Fondations des silos-tours

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posté par console

Les silos-tours sont des constructions agricoles de forme ogivale qui servent à entreposer le fourrage pour l'alimentation des animaux. La construction des premiers silos-tours remonte à environ 40 ans. C'étaient, pour la plupart, de petites constructions en bois, et certaines autres furent construites en béton. Depuis, elles ont augmenté tant en nombre, en dimensions et en capacité et le matériau prédominant est maintenant le béton, bien que l'acier soit également utilisé. En 1974, il s'est construit plus de 3 000 silos-tours au Québec et en Ontario, ce qui représente un investissement de l'industrie agricole de plus de 30 millions de dollars pour ces seules provinces. Parmi les constructions récentes, certaines sont complètement automatisées, dépassent 100 pi (31 m) de hauteur, et ont une capacité de plus de 2 500 tonnes.

La conception et la construction des silos se sont améliorées avec les années ainsi que les fondations ont quelque peu été négligées. Les tours ont souvent été érigées sur des fondations réalisées par le fermier qui n'avait pas toujours les connaissances techniques nécessaires. Cette pratique était assez heureuse parce que les silos étaient petits et que les contraintes transmises au sol par la fondation étaient faibles. Cependant, à mesure que les silos augmentaient de capacité et exerçaient des contraintes presque égales à la capacité portante du sol, certains s'enfonçaient, penchaient ou même s'abattaient complètement. Le présent Digest offre un aperçu du problème et souligne l'importance d'une étude du sol afin d'en déterminer la capacité portante admissible et la compressibilité du sol pour la conception d'une fondation adéquate.

Définition du problème

Plusieurs silos-tours élevés sur un terrain argileux reposent sur des fondations de béton en anneau. Pour des raisons d'économie, le plancher du silo est rarement bétonné. Dans un silo plein, une partie des charges est transmise aux fondations par les parois circulaires du silo et le reste est supporté directement par le sol dans l'anneau de la fondation. L'argile sous-jacente est comprimée verticalement sous le poids de la structure remplie, de façon que les charges appliquées sont distribuées uniformément au sol sur toute la surface limitée par la fondation circulaire. Cette pression uniforme se répartit dans le sol sous la forme d'un bulbe de pression dont les dimensions et la configuration, déterminées d'après la théorie d'élasticité, dépendent du diamètre de la surface de contact, telle que le démontre la figure 1. Dans cette figure, deux semelles de dimensions différentes supportent une charge uniforme égale, mais le bulbe de pression sous la grosse fondation est beaucoup plus large et profond que celui de la petite. Dans les deux cas, la pression verticale maximale se produit immédiatement sous la semelle pour tomber à 10 pour cent de cette valeur à une profondeur égale à deux fois le diamètre de la fondation. Si les contraintes sont inférieures à la résistance au cisaillement du sol, l'ouvrage sera stable.

Figure 1

Figure 1. Bulbes de pression sous deux fondations rondes de dimensions différentes.

Le changement non uniforme des produits ensilés au cours du remplissage a créé plusieurs problèmes. Lorsque la charge due au poids de l'ensilage est décentrée, le bulbe de pression est déformé, comme le montre la figure 2(a). La poussée d'un vent fort sur un silo élevé peut produire le même effet. La surcontrainte sur une partie du sol peut faire incliner le silo et, si le problème n'est pas résolu, peut même entraîner son renversement.

Figure 2. Bulbe de pression non uniforme et bulbes de pression se chevauchant.

Lorsque plusieurs silos sont construits trop près l'un de l'autre, les bulbes de pression se chevauchent (voir figure 2(). Les contraintes étant cumulatives, l'effet de groupe produit un bulbe beaucoup plus large et plus profond que les bulbes isolés. Le sol de la zone de chevauchement est soumis à des contraintes plus élevées, et le tassement des fondations est plus grand et les silos s'inclinent l'un vers l'autre (figure 3).

http://irc.nrc-cnrc.gc.ca/pubs/cbd/cbd177_f.html

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