Les silos – 8 – Classification selon l’Eurocode

Le présent article est le huitième dans une série sur les silos en général et plus particulièrement les silos métalliques. Il traite les différentes classifications des silos dans les Eurocodes.

Déjà parus :

• Les silos #1 – Introduction générale
• Les silos #2 – Les éléments principaux
• Les silos #3 – La géométrie
• Les silos # 4 – 4.1 Comportements de la matière ensilée (1/3)
• Les silos #4 – 4.2 Comportements de la matière ensilée (2/3)
• Les silos – 4.3 Comportements de la matière ensilée (3/3)
• Les silos # 5 – Interactions entre structure et matière ensilée
• Les silos – 6.1 Cas particuliers : généralités des grands excentrements et grands excentrements au remplissage
• Les silos – 6.2 Cas particuliers : grands excentrements à la vidange et excentricités accidentelles
• Les silos – 7.1 Actions spécifiques – sondes
• Les silos – 7.2 Actions spécifiques – Machines, appareils de manutention, charges d’exploitation

Classifications des silos dans les Eurocodes

Suivant la logique des Eurocodes, deux classifications différentes sont à faire dans le calcul d’un silo :

• Pour le calcul des actions selon l’EN 1991-4 [1], on détermine la « classe d’évaluation d’actions » en fonction de la capacité en tonnes et un éventuel excentrement à la vidange ou au remplissage.
• Pour le calcul de la structure selon l’EN 1993-4-1 [2], on détermine la « classe de conséquences », également en fonction de la capacité en tonnes (ou en m³) et un éventuel excentrement important à la vidange ou au remplissage, mais aussi selon le type d’appui. La classe de conséquences est aussi la donnée d’entrée pour la détermination de la classe d’exécution.

Comme toujours dans les Eurocodes, l’annexe nationale peut apporter des modifications : l’annexe nationale française apporte des modifications importantes pour la détermination de la Classe de Conséquences.

Dans les deux types de classification, des règles plus simples (et plus enveloppes) pour des silos plus petits et sans difficulté particulière permettent des calculs simplifiés. Il est toujours possible de calculer un silo avec des méthodes plus complexes (associées à une classe supérieure), pour éventuellement pouvoir optimiser la structure. Dans ce cas, il faut rester cohérent, sans mélanger les méthodes de calcul.

Note : pour les définitions concernant la géométrie du silo (diamètre inscrit d_c et les excentricités e_o et e_t), voir l’article 3 de la série sur les silos (Les silos #3 – La géométrie)

Classification selon l’Eurocode 1 Partie 4 : actions

Détermination de la classe d’évaluation d’actions

La détermination de la classe d’évaluation d’actions ([1] Tableau 2.1) se fait par la capacité en tonnes, et un excentrement éventuel :

Ce tableau est ouvert aux modifications nationales, mais l’annexe nationale française n’apporte pas de changement.

Ici intervient la distinction entre « silo » et « cellule » (voir le premier article de la présente série: Les silos #1 – Introduction générale) : la classification est à faire pour « l’unité individuelle de stockage », donc pour une seule cellule, même avec des parois mitoyennes. On note aussi qu’il n’y a pas de précision donnée sur la méthode de calcul de la capacité (poids spécifique inférieur ou supérieur, capacité nominale ou théoriquement possible du point de vue géométrique, cas de produits multiples…). En l’absence d’indications précises dans les documents du marché sur la matière ensilée, il convient de calculer la capacité pour la classification avec le poids spécifique supérieur donné dans l’Eurocode, et la géométrie du volume maximal en utilisation normale.

Conséquences de la classification en classe d’évaluation d’actions

Plus la classe est élevée, plus la prise en compte des actions de la matière ensilée est complexe.

La classe d’évaluation d’actions 1 permet un calcul des actions avec des valeurs moyennes des caractéristiques de la matière ensilée, donc le calcul d’un seul cas de charge au lieu de plusieurs, mais avec des coefficients de majoration plus importants, afin de permettre un dimensionnement rapide et sécuritaire pour des petites installations, où le gain à obtenir par une optimisation de la structure n’est pas compensée par les coûts supplémentaires d’étude (voir aussi l’article 4.1 de la présente série: Les silos #1 – Introduction générale).

La différence entre les actions des classes d’évaluation d’actions 2 et 3 se situe au niveau de l’action localisée, qui peut être traité de manière simplifiée pour la Classe 2 par une augmentation uniforme (voir l’article 4.2 de la présente série: Les silos #4 – 4.2 Comportements de la matière ensilée (2/3)).

Classification selon l’Eurocode 3 Partie 4-1 : structure

Détermination de la classe de conséquence

Les silos sont classés en classes de conséquences, destinées à représenter les conséquences d’une défaillance structurelle.

Dans l’Eurocode ([2] Tableau 2.1), la classification se fait selon le type d’appui, par la capacité en tonnes, et un excentrement éventuel :

L’annexe nationale française change de manière notable cette classification, dont les points principaux sont résumés dans le tableau ci-dessous :

Ces modifications permettent le calcul de la plupart de grands silos en classe de conséquences 2, et laisse beaucoup de marge d’appréciation aux parties impliquées.

Pour la classe de conséquences 1, on note que pour une matière ensilée typique à 800 kg/m³, la limite française avec 1000 m³ correspond à 800 tonnes (contre 100 tonnes comme valeur recommandée).

Comme pour la détermination de la classe d’évaluation d’actions, en l’absence d’indications dans les documents du marché, et en l’absence d’informations plus précises sur la matière ensilée, il convient de calculer la capacité pour la classification avec le poids spécifique supérieur donnée dans l’Eurocode 1 Partie 4, et la géométrie du volume maximal en utilisation normale.

Conséquences de la classification en classe de conséquences

La classe de conséquences d’un silo influe sur la complexité du calcul :

• Un silo en classe de conséquences 1 peut être calculé « à la main », par des méthodes analytiques données dans l’Eurocode ;
• Un silo de classe de conséquences 3 doit être analysé avec une modélisation en éléments finis selon l’Eurocode 3 Partie 1-6 (structure en coques) ;
• Pour un silo de classe de conséquences 2, le calcul dépend de nombreux facteurs, et plusieurs approches sont possibles.

Références

[1]        NF EN 1991-4:2006 – Actions sur les structures – Silos et réservoirs

[2]        NF EN 1993-4-1:2007+A1 – Calcul des structures en acier – Silos

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Hannah Boehm, cheffe de projets, CTICM