Une charge maximale d’utilisation est une autorisation, pas une prédiction

La définition fait le travail

L’EN 13414-1 traite des élingues en câbles d’acier, et sa section de termes définit la grandeur que tout le monde cite :

Deux mots portent tout le sens. Masse, et non force : c’est ce que l’on peut y suspendre, exprimé dans les unités de l’objet levé. Et autorisée, et non capable. C’est une permission, et les permissions viennent des documents, pas des matériaux.

Relisez la question d’origine à cette lumière. « Il peut sûrement tenir plus de cinq livres » (traduction) est presque certainement exact et totalement hors sujet. Personne n’a prétendu qu’il casserait à cinq. Le chiffre indique l’usage autorisé du produit, et la discussion du fil sur la question de savoir si la fatigue dépend de la contrainte ou de la force n’y touche jamais, car une permission n’est pas un calcul de rupture.

Le coefficient est dans le domaine d’application, et ce n’est jamais deux fois le même

La même norme dit d’où viennent ses chiffres, dans le domaine d’application, avant tout tableau : la norme suppose un coefficient d’utilisation, c’est-à-dire un coefficient de sécurité, de cinq. La phrase suivante trace la limite qui prouve qu’il s’agit d’une vraie contrainte et non d’un slogan : le document ne couvre pas les élingues à usage unique, c’est-à-dire les élingues pour un seul trajet, ayant un coefficient d’utilisation inférieur à cinq. Un autre coefficient en fait un autre produit, hors de cette norme.

Trois produits qui font le même travail, trois chiffres différents. C’est la partie à retenir, car elle écarte l’explication intuitive. Si le coefficient était un calcul de contraintes, il ne changerait pas avec le matériau de l’élingue. Ce qui change d’une ligne à l’autre, c’est la façon dont le produit se rompt et la part de cette rupture que l’on voit venir. Un maillon de chaîne se déforme et s’use d’une manière qu’un calibre détecte. Une sangle peut être coupée, abrasée ou dégradée par les ultraviolets sans grand-chose à voir. Le coefficient paie pour ce que le produit peut cacher.

Et une norme de fixations ne vous en donne rien

C’est ici que le sujet cesse d’être celui des autres. Cherchez la charge maximale d’utilisation d’un boulon : il n’y en a pas. L’ISO 898-1 donne une charge d’épreuve, une limite d’élasticité et une résistance à la traction, qui sont des propriétés mesurées sur la pièce lors d’un essai spécifié, et son domaine d’application exclut explicitement le cisaillement, les relations entre couple et effort de serrage, et la tenue en fatigue. Ce que promettent réellement les deux chiffres sur la tête est expliqué dans 8.8 ou A2-70.

Cette absence explique pourquoi tant de pages de ce site se terminent par la même phrase. Une résistance minimale au double cisaillement n’est pas une valeur admissible de calcul, voir une seule de ces deux goupilles a une charge de cisaillement nominale. Une classe d’écrou décrit l’écrou et non l’assemblage, voir l’écrou a un seul chiffre (en anglais). La charge d’épreuve d’un écrou à souder est vérifiée bossages retirés et écrou soudé à rien, voir un écrou à souder n’a pas de classe de qualité.

Ce qui veut dire que le chiffre doit être construit, et nommé

Quand un assemblage boulonné a besoin d’une valeur admissible, quelqu’un la construit, à partir de la charge d’épreuve ou de la limite d’élasticité, en descendant à travers ce que la norme ne couvre pas. Celui qui le fait choisit un coefficient de la même façon que l’EN 13414-1 a choisi cinq, et la discipline utile consiste à écrire lequel de ces points il devait couvrir.

• Ce que le serrage a réellement obtenu. La dispersion de la précharge est le plus gros terme isolé dans la plupart des assemblages boulonnés, et ce n’est pas une petite correction.
• Ce qui est perdu après l’assemblage. Le tassement et la relaxation retirent de l’effort de serrage avant même l’arrivée de la moindre charge de service.
• Si la charge est constante. Une limite de fatigue publiée est une convention d’essai et non une promesse, voir la limite de fatigue est une convention d’essai.
• Si la pièce peut être inspectée. C’est le point qui explique le tableau de trois lignes ci-dessus, et c’est généralement celui que personne n’écrit.
• Où s’arrête la norme. La température, la corrosion et les chocs sont hors du domaine d’application de la plupart des normes de fixations, de leur propre aveu, voir là où s’arrêtent les normes.

L’auteur de la question avait-il donc raison au sujet des juristes ?

En partie, et la réponse honnête est plus intéressante qu’un oui ou un non.

Le secteur a bien changé les mots. L’ancien terme était safe working load, et il a été abandonné au profit de working load limit, parce que « safe » se lit comme une garantie sur une opération plutôt que comme une limite sur un produit, et parce qu’une SWL pouvait être ajustée sur le terrain alors qu’une WLL est une valeur fixe liée à un coefficient déclaré. Nous tenons cela d’un résumé et non d’un article de norme ; prenez-le donc comme le récit habituel et non comme une citation.

Mais ce changement a rendu le chiffre plus honnête, pas moins. Une limite qui dit qu’elle est une limite, et une définition qui dit autorisée, avouent toutes deux ce qu’est ce chiffre. La version qui mériterait la méfiance de l’auteur de la question est celle qui se disait sûre.

Quant à savoir pourquoi ce piton précis est donné pour cinq livres, c’est une question sur ce produit précis et nous n’avons pas sa spécification. Bon à savoir en général : une valeur nominale appartient à une pièce donnée fabriquée selon une norme donnée, un œil formé qui n’a pas été soudé ou forgé fermé est une autre pièce qu’un anneau de levage, et pour tout œil de levage l’angle de traction change ce qui est permis. Si l’application est le levage, le document de référence est celui de ce produit, et non cette page.

Correction, ajoutée ultérieurement. Les deux remarques ci-dessus étaient sans source au moment de la rédaction. L’une d’elles peut désormais être sourcée, et elle est plus tranchante que nous ne l’avions formulée. L’ISO 3266 exclut les anneaux qui ne sont pas forgés d’une seule pièce, et elle définit la charge maximale d’utilisation d’un anneau comme la masse qu’il est autorisé à supporter selon son axe, ce qui signifie que la valeur était axiale avant qu’on lui applique un angle. Les deux phrases sont lues dans la charge maximale d’utilisation d’un anneau est définie selon son axe. La réduction applicable à une traction inclinée reste hors de l’aperçu gratuit, et nous n’en citons toujours aucune.

Comment lire une valeur nominale qu’on vous a remise

• Demandez quelle norme l’a établie. Un chiffre sans document derrière lui est un chiffre commercial, et le coefficient utilisé est impossible à connaître.
• Demandez quel était le coefficient. Il est souvent dans le domaine d’application plutôt que dans les tableaux, et il varie selon la famille de produits pour des raisons d’inspection et d’endommagement plutôt que de contrainte.
• Ne comparez pas d’une famille de produits à l’autre. Une corde de 1 700 lb et une poulie de 750 lb ne portent pas des marges comparables, car leurs normes n’ont pas choisi le même coefficient.
• Pour les fixations, n’attendez aucune valeur nominale, et attendez-vous à construire vous-même la valeur admissible à partir d’une charge d’épreuve et d’une liste de ce que la norme ne couvrait pas.

Cet article ne relève pas d’une seule des six étapes : il en traverse plusieurs ou intervient après l’assemblage. Les décisions qui y conduisent sont présentées dans l’article anglais Specifying a screw.

Questions fréquentes

Que signifie réellement charge maximale d’utilisation (working load limit) ?

L’EN 13414-1 définit la charge maximale d’utilisation d’une élingue comme la masse maximale qu’une élingue est autorisée à supporter en service général. Deux mots comptent : masse plutôt que force, et autorisée plutôt que capable. C’est une permission attachée à un produit par une norme, pas une prédiction de la charge à laquelle le produit cassera.

Pourquoi des produits différents ont-ils des coefficients de sécurité différents ?

Parce que le coefficient est inscrit dans chaque norme de produit, et que les normes couvrent des choses différentes. L’EN 13414-1 énonce dans son domaine d’application qu’elle suppose un coefficient d’utilisation de cinq pour les élingues en câbles d’acier. Les élingues chaînes et textiles ont d’autres valeurs. Si le chiffre était un calcul de contraintes, il ne changerait pas avec le matériau ; ce qu’il paie réellement, c’est la façon dont chaque produit se rompt et la part de cette rupture visible avant qu’elle se produise : un maillon de chaîne se déforme et peut être calibré, une sangle peut être coupée ou dégradée par les ultraviolets sans grand-chose à voir.

Quelle est la charge maximale d’utilisation d’un boulon ?

Il n’y en a pas. L’ISO 898-1 donne une charge d’épreuve, une limite d’élasticité et une résistance à la traction, qui sont des propriétés mesurées sur la pièce lors d’un essai spécifié, et son domaine d’application exclut le cisaillement, le couple et l’effort de serrage, ainsi que la fatigue. Une élingue est un produit fini utilisé d’une seule manière reconnaissable, si bien qu’une norme peut lui autoriser une masse. Un boulon est un composant dans un assemblage que quelqu’un d’autre conçoit, si bien que la valeur admissible doit être construite pour cet assemblage au lieu d’être livrée avec la pièce.

Safe working load et working load limit, est-ce la même chose ?

Ils désignent la même idée, et la terminologie est passée de l’un à l’autre. Le récit habituel est que « safe » a été abandonné parce qu’il se lit comme une garantie sur une opération plutôt que comme une limite sur un produit, et parce qu’une safe working load pouvait être ajustée sur le terrain alors qu’une working load limit est une valeur fixe liée à un coefficient déclaré. Nous tenons cela d’un résumé et non d’un article de norme ; prenez-le donc comme le récit habituel et non comme une citation.

Puis-je comparer la marge de deux produits différents d’après leurs valeurs nominales ?

Pas directement, et c’est là que la question d’origine s’est trompée de façon instructive. Une corde donnée pour 1 700 lb et une poulie donnée pour 750 lb ne portent pas des réserves comparables, car les normes qui les sous-tendent n’ont pas choisi le même coefficient. Comparer des valeurs nominales d’une famille de produits à l’autre revient à comparer deux permissions différentes, et non deux capacités.

Références

• EN 13414-1 — élingues en câbles d’acier, sécurité, élingues pour levages courants ; article 1 domaine d’application, y compris le coefficient d’utilisation de cinq, et 3.3 définissant la charge maximale d’utilisation
• ISO 898-1 — caractéristiques mécaniques des vis, goujons et boulons ; charge d’épreuve, limite d’élasticité et résistance à la traction, et les exclusions du domaine d’application

L’EN 13414-1 a été lue dans un aperçu public de l’adoption SIST, qui contient intégralement le domaine d’application ainsi que les termes et définitions ; le coefficient d’utilisation de cinq, l’exclusion des élingues à usage unique en deçà de ce coefficient et la définition de la charge maximale d’utilisation sont tous cités d’après ces pages. Les coefficients attribués aux élingues chaînes et aux sangles relèvent du niveau résumé, tirés de catalogues de normes et de documentation de fournisseurs, et non d’articles que nous avons lus ; le tableau ci-dessus les signale comme tels. Le récit selon lequel safe working load a été abandonné au profit de working load limit relève lui aussi du niveau résumé. Les remarques sur les pitons à œil relevaient de la pratique générale de l’ingénierie et non d’exigences au moment de la rédaction, et deux d’entre elles ont depuis été sourcées dans l’ISO 3266 par un article ultérieur, vers lequel renvoie le paragraphe de correction ci-dessus ; aucun facteur de réduction pour une charge inclinée n’est cité ici ni là-bas. Aucune conclusion n’est tirée sur le produit précis du fil d’origine, car nous n’avons pas sa spécification. Les exclusions du domaine d’application de l’ISO 898-1 sont celles établies sur nos propres pages, où elles ont été vérifiées sur la norme à l’époque.