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RESERVOIR HORIZONTAL DE GRANDES DIMENSIONS A LIQUIDE,
On connaît des réservoirs à liquide horizontaux de grandes dimen- sions qui, en généralisent destinés à la conservation de liquides sous pres- sion (par exemple à l'emmagasinage de liquide) et ayant la forme d'un corps de révolution sphérique, ovoïde ou autre, qui présentent par conséquent tous des parois a courbure sphérique, c'est-à-dire courbes dans'toutes les directions. Des réservoirs de ce genre n'ont cependant pas pu s'imposer dans la pratique, parce que la formation des tôles de paroi à courbure sphé- rique nécessaires est extrêmement difficile et onéreuse, et que par suite, les frais de fabrication totaux deviennent anormalement élevés. On a propo- sé aussi des réservoirs à liquide de grandes dimensions dont les parois ont la forme de 'surfaces latérales de cylindres.
Il s'agit alors également de réservoirs sous pression, dont les parois latérales ont la forme de cylindres à section circulaire et dont les extrémités doivent encore être formées de parties sphériques. En'supposant une pression intérieure égale en tous les points, la forme cylindrique circulaire présente d'une façon générale l'avan- tage 'que les parois sout soumises à des tensions pures. Dans .le cas de l' emmagasinage de liquide au contraire, la pression intérieure n'ést évidem- ment pas constante, .de'sorte que les parois cylindriques circulaires sont soumis'es 'en outre à '-la flexion et doivent être raidies au moyen d'une dé- pense de matériaux irrationnellement grande.
, L'invention a pour but de¯ réaliser un réservoir de grandes dimen- sions utilisables .aussi bien pour l'emmagasinage d'un liquide non comprimé que comme réservoir sous pression avec utilisation,de quantités réduites de matériaux (acier par exemple), . pouvant être construit plus simplement et par suite à un prix de revient plus bas, et cette invention consiste essentielle- ment à prévoir uniquement des,parois formées de surfaces cylindriques ou de surfaces réglées développables se coupant à angle vif.
Ainsi toutes les pa- rois peuvent être construites-avec des'tôles conformées 'par un simple cintra- ge et il est évident qu'une simplification'et une réduction de prix considé-
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rables sont obtenues ainsi dans la construction du réservoir. Les tôles sphériques ou d'une autre forme à courbure sphérique utilisées jusqu'à présent en général ne peuvent en aucun cas être formées par cintrage, mais doivent être formées à la presse, ce qui nécessite de très grands moules entraînant des frais considérables. Par suite des tensions propres qui naissent dans la tôle, on doit en outre en général prévoir une déformation additionnelle des tôles, ce qui n'est que très difficilement exécutable étant donné la courbure sphérique des tôles.
Toutes ces difficultés sont éliminées dans la construction du réservoir selon l'invention, construc- tion qui présente exclusivement des parois pouvant être rendues planes.
Selon un développement de l'invention, les parois présentent en chaque point un rayon de courbure inversement proportionnel à la pression intérieure résultante qui se produit en ce point lorsque le réservoir est entièrement rempli. Il résulte d'une telle courbure de la paroi que seules des fatigues de tension existent lorsque le réservoir est entièrement rem- pli, et on évite donc les parois soumises à la flexion qui nécessitent une dépense de matière exagérée. Pour les réservoirs destinés à l'emmaga- sinage de liquides non comprimés, les parois doivent présenter en chaque point un rayon de courbure inversement proportionnel à la profondeur de ce point sous le sommet du réservoir atteint lorsqu'il est entièrement plein.
Dans le cas où règne une pression intérieure additionnelle, les parois latérales opposées du réservoir selon l'invention peuvent se rencon- trer au sommet sous un angle de 180 , de sorte que les tensions de part et d'autre s'équilibrent. Mais dans les réservoirs non soumis à une pres- sion les parois latérales du réservoir doivent se rencontrer au sommet sous un angle inférieur à 180 . Les tensions des parois donnent alors une résultante dirigée vers le bas, qui doit être transmise sur la fondation au moyen de piliers ou autres.
Par conséquent, dans un réservoir selon l'in- vention non soumis à une pression, les parois du réservoir se rencontrent au sommet suivant un faite ou une pointe qui s'appuie sur des piliers centraux ou sur des jambes de force jumelées soumis à la compression, qui reportent sur la fondation la résultante des forces agissant sur le faîte ou sur la pointe.
Dans des parois de réservoir cintrées selon l'invention, il n'existe que des fatigues de tension tant que le réservoir est plein jus- qu'au sommet (remplissage total). Avec un remplissage partiel cependant, les parois sont soumises en outre à une flexion. Pour résister au moment de flexion et¯ pour supporter la paroi extérieure du réservoir vide, on peut selon l'invention disposer en outre aux bords du fond horizontal plan du réservoir des piliers pour supporter des structures de raidissage des parois connues en soi, ces piliers transmettant aux fondations les forces qui naissent lorsque le réservoir est partiellement rempli.
Le raidissage des parois le plus favorable au point de vue constructif et procurant la plus grande économie de matériaux est obtenu en maintenant les arcs de paroi situes en dehors des piliers de support latéraux par des arcs à trois articulations disposés entre les extrémités de ces piliers de support, de sorte que la poussée de ces arcs à trois articulations est en- caissée par les piliers de support. Pour maintenir en position également toutes les parties de paroi situées entre les piliers de supports, autre- ment dit entre les arcs à trois articulations, il est nécessaire dans le cas de parois minces de disposer des longerons pour reporter les efforts des parois sur les arcs à trois articulations.
Ceslongerons ne sont pas nécessaires lorsque les tôles des parois sont suffisamment épaisses, car, dans ce cas, les parois elles-mêmes possèdent la résistance à la flexion nécessaire.
Pour certaines dimensions de réservoir, on obtient une construc- tion particulièrement simple des arcs à trois articulations en constituant leurs membrures de soutien sous forme de plaques de tôles pleines en forme de segments soudées à la paroi,
La description qui va suivre, en regard des dessins annexés à titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre comment l'invention
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peut être mise en pratique.
Les fig. la, 1b, et 1c représentent un grand réservoir horizontal pour emmagasinage de liquide non comprimé, respectivement en élévation en plan et de profil.
.La fig. 2 est un schéma de la répartition des efforts dans les parois. les fig. 3 et 4 sont des sections transversales représentant deux réservoirs avec deux types différents de structures de raidissage.
Le réservoir représenté sur les fig. la, 1b et 1c se compose d'un fond plat rectangulaire 1 et de quatre parois latérales cylindriques 2 et 3 qui se coupent à angle vif et se rencontrent au sommet sur un faîte 4. Il serait évidemment également possible de donner au réservoir une base carrée et de faire rencontrer les parois latérales au sommet sur une pointe.
Comme les parois du réservoir sont des surfaces latérales de cylindre développables dans le plan., elles peuvent être obtenues par un simple cintrage de plaques de tôles planes.
La courbure des parois du réservoir est telle que, lorsque le réservoir est entièrement rempli, les parois sont soumises exclusivement à ' des des fatigues de tension. Dans la fig. 2, h représente l'épaisseur constante de la paroi, r le.rayon de courbure en un point quelconque, v la profondeur de ce point sous le sommet du réservoir atteint par le niveau du liquide en cas de remplissage total. En tension simple, un élément de paroi de longueur unitaire est soumis normalement à ses deux surfaces terminales délimitées par l'angle d # à deux forces de tension égales S telles que: S = #. l Ces deux forces de tension ont une résultante R.
On déduit des relations géométriques que : R = 2 S sin d#/2 = 2 S d#/2 = S d # et puisque S =# . h, R = # h d # Sur l'élément de surface agit une pression de liquide - P = p r d # Comme il n'y a aucune fatigue de flexion, on doit avoir R = p. Or, p = # y, # étant le poids spécifique du liquide. Donc # h d # = [gamma]y r d # ou h # constante r=h# = constante [gamma]y y Cette relation peut s'exprimer ainsi : le rayon de courbure en un point est inversement proportionnel à la profondeur de ce point sous le sommet du réserve il' .
Si à la pression de liquide p s'ajoute une pression intérieure supplémentaire Po, l'élément de surface est soumis à une pression résultante Pr Pr = ([gamma] y + po) r d # de sorte que constante constante [gamma]y + po c'est-à-dire que : une paroi non soumise à la flexion est obtenue lorsqu'en chaque point le rayon de courbure r est inversement proportionnel à la pres-
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sion totale qui règne en ce point lorsque le réservoir est entièrement rem- pli.
Selon la fig. 3, la résultante dirigée vers le bas des efforts de tension de la paroi au sommet 4 est transmise à la fondation 6 par un pilier central 5. Au lieu d'un pilier central 5 on peut utiliser une dou- ble jambe de force 7 (fig. 4) . Aux bords du fond plan 1 du réservoir sont disposés des piliers latéraux 8 qui transmettent à la fondation les forces qui naissent lorsque le remplissage du réservoir est partiel. Les arcs de paroi 2a situés en dehors de ces piliers latéraux 8 sont renforcés par des arcs à trois articulations 8 - 9 - 10 ou 8 - 9a-10a. Comme on le voit à la fig. 4, les membrures de soutien de ces arcs à trois articulations peuvent avoir la forme de plaques de tôle 9a, 10a, soudées à la paroi.
Il est également possible,comme représenté à la fig. 3, de disposer sur la portée 10 et éventuellement aussi sur la portée 9 respectivement des arcs secondaires à trois articulations 10- 11- 12 et 9 - 13 - 14. Pour les fai- bles épaisseurs de paroi, des longerons 15 sont prévus pour transmettre les efforts des parois aux arcs à trois articulations: L'arc de paroi si- tué au-dessus d'un pilier latéral peut être renforcé par un treillis 16, un voile 17, ou autre. Les contre-fiches 18 représentées en pointillé sur la fig. 3 servent au contreventement.
Il va de soi que sans sortir du cadre de la présente invention on peut apporter des modifications aux formes d'exécution qui viennent d'ê- tre décrites. Par exemple, on peut réduire la hauteur du réservoir en rem- plaçant' le faîte ou la pointe du sommet par un toit plat, que les parois viennent rencontrer sous un angle inférieur à 180 .