Le présent article est le premier dans une série sur le calcul des silos métalliques.

Un silo : c’est quoi ?

Un silo est un contenant pour stocker et/ ou transvaser des matières en vrac plus ou moins granulaires : Ciment, sucre, céréales, charbon, farines, pommes de terre, cendres, pellets de toute nature, etc.

Les premiers silos étaient enterrés, et ce pendant plusieurs siècles jusqu’à l’ère contemporaine ; aujourd’hui, les silos sont toujours posés en surface. Un silo moderne peut être fabriqué en béton armé traditionnel ou précontraint, métal (acier ou aluminium), voire du bois.

On trouve des silos dans l’industrie, dans les installations portuaires, dans le milieu agricole.

On distingue le silo par rapport au réservoir, qui contient du liquide : eau, pétrole, etc.

La taille d’un silo commence à quelques mètres cubes (typiquement des petits boisseaux sur une ferme pour stocker la nourriture pour les animaux), et va jusqu’au plus haut silo du monde dans la ville de Zürich qui mesure 118 mètres et peut stocker 40 000 tonnes de blé.

On distingue des silos horizontaux et verticaux. Dans les silos horizontaux, le stockage est réalisé sur une grande surface et une faible hauteur. Ce type de silo est composé de parois verticales, et selon les besoins, il est équipé de parois de séparation et d’une structure abri.

Les grands silos verticaux métalliques « classiques » de stockage de céréales sont de l’ordre de 15 à 30 m en diamètre et/ ou en hauteur pour les silos circulaires, ce qui correspond à un volume de l’ordre de 2 000 à 20 000 m³ par cellule, et pour les silos rectangulaires à tirants jusqu’à 12,5 m x 12,5 m en plan (pour 1 cellule), avec une hauteur maximale autour de 22 m (volume environ 3500 m³).

Bien sûr, toute taille inférieure est possible en fonction des besoins de l’exploitation. Pour des petites cellules avec trémie utilisés pour du stockage temporaire (en attente de l’arrivé d’un camion pour chargement, par exemple), le terme « boisseau » est utilisé.

Exemples de silo

Distinction cellule – batterie

On distingue une cellule de silo de silos en batterie (ensemble de plusieurs cellules). Cette distinction est évidente pour les silos circulaires, où chaque cellule est bien séparée des autres, mais peut prêter à confusion pour les silos rectangulaires, où souvent deux cellules se partagent une seule paroi.

Exigences techniques

En fonction de la matière ensilée et sa destination, les exigences techniques peuvent être très différentes. A prendre en considération, selon le cas :

• L’hygiène pour des produits à consommation humaine : protection contre des insectes, des rongeurs…
• L’étanchéité en termes de fuites vers l’extérieur pour des produits dangereux, y compris en cas d’incendie, séisme, …
• L’étanchéité contre la pluie, voire l’humidité de l’air, pour des produits sensibles à l’humidité
• La sensibilité de la matière ensilée à la température
• Le comportement de la matière ensilée pendant le stockage : germination du grain (formation de bloc solidaire…), fermentation (développement de températures importantes…), autres phénomènes de dégradation de la matière ensilée
• Le comportement de la matière ensilée pour la manutention (remplissage/ vidange) : comportement d’écoulement, tendance de formation de voûtes, bouchonnage…
• Maitrise du risque d’explosion de poussière
• Développement de CO2
• Etc.

L’exigence fondamentale qui est la résistance de la structure aux actions de la matière ensilée, fera l’objet d’autres fiches de la présente série.

Exploitation d’un silo

Les modes de fonctionnement des silos sont aussi variables que les types de matière ensilée. A titre d’exemple, on présente ici de manière très succincte le fonctionnement d’un silo à céréales. On note la présence de la tour de manutention, qui est une structure séparée des cellules de stockage.

A la réception, le grain est versé du camion dans une fosse de réception. Un convoyeur en sous-sol amène le grain vers l’élévateur dans la tour de manutention. En haut, un autre convoyeur effectue la répartition dans les cellules de stockage. Dans des cas où il n’y a pas d’exigence particulière, le grain est juste versé dans la cellule ; d’autres dispositifs plus sophistiqués sont nécessaires si le grain doit rester intact et non endommagé pour son utilisation ultérieure.

Pour la reprise et l’expédition, le grain fait le chemin inverse : via un convoyeur dans la galerie centrale au sous-sol, le grain est transporté dans la tour de manutention, élevé, versé dans le boisseau de chargement, et distribué sur camion.

Selon le cas, des étapes supplémentaires sont effectués à l’arrivé ou au départ dans la tour de manutention : nettoyage, séchage, calibrage, …

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Hannah Boehm, chef de projets au service études – CTICM