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PERFECTIONNEMENTS AUX VOUTES DE RESERVOIRS POUR LE STOCKAGE DE LIQUIDES OU A
D'AUTRES CONSTRUCTIONS SIMILAIRES.
L'invention est relative aux voûtes de réservoirs pour le stocka de liquides ou à d'autres constructions similaires. L'invention prévoit une forme de construction de voûte qui permet des économies considérables de la quantité d'acier utilisée, comparativement aux formes de voûtes connues anté- rieurement.
L'invention comprend, dans ses grandes lignes, une voûte à coupole pour une charpente circulaire telle qu'un réservoir de stockage de liquide, qui comprend une bordure périphérique, un certain nombre de nervures disposées ra- dialement, convexes vers le haut, s'appuyant contre la bordure à leurs extré- mités extérieures, un élément de couronne disposé au centre, auquel toutes les nervures sont fixées à leurs extrémités intérieures, chaque paire de nervures diamétralement opposées comprenant une liaison continue rigide par l'intermé- diaire de l'élément de couronne et formant un cintre à deux versants, et des tôles de voûte supportées sur les cintres formés par les nervures.
D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront en suffisan- ce d'après les revendications en annexe quand elles seront ?lues à la lumière de la description qui suit des réalisations particulières de l'invention repré- sentées sur les dessins en annexe. Ces dessins représentent une construction de voûte particulière ainsi que quelques modifications qui peuvent y être ap- portées, destinée à l'emploi sur un réservoir de stockage d'huile comprenant une paroi latérale cylindrique verticale, de 43,20 m. (144 pieds) de diamètre.
Il est bien entendu que cette construction n'est décrite et illustrée qu'à titre d'exemple et que l'invention n'est pas limitée aux dimensions particuliè- res données ni aux détails de construction décrits et représentés.
Sur les dessins, les différentes Figures sont dessinées à des échel- les différentes.
La Fig. 1 est une vue en plan du châssis de la voûte complète, dont on a enlevé les tôles de la voûte qui recouvrent le châssis et sont supportées par lui;
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La Fig. 2 est une vue en plan d'un secteur de ce châssis;
La Fig. 3 est une coupe radiale verticale à travers le châssis;
La Fig. 4 est une vue fragmentaire en plan d'une partie périphé- rique du châssis;
La Fig. 5 est une coupe radiale verticale, prise suivant la li- gne V-V de la Fig. 4, mais représentant les tôles de voûte en place;
Les Figs. 6 et 7 sont des vues d'une construction modifiée, et correspondent respectivement aux Figso 4 et 5 ;
Les Figs. 8 et 9 sont des vues d'une autre construction modifiée, qui correspondent également respectivement aux Figs;, 4 et 5;
Les Figs. 10 à 15 sont des vues fragmentaires en coupe, prises suivant les lignes de la fige 2 portant les mêmes chiffres, et
La Fig. 16 est une coupe radiale verticale prise suivant la ligne XVI-XVI de la Fig. 6.
La voûte représentée est en forme de coupole, constituée! d'un segment de sphère de 60 m (200 pieds) de rayon. Elle comprend 24 chevrons ou nervures 1 disposées radialement, recourbées pour épopser la forme en coupole de la voûte, et s'étendant depuis le sommet de la paroi latérale 2, du réser- voir jusqu'à un anneau central 3 formant couronne, mesurant 1,80 m (6 pieds) de diamètre total. Entre chaque paire de nervures voisines, s'étendent 11 pannes 4 disposées suivant la circonférence, espacées les unes des autres à des distances radiales égales. Les tôles 5 de la voûte sont supportées direc- tement par les nervures et les pannes, et celles-ci agissant comme poutres à support simple, transmettent la charge aux nervures, qui agissent comme des demi-cintres.
Au bord supérieur de la paroi latérale du réservoir, se trouve une bordure, dont trois constructions différentes sont représentées sur les Figures 4 à 9. Sous la forme représentée sur les Figures 4 et 5, la bordure est formée de longueurs recourbées de cornières 6 de 20 cm sur 20 cm (g pou- ces sur 8 pouces), soudées sur place en un anneau continu. Sous la forme re- présentée sur les Figures 6 et 7, la bordure comprend un anneau analogue'mais plus léger formé par une cornière 7 de 15 cm sur 15 cm (6 pouces sur 6 pouces), et 24 plaques 8 en forme de segments, ayant 9 mm (3/8 pouce) d'épaisseur sur une largeur minimum de 37,5 cm (15 pouces) qui sont également soudées sur place en un anneau continu.
Dans chacune de ces deux constructions, les corniè- res de bordure 6 ou 7 sont fixées aux surfaces extérieures des la paroi laté- rale 2 de manière que leurs ailes horizontales dépassent à l'extérieur à par- tir du bord supérieur de la paroi, au moyen de soudures continues à bandelettes appliquées au sommet des tôles latérales et au bord inférieur de l'aile verti- cale de la bordure.
Dans la construction représentée sur les Figures 8 et 9, la bordure est formée de 48 plaques de 6 mm (1/4 pouce) d'épaisseur, recourbées pôur for- mer des sections 9 en forme de J qui sont soudées entre elles bout-à-bout pour former un;anneau polygonal continuo Comme on le voit sur la Figure 9, la bran- che la plus longue de la section 9 en forme de J dépasse horizontalement-à 1' extérieur à partir de la paroi latérale 2; les deux autres branches s'étendent respectivement verticalement vers le bas et horizontalement vers l'intérieur, et sont disposées en élévation en-dessous de la branche la plus longue.
Le bord intérieur de la branche la plus longue, dont la forme s'adapte à la cour- bure de la paroi latérale 2, est fixée à la surface extérieure de la paroi la- térale par des soudures continues à bandelettes sur les deux côtés de la plaque à section en forme de J. Les sections en J sont en outre fixées aux parois la- térales par des plaques d'entretoise 10 inclinées vers le bas, disposées sui- vant des plans radiaux -verticaux ét qui s'adaptent partiellement à l'intérieur des sections en forme de J, chaque plaque d'entretoise étant fixée à la fois à la paroi latérale et à deux des branches de la section en forme de J par ' des soudures continues à bandelettes sur les deux faces de la plaque d'entre- toise.
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Chaque nervure 1 est formée de poutrelles à section-en forme de H mesurant 37,5 sur 12,5 cm (15 pouces sur 5 pouces), jointes bout à bout quand c'est nécessaire par des paires de couvre-joints 11 (Figure 3). Ou bien, les poutrelles peuvent être jointes par une plaque de couvre-joint unique interca- lée entre leurs extrémités et la bandelette qui y est soudée.
Comme on le voit le mieux sur les Figs. 5, 7 et 9, l'extrémité extérieure de la nervure est en- taillée sur sa face inférieure et une plaque de base horizontale 12 est soudée à l'atelier aux bords découpés de la plaque et à la bride inférieure, Cette plaque de base repose et est boulonnée sur une plaque de couvercle horizontale
13 soudée à la face intérieure de la tôle latérale 2, et sur le-bord supérieur d'une plaque de renforcement verticale 14 de largeur effilée, soudée le long de son bord extérieur à la plaque latérale. Le renforcement 14 et la plaque du couvercle 13 forment ensemble une console qui absorbe la réaction verticale de la nervure et la répartit graduellement vers le bas sur la tôle de l'envelop- pe.
Dans les constructions de bordures des Figures 4 et 5 et des Figu- res 8 et 9, une paire d'ailettes en tôles triangulaires 15 sont soudées à-l'a- telier aux extrémités extérieures de la bride extérieure de chaque nervure 1 et sont soudées sur place à la cornière 6 de la bordure ou à la section en for- me de J, 9.
Ces plaques d'ailettes 15 répartissent.' la charge du cintre sur la bordure et sur les parties voisines des tôles de c8té et de voûte. La tôle de voûté 5 est soudée suivant une bandelette continue le long de son bord exté rieur à la cornière de la bordure ou à la section en forme de Je Dans la cons- truction de bordure suivant les Figures 6 et 7,la charge horizontale du cin- tre se répartit entre la plaque annulaire 8, la section de cornière 7 et une partie effective de la tôle de côté 2 par soudure discontinue de la bride su- périeure des nervures 1 à la tale annulaire 8 et par soudure continue de la plaque annulaire 8 à la section de cornière 70
L'anneau 3 de la couronne centrale est construit en tôles d'acier, a un diamètre extérieur de 1,80 m (6 pieds) et une profondeur d'environ 40 cm (16 pouces).
Comme on le voit le mieux sur les Figures 2 et 11, il comprend deux plaques annulaires horizontales 3a, reliées l'une à l'autre par deux pla- ques cylindriques verticales, dont l'extérieure 3b a 1,80 m (6 pieds) de diamè- tre extérieur et l'intérieure 3c a 75 cm (2 pieds 6 pouces) de diamètre inté- rieur. La liaison entre ces plaques s'effectue par soudure. Comme on le voit sur les Figures 10 et 11, les extrémités intérieures des nervures principales 1 s'appuient sur la face extérieure de l'anneau et y sont fixées de façon perma- nente par des soudures continues à bandelettes. Pour des montages provisoires, de petites appliques 16, fixées à la face extérieure de l'anneau, maintiennent les nervures en place.
Les pannes 4 des trois cercles extérieurs 4a ont une section en forme de H; celles des deux cercles voisins 4b ont une section en forme de U; celles des deux cercles suivants 4c ont une section en forme de H plus petite et celles des quatre cercles intérieurs 4d ont une section en forme de corniè- re.
Comme on le voit sur les Figures 12 à 15, les pannes sont reliées aux nér- vures par des consoles soudés 17 à section en forme de T, boulonnées aux pou- trelles des nervures et aux nervures ou aux branches pendantes des pannes 4, les brides supérieures ou les branches supérieures des pannes se trouvant dans le plan des brides de sommet des nervures et étant découpées pour venir au ni- veau de ces brideso
Comme on le voit sur les Figures 1 et 2, il existe deux séries dia- métralement opposées de croisillons, dont chacune comprend cinq longueurs de sections de cornières 18 disposées en zig-zag entre deux nervures voisines. Les éléments de croisillons sont boulonnés à leurs extrémités à des goussets 19 soudés aux faces inférieures des nervures 1 en dessous des points d'assembla de pannes alternées.
Ces croisillons contribuent à assurer un assemblage précis de la charpente de'la voûte et résistent à une tendance quelconque de la voûte à se tordre dans son ensemble.
A mi-chemin entre chaque paire de nervures voisines ou de chevrons principaux 1, un chevron secondaire 20 en forme de I s'étend de l'intérieur de
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la' bordure au cercle extérieur de pannes 4. Comme on le voit sur la Figure 16, l'extrémité extérieure du chevron secondaire est raccordée à la tôle latérale par une console analogue à celle de la nervure principale, comprenant un ren- - forcement 24 et une tôle de couvercle 23 sur laquelle repose une plaque de base 22 soudée au bord inférieur découpé du chevron secondaire. Dans les construc- tions de bordures des Figures 4 et 5 et des Figures 8 et 9, une paire de pla- ques en forme d'ailettes triangulaires 21 relie la bride de sommet du chevron secondaire à l'élément de cornière 6 ou 9.
Dans la construction de bordure dès Figures 6 et 7, qui est celle représentée sur la Figure 16, la bride du sommet du chevron secondaire 20 est reliée à la plaque annulaire 8 par des soudures à bandelettes interrompues. A son extrémité inférieure le chevron secondaire est raccordé à la panne 4a par une pièce 25 en forme de T, soudée à l'entretoi- se de la panne et boulonnée à l'entretoise du chevron secondaire. Les sous- chevrons contribuent à maintenir la forme circulaire de la cornière de bordure et à empêcher le flambage des tôles de la paroi et de la voûte.
Pour l'assemblage de la charpente de la voûte, la cornière de bor- dure 6 ou 7 ou la section en J 9 et les consoles 13, 14 et 23, 24 sont soudées à la tôle 2 de la paroi et on construit un appui temporaire pour supporter l' anneau 3 de la couronne centrale. Les nervures 1 sont levées en position et les pannes 4, chevrons secondaires 20 et croisillons 18 sont assemblés. Les nervu- res sont alors soudées à l'anneau de la couronne. Finalement, les tôles de voûte 5 sont disposées et soudées en une enveloppe sphérique dont le bord est soudé à la cornière de bordure 6, à la plaque annulaire 8 ou à la section 9 en forme de J. Le support central provisoire est maintenu pendant toute la durée de l'assemblage précédent et la charge qui y est appliquée augmente progressi- vement.
Les nervures agissent pendant ce temps comme des poutres à simple appui à réactions verticales sur les consoles à leurs extrémités extérieures et à réactions verticales sur l'anneau de la couronne centrale à leurs extrémités intérieures.
Quand on enlève ensuite le support provisoire, chaque nervure agit comme un demi-cintre rattaché aux autres par l'anneau de la couronne. La bordure (c'est-à-dire la cornière de bordure 6, ou la section en J 9 ou la cornière de bordure 7 et la tôle annulaire 8, suivant le cas) en même temps que les portions adjacentes des tales de voûte 5 et des tôlés de parois 2, - fournissent les appuis du cintre, et, sous l'action du poids mort de la voûte, sont soumis à des efforts directs de traction et de flexion. La charge des- cintres en produisant des efforts de traction et de flexion dans la bordure; a tendance à redresser la bordure suivant des cordes joignant les extrémités des nervures. Cette tendance est vaincue par les chevrons secondaires, qui, en résistant de la sorte, sont soumis à une compression.
Une attention particulière est attirée sur les caractéristiques suivantes de la construction décrite ci-dessus.
1 ) Les pannes ne sont pas fixées de façon rigide aux nervures et ne servent pas d'entretoises ou de tirants entre les nervures.
Elles agissent comme de simples poutres, qui transmettent la charge des tôles de la voûte aux nervures en laissant agir les nervures comme de simples cintres circulaires en forme de segments.
2 ) La bordure est soumise à un effort de traction et de flexion par la charge des nervures sous l'action du poids mort de la voûte et d'une charge addition- nelle quelconque telle que de la neige (ou bien, elle est soumise à un effort de compression et de flexion par la poussée des tôles de la voûte, agissant comme enveloppe quand la voûte est soumise à une pression intérieure supérieu- re au poids mort des tôles de la voûte). Les tôles de paroi et les tôles de la voûte étant fixées de façon rigide à la bordure, aident celle-ci servir d'appui aux cintres.
3 ) La forme circulaire du sommet de la paroi latérale du réservoir est main- tenue par les chevrons secondaires et les parties des tôles de la voûte qui y sont soudées.
4 ) Les nervures sont soumises à des efforts de flexion en plus des efforts directs qu'elles supportent, l'aire totale de la section transversale de la nervure transmettant la charge directe tandis que les brides transmettent la
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plus grande partie des efforts de flexion.
Les plaques de sommet et de fond reçoivent directement les forces résultantes provenant des nervures et sont construites suffisamment rigides pour transmet- tre ces efforts sans déformation exagérée et maintenir ainsi la continuité du cintre,, REVENDICATIONS
1.- Voûte en forme de coupole pour une charpente-circulaire telle qu'un réservoir de stockage de liquide, caractérisée en ce qu'elle comprend une hordure périphérique, un certain nombre de nervures disposées radialement, convexes vers le haut et qui s'appuient contre la bordure à leurs extrémités extérieures, un élément de couronne disposé au centre et auquel sont fixées la totalité des nervures à leurs extrémités intérieures, chaque paire de ner- vures diamétralement opposées formant un ensemble rigide par l'intermédiaire de la couronne et un,cintre à deux versants,
et des tôles disposées sur les cintres formés par les nervures.