compte comme il se doit des incertitudes de calcul des contraintes effectives
dans la liaison.
6.2 Contraintes de conception/facteurs de sécurité
Les contraintes limites applicables données à la première ligne du Tableau 3 sont multipliées par
plusieurs facteurs tels que k le facteur de catégorie de conception, k le facteur de matériau et k
DCR, MAT LC,
le facteur de cas de chargement. Comme de nombreux utilisateurs ou réglementations se réfèrent aux
facteurs de sécurité S , et à des fins de comparaison, le Tableau 4 transforme les exigences des Tableaux 2
F
et 3 en termes de facteurs de sécurité ou équivalent. En prenant R et R comme respectivement la
y u
limite élastique et la résistance à la rupture d'un élément de structure et F la charge dans un élément
RIG
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du gréement, il donne respectivement dans les lignes pour le métal ou le stratifié le rapport R /F ou
y RIG,
R /F avec une considération spéciale pour le métal selon que σ > 0,5 σ ou σ ≤ 0,5 σ .
u RIG y u y u
Pour simplifier, le Tableau 4 ne calcule dans la colonne 7 que le facteur de sécurité à la rupture S = 1/
FU
(σ /σ ), et dans la colonne 8 le rapport S /S pour les cas de charge «normaux», montrant la
d u FU FU RIG
progression des facteurs de sécurité depuis le mât/gréement jusqu’à la liaison à la structure. Pour les
cas de charge «exceptionnels», le facteur de sécurité est multiplié par 0,833 (c'est-à-dire divisé par 1,2).
ATTENTION — Le Tableau 4 indique les valeurs pour les catégories de conception A et B, avec
k = 1, pour les catégories de conception C et D, avec k = 1,25, le facteur de sécurité est
DCR DCR
multiplié par 1/1,25 = 0,8, c’est-à-dire réduit de 20 %.
Tableau 4 — Valeurs des différents facteurs de sécurité calculés à partir du Tableau 3
1 2 3 4 5 6 7 8
σ =σ × k ×k ×k /σ
d LIM MAT LC DCR u
Ru rig
a
Description du cas de chargement σ /σ k k k σ /σ R
LIM u MAT DCR LC d u U ELEM
/F rig
normal 1/(σ /σ ) /R
d u U RIG
Charge dans le mât ou le gréement - Métal 0,50 0,75 1,0 1,11 0,42 (2,40) (1,00)
Charge dans le gréement - Fibre pure 1,00 0,33 1,0 1,30 0,43 (2,33) (0,97)
Charge dans le mât ‑ Stratifié 1,00 0,33 1,0
...