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Concept
Coefficient de sécurité
Résumé
vignette|Détermination d'un coefficient de sécurité de 3 dans un diagramme de déformation à la contrainte.
Un coefficient de sécurité est un paramètre permettant de surdimensionner des dispositifs pour prendre en compte des utilisations exceptionnelles, des contraintes imprévues ou des défaillances.
Lorsque l'on conçoit un dispositif, il faut s'assurer qu'il remplisse ses fonctions sans risque. Il faut pour cela connaître la charge à laquelle il sera soumis. La charge peut être une puissance électrique pour un circuit électrique, une force pour un mécanisme Le dispositif doit ensuite être dimensionné : choix de la section du fil débitant le courant, section de la poutre supportant la structure
Mais la connaissance des charges normales en utilisation ne sont pas suffisantes. Il faut prévoir la possibilité d'une utilisation inadaptée : imprudence de l'utilisateur, surcharge accidentelle ou prévue, défaillance d'une pièce, événement extérieur imprévu... On utilise pour cela un coefficient de sécurité, noté habituellement s :
soit on l'utilise avant le calcul de dimensionnement :
en multipliant la charge en fonctionnement par s, ou bien
en divisant la charge maximale admissible par s ;
soit on l'utilise après le calcul, en multipliant ou en divisant le résultat dans le sens d'une plus grande sécurité.
Si l'on note R la résistance du système et S (stress) les sollicitations auxquelles il est soumis, la condition de validation dite « à l'état limite ultime » (ELU) s'écrit :
ou bien
Les coefficients de sécurité sont définis par les « règles de l'art » pour chaque domaine, éventuellement codifié dans des normes. S'il sert à diviser la résistance théorique, il est supérieur ou égal à 1, et est d'autant plus élevé que le système est mal défini, que l'environnement est mal maîtrisé.
On utilise aussi parfois la marge de sécurité qui vaut s - 1.
On utilise parfois le coefficient inverse, k = 1/s, la validation s'écrivant alors :
Exemple
Si l'on décide de dimensionner une pièce à 60 % de sa résistance, on a :
k = 60 % = 0,6 ;
s = 1/k = 1,7 (on n'exprime jamais un coefficient avec une précision de plus d'une décimale) ;
la marge m = s - 1 = 0,67 = 67 %.
Source officielle
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