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TOIT FLOTTANT POUR RESERVOIR DE LIQUIDE.
La présente invention concerne les toits flottants tels que ceux utilisés dans les réservoirs d'emmagasinage de liquide. Elle se rapporte particulièrement aux toits flottants flexibles, à masse centrale de lestage, à plancher unique, et du type à contact avec le liquide, principalement dans le cas où les réservoirs et les toits ont de très grandes dimensions, c'est-à-dire des diamètres dépassant 30 à 36 mètres=
Les toits flottants flexibles, à masse centrale de lestage et du type à contact avec le liquide, comportent un plancher dont le contour de la section transversale, et verticale est courbe et s'élève à partir du centre vers un rebord périphérique et vertical, par suite de l'interaction des différentes forces agissant sur le plancher..
La courbe de ce contour est relativement inclinée dans les parties centrales et relativement plate dans les parties extérieures du plancher; il en résulte un problème en ce qui concerne le drainage des eaux pluviales et l'évacuation du gaz ou de la vapeur dans ces parties extérieureso Ce problème présente la plus grande acuité dans les toits flottants de grandes dimensions de ce type, c'est-à-dire dans les toits flottants dont le diamètre dépasse 30 à 36 mètres. Dans les toits flottants ayant de telles dimensions, la pente nécessaire descendant vers l'intérieur, et dont la valeur dans les parties extérieures est par exemple de 1/50, a tendance à produire dans les parties centrales une courbe de profil d'une pente excessive.
Il en résulte une immersion du lest central à une très grande profondeur, des forces centrales de flottabilité élevées, la nécessité d'une masse centrale de lestage très lourdel'application d'efforts très importants au plancher flexible, et par conséquent une construction relativement coûteuse.
La présente demande de brevet concerne un nouveau perfectionnement, dans lequel on utilise une forme déjà connue pour les toits flottants et qui fournit un moyen spécial pour maintenir cette forme. Ce perfectionnement diminue également le poids total et le prix du toit flottant. La forme est maintenue malgré les forces qui tendent à la modifier.
Le poids total et le prix sont diminués au moyen d'une nouvelle disposition utilisant les organes de main-
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tien de la forme pour réaliser le renforcement nécessaire du rebord autour du plancher
Les tendances à la destruction de la forme nécessaire et à l'é- tablissement d'une pente descendant vers l'extérieur dans les parties périphériques du toit sont dues au poids du rebord périphérique renforcé contre les charges produites par le lest central et au poids supplémentaire du mécanisme d'étanchéité et des autres mécanismes supportés par le rebord ou par la partie périphérique du plancher.
Pour contrebalancer ces tendances, il est désirable, principalement dans les toits flottants de grandes dimensions de ce type, de réaliser dans les parties périphériques des forces de flottabilité qui viennent compenser le poids supplémentaire de ces parties. Dans certains toits connus, on a utilisé, pour d'autres buts, un organe de flottaison ou "ponton" ordinaire, annulaire et périphérique. Un tel ponton produirait dans le cas présent des effets indésirables sur les côtés, car il gênerait l'évacuation des gaz et des vapeurso On obtient donc les forces nécessaires de flottabilité, conformément à la présente invention, à l'aide d'une série discontinue d'organes de flottabilité disposés à la périphérie et constitués généralement de caissons creux et espacés montés en dessous du plancher.
On peut attacher ensemble ces caissons pour former un nouveau renforcement du rebordo Ainsi, les organes de flottabilité réalisent à la fois la compensation et la diminution du poids supplémentaire.
Sur le dessin annexé: la figure 1 est une coupe transversale et schématique de l'élévation d'un dispositif conforme à l'invention; la figure 2 est une vue à plus grande échelle d'un détail de la figo 1; la figure 3 est une coupe de la fig. 2 suivant la ligne 3-3; la figure 4 représente une variante de construction suivant une vue analogue dans son ensemble à la fig. 2.
Le toit flottant R repose sur la surface S d'un liquide L contenu dans le réservoir T. Le toit R monte et descend en même temps que la surface S du liquide, quand on introduit du liquide dans le réservoir ou qu'on en retire par l'intermédiaire des conduites P. Le toit R est légèrement plus petit que le réservoir T et laisse un espace annulaire A entre lui-même et la paroi intérieure du réservoir T. Un mécanisme d'étanchéité périphérique, annulaire et représenté schématiquement par la lettre M, forme pont dans l'espace annulaire A. Ce mécanisme est suffisamment élastique pour s'adapter aux irrégularités locales de l'espace annulaire, tout en étant cependant suffisamment solide pour résister aux frottements que lui imposent les mouvements fréquents de montée et de descente du toit flottant.
Le mécanisme d'étanchéité M est supporté directement par le re- bord 10 disposé à la périphérie du toit flottant R ; rebord est constitué par une p laque verticale et de forme généralement cylindrique. Ce rebord 10 est l'une des parties fondamentales du toit flottant R, de même que le plancher unique 11 flottant sur la surface S du liquide et fixé à la plaque 10 du rebord en dessous du bord supérieur de celui-ci. On constitue ainsi une sorte de plat 10-11, qui peut flotter sur la surface S du liquide, même quand le liquide L est léger, comme l'eau ou l'essence, et quand la matière constituant le toit flottant R est dense, comme c'est le cas quand le toit est formé de plaques d'acier ou d'éléments analogues.
Une autre partie supplémentaire importante du toit flottant et flexible R est la masse centrale de lestage 12, qui est suffisamment lourde pour maintenir le plancher 11 tout entier incliné en descendant vers l'intérieur, sensiblement en conformité avec la courbe de profil déjà mentionnée; on réalise ainsi pratiquement l'évacuation complète de la vapeur et du gaz vers l'espace annulaire A et le drainage de l'eau pluviale vers la conduite de drainage 13, qui relie d'une manière bien connue une partie centrale de l'espace au-dessus du plancher à un autre espace situé plus bas, à l'extérieur du réservoir.
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Quand on vide le réservoir de son contenu liquide pour exécuter des travaux d'entretien, le toit flottant R repose sur des pieds, ou organes de support S, qui sont montés sur le plancher 11 d9une manière appropriée pour que l'on puisse les régler verticalement d'une manière connue à partir de la face supérieure du planchero Dans un toit flottant à lest central, la plupart de ces pieds F, sinon leur totalité, sont disposés et répartis tout le long de la périphérie du plancher; il est en effet indésirable de soumettre le corps du plancher à des charges concentrées provenant de ces pieds, car ces charges pourraient former dans le plancher des poches susceptibles de retenir l'eau de pluie et de provoquer de la corrosion.
Etant sensiblement à la partie périphé- rique du toit, la série de pieds de support constitue un supplément au poids inhérent à la partie périphérique proprement diteo
Quelques pieds supplémentaires F sont disposés de préférence au voisinage et autour de la masse centrale de lestage 12, pour éviter de soumet- tre les pieds extérieurs F à des charges trop élevées ; est désirable d'au- tre part de suspendre le lest et le plancher au-dessus du fond du réservoir vi- dé, pour pouvoir exécuter les opérations d'entretien en dessous du plancher.
Cette condition est réalisée, quand le réservoir est vide, par les pieds F et F' qui supportent le toit; quand le réservoir est utilisé, le toit flottant supporte les pieds et est supporté lui-même par le liquideo
Pour atteindre le but fondamental consistant dans le recouvrement de la surface S du liquide, on a reconnu depuis longtemps qu'il était nécessaire et suffisant de constituer un plancher 11 avec des plaques d'acier, dont l'épaisseur est comprise entre 4,5 mm et 6 mm, et qui pèsent environ 40 à 50 kg/m2, Un ensemble plat 10-11 formé de tôles d'acier de 4,6 mm d'épaisseur et non lesté en son centre ou à sa périphérie tendrait à flotter à une profondeur voisine à peu près de 3895 mm ou de 43.5 mm en dessous de la surface S, suivant que le liquide est de l'eau ou de l'essence.
L'utilisation d'un lest cen- tral 12, qui est nécessaire pour assurer le drainage central etc..., augmente le poids de base du toit flottant, généralement de 20 à 30 %, et tend à produire la courbe de profil déjà mentionnée; il en résulte que le centre du plancher se trouve immergé à une profondeur supplémentaire de quelques centimètres et que la profondeur moyenne d'immersion du toit est comprise entre 50 mm et 56 mm.
Le rebord vertical 10, qui est généralement renforcé, le mécanisme d'étanchéité M et les pieds périphériques F augmentent le poids des parties périphériques du toito Il en résulte qu'il y a une tendance au renversement de la courbe de profil; autrement dit, cette courbe a tendance, au voisinage du rebord 10, à descendre vers l'extérieur au lieu de descendre vers l'intérieuro Cette tendance, qui est indésirable puisqu'elle s'oppose à des procédés simples de drainage et d'évacuation du gaz, est particulièrement marquée dans les toits R de grandes dimensions.
Le poids supplémentaire dû à la plaque du rebord 10 et à un renforcement nécessaire dépend pour une grande part des dimensions du toit. Dans les toits, dont le diamètre est compris entre 30 et 48 m, le rebord 10 ajoute généralement 18 à 27 kgs par mètre linéaire de la périphérie du toit; plus le toit est grand, plus le rebord nécessaire est évidemment lourd. Le mécanisme d'étanchéité M ajoute environ 37 à 52 kgs par mètre linéaire, le mécanisme nécessaire étant plus lourd quand le réservoir est rivé et plus léger quand le réservoir est soudé.
Les pieds F ajoutent généralement environ 15 kgs par mètre linéaireo Les parties périphériques d'un toit de grandes dimensions ont par conséquent un poids total de 70 à 94 kgs par mètre de la périphérie du toito
On peut supposer que la plus grande partie de ce poids supplémentaire est supporté par la zone renforcée, périphérique et annulaire, d'un toit flottant du type en question, cette zone ayant une largeur variant de 0 m 60 à 1 m 80 suivant le diamètre du toito On peut supposer également que ce poids supplémentaire est supporté presque entièrement par cette zone renforcée à laquelle s9ajoute une zone annulaire attendant directement vers l'intérieur à partir de la zone renforcée et ayant une largeur d'environ 0 m 30.
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Le poids supplémentaire est ainsi réparti sur un anneau d'une largeur de Om.90 à 2 m 10; il constitue une charge dirigée vers le bas dont la valeur est com- prise approximativement entre 4,32 g par cm2 et 7,68 g par cm2; cette charge est plus couramment comprise, comme l'a montré l'expérience, entre 5,28 et 6,72 g par cm2; elle s'ajoute au poids de la portion de plancher en forme d'anneau d'une largeur de 0 m 90 à 2 m 100
Des organes de flottabilité périphériques, constitués par des caissons creux B, sont disposés à la périphérie du plancher pour compenser ce poids supplémentaire de 5,28 à 6,72 g par cm2.
On dispose en réalité une série discontinue de plusieurs organes séparés de flottabilité B ; ces organes sont espacés le long de la périphérie du plancher 11 et en dessous de celui-ci,,avec des espaces libres entre ces organes de manière à permettre l'évacuation du gaz et de la vapeur à la périphérie.
On peut théoriquement réaliser ces caissons B sous l'une quelconque de plusieurs formes différentes. En particulier, on peut leur donner une longueur radiale plus ou moins grande en dessous du toit, pourvu qu'ils s'étendent sur toute la largeur de cet anneau déjà mentionné,largeur comprise entre 0 m 90 et 2 m 10.
Pratiquement, on a constaté que le mieux était de donner à ces caissons une forme plutôt plate et une dimension radiale au moins aussi grande que la largeur de cet anneau, et quelquefois plus grande que cette dernière; on a trouvé aussi qu'il convenait de faire ces caissons assez gros pour qu'ils plissent déplacer, quand ils sont immergés légèrement au delà du bord périphérique du plancher 11, comme on le voit sur le dessin, une quantité de liquide L qui équilibre sensiblement le poids des caissons B eux-mêmes plus le poids supplémentaire périphérique.
Ce n'est qu'exceptionnellement qu'on recommande de réaliser un "ponton" supplémentaire pour déplacer une quantité de liquide équilibrant un poids supplémentaire et temporaire correspondant à l'eau pluviale qui a pu s'accumuler en quantité importante dans les régions centrales du toit par suite de l'insuffisance du dispositif de drainage 13.
Pour remplir cette fonction supplémentaire, il est préférable de prévoir un "ponton" ailleurs que dans la zone périphérique, par exemple de donner à la zone en forme d'anneau occupée par les caissons B une surface égale au tiers ou à la moitié de la surface totale du toit, la proportion de 1 sur 2 étant utilisée dans les toits les plus petits et la proportion de 1 sur 3 dans les toits plus importantso D'autre part, on peut se dispenser dans certains cas de cette protection supplémentaire contre l'eau pluviale.
L'anneau déjà mentionné, qui supporte la charge supplémentaire et dont la largeur est comprise entre 0 m 90 et 2 m 10, ne représente alors qu'1/4 à 1/5 environ de la surface totale du toit, et la surface de l'anneau constitué par les caissons peut être encore un peu plus petiteo
Ces caissons B sont fixés d'une manière rigide sur la face inférieure du plancher 11 et à l'intérieur du rebord 10, qui se prolonge dans ce but un peu en dessous du planchero Ainsi, les caissons B sont formés en partie par les portions extérieures 14 du plancher et par la portion inférieure 15 de la plaque de rebord 10.
Ces caissons sont complétés par des parois intérieures 16 plus ou moins parallèles au rebord 10, par des parois de fond 17 et des parois d'extrémité 18 s'étendant sensiblement dans la direction radiale du toito
Les parois intérieures 16 ou les parois de fond 17 des caissons adjacents B sont reliées entre elles par des plaques d'assemblage inférieures 19, qui se trouvent à une certaine distance en dessous du plancher 11 et qui sont écartées du rebord 10 dans la direction de l'intérieur. Dans le mode de réalisation représenté sur-la figo 2, les plaques d'assemblage 19 relient ef- fectivement les deux séries d'organes 16 ou 17, ces plaques étant fixées aux joints entre ces organeso De cette manière, tous les caissons B sont liés ensemble en un anneau rigide,
et on peut ainsi se dispenser de l'anneau rigide de renforcement que l'on utilisait jusqu'à présent pour la plaque de rebord dans les toits flottants de ce typeo On obtient ainsi du même coup une nouvelle amélioration en ce qui concerne le drainage de l'eau pluviale dans les zones périphériques du toito En même temps, l'évacuation de la vapeur et du gaz de l'espace situé sous le toit reste réalisable, grâce à des fentes ou ou-
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vertures appropriées 20 prévues dans la partie inférieure 15 du rebord 10,di- rectement en dessous du plancher 11 et entre les caissons successifs B.
Dans un certain nombre de cas il est désirable d'installer des caissons supplémentaires au-dessus du plancher 11 et dans la partie périphéri- que du toito Un tel caisson supérieur 21 est représenté sur la figo 4. Il est formé en partie par la plaque de rebord et le plancher, et en partie par une plaque supérieure 22 descendant vers l'intérieur à partir de la plaque 10 avec une pente plus grande que celle des parties extérieures de la courbe de profil du plancherafin de sauvegarder un drainage plus positif des eaux pluviales dans les larges zones extérieures du toito
Un tel caisson supérieur 21 empêche également l'eau de pluie re- cueillie temporairement sur le toit de déplacer d'une manière excessive le centre de gravité du toit sous l'action du vent ou sous une action analogue ;
l'eau de pluie s'amasse alors en effet en totalité dans une zone annulaire re- lativement petite comprise entre le lest central 12 et le caisson supérieur 21.
Un caisson supérieur de ce genre augmente naturellement le poids total du toit sans contribuer à sa flottabilité. Il augmente également la ri- gidité de la partie périphérique du toit et permet ainsi d'utiliser des organes
10, 16, 17 et 19 plus légers et plus économiques..
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