Tout savoir sur
la construction métallique
Le présent article est la deuxième partie du septième article dans une série sur les silos en général et plus particulièrement les silos métalliques. Cet article traite des actions spécifiques sur les silos, et cette deuxième partie des actions liées aux machines, appareils de manutention, et charges d’exploitation. Les actions de la matière ensilée sont traitées dans les parties 4-1 (comportement symétrique) et 4-3 (comportement asymétrique) de cette série d’articles.
Pour rappel, nous avons publié sur métalétech :
Le poids propre d’un silo comprend toute la structure, y compris la toiture, les passerelles, les assemblages, les raidisseurs, et, le cas échéant, les revêtements, le bardage, l’isolation, etc. Les assemblages boulonnés avec toutes leurs composantes (boulons, écrous, rondelles, mais aussi platines, raidisseurs, etc.) peuvent notamment augmenter le poids propre de la structure simple (uniquement les poutres ou éléments coque/ plaque) de manière importante. Par exemple pour les silos à tôle ondulée, le poids des assemblages représente de 5 à 10% du poids propre total.
Le poids des machines d’équipement (filtres etc.) peut atteindre 50 kN et plus, il est donc indispensable de cerner correctement le type, l’emplacement et l’ordre de grandeur du poids des équipements.
Pour tout élément fixé localement, il convient d’évaluer si la prise en compte d’une sollicitation locale est nécessaire (piquage sur paroi par exemple).
Charges permanentes ou charges d’exploitation ?
Toute installation nécessaire à l’exploitation (convoyeurs, filtres, ventilateurs etc.) peut être traitée comme charge permanente, à condition que ces charges soient bien connues et permanentes sur la durée d’utilisation du projet. Des installations temporaires, des installations dont le poids n’est pas précisément connu au moment de la conception du silo, ou des installations qui sont susceptibles d’être changées pendant la durée d’utilisation de projet du silo sont à traiter comme charges d’exploitation.
Note : l’Eurocode 1 Partie 4, dans sa version actuelle, demande de considérer les charges résultant de ces installations comme charge d’exploitation ; dans la version de 2e génération (publication prévu pour fin 2027), il est permis de les considérer comme charge permanente s’il ne s’agit pas d’équipements temporaires.
La charge d’exploitation principale est constituée par les charges sur les planchers : circulation de personnes et machines mobiles (en exploitation courante et lors de travaux exceptionnels), ainsi que tout objet posé sur un plancher.
La plupart des charges dans une installation de silo peuvent être classées en catégorie d’usage E2 (usage industriel) selon l’Eurocode 1 Partie 1-1 [1]. Aucune valeur de charge n’est donnée pour cette catégorie, ni dans l’Eurocode 1 Partie 1-1, ni dans son annexe nationale française (qui est référencée sous le numéro NF P06-111-2), puisque ces charges sont propres à chaque industrie et utilisation.
Les différentes parties des normes NF EN ISO 14122 [3] et NF E85-012 à 016 [4] donnent comme charges minimales 2 kN/m² sur les plateformes de travail et passerelles. Sur les escaliers, la valeur minimale varie entre 1,5 et 5 kN/m², en fonction de l’intensité du trafic et la présence de charges.
D’autres sources [5] préconisent des valeurs bien plus importantes, par exemple, sur les planchers principaux 3,5 à 5 kN/m² et sur des planchers secondaires et les escaliers 2 à 3,5 kN/m².
Les charges à prendre en compte pour un projet en particulier doivent alors figurer dans le cahier de charges. Il convient de considérer la possibilité que, lors des travaux de maintenance par exemple, les plateformes sont utilisées comme aire de stockage temporaire pour les outils et matériaux de construction.
L’Eurocode 1 Partie 1-1 donne des valeurs également pour certaines autres situations, par exemple des aires de stockage, des chariots élévateurs et des zones accessibles aux véhicules. Pour des actions induites par les appareils de levage et les machines, voir l’Eurocode 1 Partie 3 : actions induites par les appareils de levage et les machines [2].
À noter qu’il y a aussi des charges d’exploitation horizontales, par exemple sur des garde-corps. Dans l’exemple des garde-corps, ces charges sont relatives au rôle d’organe de sécurité et généralement non cumulées avec le reste des charges.
Attention aussi aux effets locaux si des équipements ou leur structure porteuse sont fixés sur la paroi du silo (sollicitation locale de la paroi).
La matière particulaire en transit (sur un convoyeur ou dans un élévateur par exemple) est à classer comme charge d’exploitation. Si le poids de l’équipement seul est bien connu, celui-ci peut être traité comme charge permanente ; on travaille alors avec deux cas de charge séparés (poids propre de l’équipement, et la matière en transit comme charge d’exploitation).
Pour un silo à produits agricoles, on peut retenir 1 à 4,5 kN/ml comme ordre de grandeur du poids d’un convoyeur horizontal en tête (poids propre + céréales en transit). S’y ajoute le poids de l’équipement localisé en tête de ligne (moteur), avec un poids de 1,5 à 6 kN environ.
Pour toute équipement de type machine, il convient de considérer l’effet de vibrations, et potentiellement :
Selon la matière ensilée et la maintenance, les dépôts de poussière peuvent prendre des volumes impressionnants sur tout élément présentant une surface horizontale ou inclinée.
Le poids supplémentaire est généralement négligeable (à évaluer pour chaque cas spécifique) ; à noter néanmoins le danger d’incendie et d’explosion accru.
[1] NF EN 1991-1-1 : Eurocode 1 – Actions sur les structures – Partie 1-1 : actions générales – Poids volumiques, poids propres, charges d’exploitation des bâtiments
[2] NF EN 1991-3 : Eurocode 1 – Actions sur les structures – Partie 3 : actions induites par les appareils de levage et les machines
[3] NF EN ISO 14122 (t.l. parties) : Sécurité des machines – Moyens d’accès permanents aux machines
[4] Série des NF E85 : Éléments d’installations industrielles – Moyens d’accès permanents
[5] Coll. (1988). Silo-Handbuch, Martens P. (édit.), Ernst & Sohn.
Hannah Boehm, cheffe de projets, CTICM