Efforts subis par le mât haubané
Mât haubané
Le mât haubané doit être en mesure de résister à des efforts considérables de natures différentes :
Flexion
Compression
L'expérience nous montre que les efforts les plus intenses imposés au gréement sont rencontrés aux allures de près, c'est pourquoi l'étude se limitera à cette allure.
En tête de mât nous observons que la tension de l'étai se décompose en :
Une compression verticale C1
Une force latérale F1 si un profil est porté par cet étai
Une traction vers l'avant A1
En arrière, la tension du pataras génère
Une compression verticale C2
Une traction vers l'arrière R1 qui équilibre en partie A1
Si un profil est porté sur la face arrière du mât, nous pouvons alors observer :
Une force dirigée vers l'arrière, R2, qui vient compléter l'action du pataras
Une seconde force, latérale, F2 dirigée sous le vent, qui vient s 'ajouter à F1.
Remarque : Retours de drisses
Les éventuels retours de drisses engendrent également des efforts de compression.
Force de compression
Nous pouvons observer que pour une force horizontale donnée (F1+F2), la tension dans le galhauban et par là même la compression exercée par le mât sur la coque, sera d'autant plus grande que l'angle sera faible.
Exemple : Ordre de grandeur des efforts de comrpession
A titre d'indication, la valeur totale des efforts de compression pour un voilier de plaisance est de l'ordre de grandeur de son déplacement, ce qui nécessite donc que la structure placée ou droit du mât soit correctement dimensionnée.
Dans le cas d'un rétrofit[3] il pourra être judicieux de placer le mât au niveau de renforts préexistants comme des cloisons ou des épontilles par exemple.
Angulation des hauban
On observe que pour une angulation de 20°, l'effort devant être supporté par le galhauban est de 300 % (soit 4 fois) celui exercé latéralement.
En réduisant cet angle à 10 °, ce même galhauban devra supporter près de 7 fois l'effort latéral qui, lui, reste pourtant identique dans les deux cas !
Fondamental : Augmenter l'angle
On a donc tout intérêt à augmenter cet angle, en augmentant la largeur entre les cadènes.
Si une augmentation considérable est parfois possible au regard de la largeur du pont, il faudra également considérer l'éventuel recouvrement des profils qui peut obliger à limiter cet écartement.
Il peut être alors intéressant d'avoir recours aux barres de flèche qui permettront, pour une largeur de cadène donnée, d'augmenter l'angulation des haubans par rapport à la tête de mât
Remarque : Barre flèche = tenue transversale
Du fait du rapport longeur/ largeur moyen des navires, ces barres de flèches sont principalement mises en œuvre dans la tenue transversale du mât.
Remarque : Action des barres de flèche sur la tenue longitudinale
On ne saurait néanmoins négliger leur rôle dans le sens longitudinal, particulièrement si on leur donne une certaine angulation, ce qui permet, dans une certaine mesure, de précontraindre le mât et donc de lui faire bénéficier d'un accroissement de rigidité.
Point de capelage du haubanage inférieur
La position du point de capelage du haubanage inférieur , qui correspond à celle de l'ancrage des barres de flèche doit être maintenu par des bas haubans répartis en avant et en arrière.
En effet, dans le plan transversal, ceux-ci permettent d'équilibrer :
La pression latérale exercée par les barres de flèche
La partie inférieure du profil porté par le mât
Dans le plan longitudinal, ils devront compenser, en partie, la traction générée par le profil.
Mât autoporté
Ici, le mât doit être en mesure de résister à des effort de flexions répétées, ce qui peut provoquer un phénomène d'écrouissage[6], peu favorable à l'emploi d'alliages métalliques.
Cisaillement au niveau de l'étambrai
La section du mât située au niveau de l'étambrai[7] sera soumise à un cisaillement important, nécessitant un renforcement de sa structure à ce niveau.
Ces contraintes favorisent donc l'utilisation de matériaux composites, dont la charge peut être modulée facilement selon l'emplacement considéré sur le mât.