Il y a acier et acier ! : Bien estimer le volume

Aujourd’hui, la très grande majorité des bennes agraires sont construites en aciers doux, c’est-à-dire sans alliage, composés de fer ainsi que d’une petite quantité de carbone et de manganèse. On en distingue deux principaux types, le S235 et le S355 (anciennement E24 et E36). Appelé nuance, le nombre renseigne sur la limite d’élasticité de l’acier. Celle-ci indique la charge par unité de surface à partir de laquelle l’acier se déforme définitivement. En-dessous de cette valeur, l’acier se déforme sous le poids, mais reprend sa forme initiale une fois la charge enlevée. Ainsi, la limite d’élasticité du S235 et du S355 est respectivement de 23,5 et 35,5 kg/mm2.

Ces dernières années, de nouveaux aciers ont fait leur apparition dans les gammes de bennes. C’est ce que l’on appelle les aciers HLE et THLE, pour aciers à (très) haute limite d’élasticité. « Pour atteindre des élasticités supérieures, il faut des aciers alliés, explique Emmanuel Chevet, de la SSAB, fournisseur suédois d’acier (marques Domex et Hardox). Certains remplacent une partie du carbone des aciers doux par du silicium qui rend l’acier très dur mais cassant. Plutôt que du silicium, nous utilisons du chrome, du molybdène, du vanadium et du titane pour constituer l’alliage. Cela les rend moins cassants, mais aussi plus facile à souder. »

Plus l’indice d’acier est important, plus la caisse peut être chargée. Dans les gammes de bennes agricoles, on rencontre des aciers HLE allant de nuances 355 à 700, voire, pour les travaux publics ou des usages intensifs, des aciers à forte résistance à l’usure, du type Hardox. Plusieurs constructeurs combinent différents types d’acier, associant des tôles à forte nuance dans le fond à des tôles à plus faible nuance sur les côtés.

Le HLE ouvre à la voie à de nouvelles conceptions

L’emploi d’acier HLE permet aux constructeurs d’alléger les bennes en diminuant l’épaisseur des tôles tout en ayant des propriétés de charge identiques, voire plus élevées qu’avec les aciers traditionnels. Sur les plus grosses bennes, le gain de poids atteint parfois une tonne. Un poids mort en moins pour le transport à vide et une tonne de matière véhiculée à chaque voyage… Sans dépasser le PTAC(1).

Les propriétés des aciers HLE permettent également de réduire le nombre de renforts latéraux. Cela contribue à réduire le poids à vide, mais aussi à augmenter la largeur intérieure de caisse. Plusieurs constructeurs ont exploité encore davantage le HLE en revoyant la conception des bennes. Le constructeur Brochard a été l’un des pionniers avec sa benne à fond rond. « Cela permet d’abaisser le fond de caisse en son milieu, soit 20 cm plus bas qu’une benne classique, et par conséquent d’abaisser le centre de gravité de la caisse, explique Ludovic Sarraud, responsable commercial Brochard. Une plus grande masse est centrée au milieu de la benne, ce qui la rend plus stable. La vidange est aussi plus rapide qu’avec une benne classique. »

Le constructeur du Pas-de-Calais AMBS La Littorale a poussé encore plus loin les possibilités avec la benne Concept. Utilisant de l’acier HLE S700, le constructeur a tout simplement supprimé le châssis de caisse. Un unique renfort latéral fixé en biais assure à la fois le maintien de la forme de caisse aussi bien verticalement qu’horizontalement. Le châssis routier est constitué d’une poutre carrée de grande dimension qui donne plus de latitude aux suspensions d’essieu, rendant la benne plus facilement tractable en conditions difficiles. « Sur les plus grosses bennes à trois essieux de 32 tonnes de PTAC, nous avons gagné trois tonnes de charge utile entre une benne classique et une benne Concept, explique Didier Carouge, le gérant d’AMBS La Littorale. Et si l’on raisonne en termes de charge utile, la différence monte à cinq tonnes. Au final, une benne Concept coûte un peu plus cher que son équivalente en PTAC, mais beaucoup moins cher que son équivalente en charge utile. » Le constructeur du Pas-de-Calais a également trouvé un intérêt industriel avec son nouveau concept de bennes qui demande un temps de fabrication réduit de 40 %.

Les méthodes de mesure des volumes varient d’un constructeur à l’autre, notamment lorsque l’on parle d’épandeurs à fumier. Certains constructeurs considèrent le volume DIN, également appelé volume en eau, c’est-à-dire le cubage entre le fond de caisse et le haut des rehausses, et entre l’avant de la caisse et la porte.

Au regard de l’illustration de gauche (ci-contre), ce volume en eau (VE) des appareils à caisse étroite se calcule donc de la façon suivante :

VE = [(L1 + L2) x H1 + (L2 + L3) x H2] x Longueur/2

D’autres ajoutent le volume disponible entre le haut de caisse et le haut des hérissons, définissant un volume aux hérissons.

Cet ajout est théorique, le fumier ne s’empilant pas comme des briques. Une caisse étroite et longue permettra d’empiler moins de fumier qu’une caisse large et plus courte.

Certains constructeurs additionnent le volume entre les hérissons et la porte guillotine.

Au final, pour des capacités réelles identiques, les valeurs de cubage annoncées peuvent varier fortement d’un constructeur à l’autre. Certains ont eu la mauvaise surprise de constater que leur nouvel épandeur à caisse étroite, annoncée à 15 m3, contenait beaucoup moins que leur ancien appareil à caisse large de 15 m3 (volume d’eau) : le volume d’eau de l’épandeur à caisse étroite était en effet de 9 m3.

Pour tenir compte de ce cubage disponible, l’Irstea a établi un volume théorique standardisé égal au volume en eau, auquel on ajoute un volume de dépassement de 30 cm au-dessus de la caisse, les bords étant taillés à 45°.

Ce volume théorique, VT, en mètres cubes, se définit donc de la façon suivante :

VT = VE + (L3 - 0,3) x 0,3 x Longueur

Pour les bennes à fond rond, le volume se calcule de la façon suivante (illustration de droite) :

V = (L2 x H + R1 x R2 x Pi/2 + L1 + R1) x Longueur