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La présente invention est relative aux réservoirs de grandes dimensions, du genre de ceux qui sont utilisés pour contenir des liquides, des grains ou autres matières, et con- cerne plus particulièrement un réservoir métallique comportant un toit du type suspendu t réalisé en vue d'un bon écoulement de l'eau et pour résister d'une manière satisfaisante aux
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charges d'eau dans le cas où une ou plusieurs voies d'évacua- tion d'eau sont obstruées, soit en conservant une charge d'eau en équilibre,soit en conservant une charge d'eau déséquilibrée localé admissible.
Dans des réservoirs métalliques de stockage de 20 à 45 mètres de diamètre environ et au-dessus, les problèmes posés par l'écoulement convenable des eaux de pluie et le réglage correct des charges créés par ces eaux sont difficiles à résoudre,, en particulier avec des toits de réservoir du type suspendu dans lesquels l'ensemble du poids de la charge du toit et de la charge d'eau est porté par un support central et une paroi latérale extérieure de réservoir.
La présente in- vention concerne principalement une structure pour l'écoule- ment des eaux et pour la commande en vue de résister à des char- ges d'eau sur de tels toits suspendus et fournit une manière économique d'éviter des charges déséquilibrées importantes dé- passant la résistance du réservoir métallique ou de ses fonda- tions, ainsi que la quantité d'eau qu'il est susceptible de maintenir.
En conséquence, la présente invention se propose de fournir : - des réservoirs métalliques de stockage comportant un toit suspendu qui, par construction, a des caractéristiques de sécurité dans la limite des charges d'eau qui'peuvent lui être imposées, - une structure de réservoir du genre ci-dessus, dans laquelle l'on recueille l'eau dans des zones d'écoulement en un certain nombre de nappes d'eau situées de manière à faire contre-poids à la charge de nappes d'eau diamétralement oppo- sées, ainsi qu'une zone pour une nappe vide à titre d'écoule- ment de secours pour le trop-plein à partir d'une nappe adja- cente,
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- des toits suspendus du genre ci-dessus, dans lesquels la structure conçue pour la commande de la charge d'eau dimi- nue l'ensemble du coût du réservoir.
D'autres avantages de l'invention apparaitront au cours de la description suivante d'une forme de réalisation préfé- rée, qui se réfère au dessin annexé, dans lequel : - la fig. 1 est une coupe verticale suivant la ligne
1-1 sur la fig. 2, comportant une coupe transversale à travers le caniveau collecteur d'eau sur chaque côté du réservoir et u- ne partie d'une coupe centrale le long d'une ligne circulaire adjacente du fond du caniveau, - la fig. 2, une vue en plan du réservoir, - la fig. 3, une coupe verticale passant par le centre du réservoiri montrant le support central en élévation, - la fig. 4, une vue en élévation latérale d'une varian- te de l'invention, certaines parties étant représentées en pointillé, - la fig. 5, une vue en plan du réservoir représenté sur la fig. 4.
Sur ces figures, le réservoir comporte une paroi latéra- le cylindrique 10 avec un bord supérieur 13 d'une configuration spéciale, sur laquelle on reviendra ci-dessous, et un support central vertical ou tour 11 au centre du dit réservoir, la hau- teur de ce support étant supérieure à celle de la paroi laté- rale 10. Le toit du réservoir est construit avec des tôles de couverture métalliques courantes, assemblées ou soudées entre elles de manière à constituer une cloison circulaire com- + supérieur prenant une partie périphérique extérieure annulaire 12 incli- née'vérs l'intérieur et vers le bas à partir du bord 13 de la pardi''latérale 10 du réservoir, et une partie centrale 14 d'un
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profil légèrement cintré, incliné vers le bas et vers l'ex- térieur à partir du support central 11.
Les deux parties de toit,12 et 14, se raccordent pour constituer un caniveau collecteur d'eau 16 de forme annulaire en plan et ayant un profil en V en section transversale. Un caniveau collecteur d'eau continu est ainsi constitué à la jonc. tion des deux parties de toit 12 et 14, s'étendant suivant un cercle autour du toit. La. partie périphérique ou partie exté- rieure 12 représente habituellement de trente à cinquante pour cent de la surface totale de la face supérieure du toit.
Suivant une forme de la présente invention, le bord supé- rieur 13 de la paroi latérale 10 du réservoir comporte un cer- tain nombre de points hauts opposés 17 et de points bas opposé' 18, deux points hauts et deux points bas alternant entre eux dans la forme de réalisation représentée, de sorte que la pente' de la paroi latérale s'abaisse pendant un quart de cercle à pari tir de chaque point 17 vers le point bas adjacent 18. Les tales du toit constituent une cloison de toit suspendue à partir du bord supérieur 13 de la paroi latérale 10.
Cette cloisonnes! inclinée d'une manière correspondante et comporte des points hauts et des points bas correspondants qui coïncident avec les points hauts et les points bas respectivement du bord supérieur 13 de la paroi latérale 10. le caniveau d'écoulement de profil en V oucaniveau collecteur d'eau 16 comporte également des points hauts 21 et des points bas 22 adjacents aux points hauts et bas du bord supérieur 13 de la paroi latérale du réservoir, et en correspondance avec eux.
Un dispositif d'évacuation ou de sortie, sous la forme d'un tuyau 23 est prévu à partir de chacun des points bas 22 .du caniveau, de sorte que chacune des deux zones ou. napper collectrices d'eau, constituées par le profil du toit, compor-
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te une sortie pour l'écoulement. Sur la fig. 2, le profil appro- ximativement en croissant des nappes d'eau 24 et 25 à leur maximum est indiqué pour chacune des deux parties basses du toit. On voit que l'eau de la moitié de la partie droite du toit s'écoule dans la nappe droite 24, et que celle de la moitié de la partie gauche de la cloison du toit s'écatie dans la nappe gauche 25.
Il y a lieu de noter que les points hauts 21 du caniveau décalés vers le bas par rapport aux points hauts voisins 17 du bord supérieur 13 de la paroi latérale servent aussi à écouler le trop-plein d'une nappe dans l'autre, ce qui se produirait par exemple si le tuyau d'écoulement 23 de la nappe 24 se bouche ou cesse à peu près de fonctionner de manière qu'il ne suffise pas à l'écoulement total, l'autre nappe 25 se vidant complètement en raison de son tuyau d'é- coulement 23 continuant à débiter.
Il y a aussi lieu de noter que les points bas 18 de la paroi latérale 10 du réservoir servent de trop-plein de secours au cas où les deux tuyaux sont bouchés et où le toit a reçu sa charge d'eau maximum permise en raison de la présente construc- tion du toit et de la commande de l'écoulement. La quantité d'eau maximum qui peut être portée par la cloison de toit est indiqué1par la référence 26 sur la fig. 2.
Il résulte de la description ci-dessus de la structure de commande d'écoulement prévue dans la réalisation du toit sui vant la présente invention que, si les deux tuyaux sont bouchés l'eau se rassemble également dans les deux nappes d'eau 24,25 et la charge d'eau sur le toit est en équilibre, la structure de toit étant conçue pour supporter cette charge d'eau maximum.
Si un tuyau 23 est bouché l'autre étant libre, la nappe d'eau formée sur un côté du toit s'écoule par dessus les points hauts 21 du caniveau collecteur d'eau dans l'autre nappe
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d'eau et se vide par le tuyau d'écoulement 23 non bouché, de sorte qu'une charge non équilibrée existe sur le toit mais sa grandeur est contrôlée pour être inférieure à la charge non équilibrée permise par la structure, la présence d'une nappe d'eau 24 ou 25 étant sensiblement inférieure à la charge totale -- imposée sur le toit et son support par la nappe d'eau 26.
L'existence de multiples points hauts et bas autour du bord supérieur de la paroi du réservoir et de points hauts et bas correspondants du caniveau collecteur d'eau, du fait du profil ondulé et sinueux du bord 13 de la paroi latérale du réservoir et du caniveau collecteur d'eau 27, réduit la quantité d'acier nécessaire pour la construction d'un réser- voir du type comportant un prolongement de l'enveloppe. Puisque le niveau du liquide dans le réservoir est toujôurs maintenu au-dessous du caniveau collecteur 27, on peut obtenir une mesu- re exacte de la quantité de liquide qui y est contenu.
De même, grâce à cette construction, l'écoulement principal et l'écou- lement de secours prévus ordinairement dans un réservoir de -stockage de ce genre sont respectivement placés comme l'indique la référence 23 sur les figures, de manière qu'aucune augmenta-' tion du nombre des tuyaux d'écoulement n'est nécessaire au cas où la construction avec deux points hauts et deux points bas est utilisée. Si pour quelque raison de la construction du ré- servoir le poids total d'une nappe d'eau 24 ou 25 doit être li- mité au-dessous de celui de la forme de réalisation représen- tée, des points hauts et des points bas supplémentaires peuvent alors être prévus pour limiter d'une manière correspondante la quantité totale d'eau qui doit être rassemblée dans une nappe individuelle.
Dans la formé de l'invention représentée sur les fig. 4 et 5, un point haut et un point bas seulement sont prévus pour
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la paroi latéral? et la cloison de toit. La paroi laterale 31 du toit est circulaire; la référence 33 désigne le fond du ré- servoir et la référence 34 désigne, dans son ensemble, un support de toit vertical ou tour au contre du réservoir: dont la hauteur est supérieure à celle de la paroi latérale 31 du réservoir. Le toit du réservoir est construit en tôles de couverture métalliques courantes, comme on l'a décrit en se ré- férant aux fig. 1 à 3.
La cloison circulaire comprend une par- tie périphérique annulaire B, qui s'incline vers l'intérieur et vers le bas à partir du bord supérieur A de la para. latérale du réservoir, et une partie centrale 0 dont le profil et le contour, légèrement cintrés, s'inclinent vers le bas et vers l'extérieur à partir du support central 34 de toit, les deux dites parties de toit B et C se raccordant l'une sur l'autre de façon à constituer un caniveau collecteur d'eau E de forme annulaire, dont la section transversale est sensiblement en V, qui s'étend sur une circonférence autour du toit à quelque dis- tance vers l'intérieur à partir de la paroi latérale 31 du ré- servoir.
En général, la partie périphérique B constitue de 30 à
50 % de l'aire totale de la face supérieure du toit' et un ou plusieurs collecteurs de sortie D sont prévus pour évacuer l'eau qui s'écoule dans le caniveau E à partir des surfaces B et C du toit.
Si le toit est fabriqué ou édifié comme un bloc complet sur le fond du réservoir, comme on l'indique en lignes pointillées sur la fig. 4 par les références B', C' et E', les tôles de toit seront fixées en permanence et d'une manière ri- gide sur les éléments de forme annulaire H' et K' de la car- casse, à la périphérie et au centre du toit, qui maintiennent la forme du toit pendant qu'on le hisse jusqu'à sa position dé- 'finitive, et qui sont utilisés en liaison avec une collerette
35 montée sur la paroi latérale du réservoir et un élément
35a sur le support central de toit pour fixer d'une manière
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rigide le toit sur la dite paroi latérale et sur le dit support central de toit.
Il y a lieu de noter, en se référant à la fig. 4, que la paroi latérale 31 du réservoir est construite de manière qu'en partant d'un point, le bord supérieur A de la dite paroi est incliné vers le haut des deux côtés vers l'extrémité oppo- sée du diamètre à partir de laquelle on est parti.
En d'autres termes, au lieu de mettre de niveau le bord supérieur de la paroi latérale du réservoir ou à la même hauteur au-dessus du sol, tout autour de la circonférence formée par la dite parpi, la partie sud (partie gauche de la fig. 4) de la dite paroi est considérablement moins haute que la partie nord (partie gau- ch,de la fig. 4) de la dite paroi, de manière que le bord supérieur A de la paroi présente une inclinaison vers le haut des deux côtés, à partir de la partie sud vers la partie nord;
autrement dit,.dans les deux sens à partir d'un point bas vers' un point haut adjacent .En fixant le toit sur la paroi laté- rale du réservoir, le toit en bloc se déverse et penche vers le bas suivant un plan incliné sur l'horizontale, pour que le toit ait une forme adaptée à la pente du bord supérieur A de. la paroi'latérale du réservoir sur laquelle il est fixé d'une manière permanente et rigide. Par suite, le caniveau collec- teur d'eau E est oblique par rapport à l'horizontale, et si le tuyau d'évacuation ou sortie D est placé au point le plus bas du dit caniveau, l'évacuation efficace de l'eau du dit cani- veau est assurée du fait que toutes les parties de sa surface sont inclinées'vers le bas sous une pente constante vers la sortie D du caniveau.
De même, l'écoulement efficace de l'eau ' sur les parties B et C du toit et dans le caniveau E est assuré du fait que toutes les lignes radiales de ces parties B et C du toit sont inclinées vers le bas sur le caniveau E, sous des pentes variées..
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Pour un toit construit comme décrit ici, Il est mpos- sible qu'une lappe d'eau d'une suface et d'une profondeur relativement grandes se forme et se maintienne sur le toit au cas où le moyen d'écoulement du caniveau collecteur d'eau E ne fonctionne pas convenablement, ou au cas ou une charge d'eau de pluie anormale est appliquée subitement sur le toit.
Ceci résulte du fait que les deux surfaces d'écoulement B et C du toit s'évacuent dans un caniveau collecteur d'eau E qui s'écoule de lui-même et qui est muni d'une ou plusieurs sorties placées suffisamment près du bord périphérique du toit pour assurer qu'une nappe d'eau qui commence à se constituer sur le toit déborde et se vide par le bord du toit avant qu'elle devienne suffisamment grande pour exercer une charge dangereu- se sur le toit. Sur les fig. 4 et 5, la référence 37 désigne une nappe d'eau qui s'est constituée sur le toit: et la réfé- rence F désigne le contour de la dite nappe.
En .se référant à la fig. 4, on voit que la profondeur de la dite nappe est relativement faible et qu'elle diminue progressivement à partir de son centre vers ses bords, et, en se référant à la fig.5, on voit que sa forme générale est celé d'un croissant dont la partie la plus large est située si près du bord péri- phérique du toit qu'elle débordera ou commencera à se répandre sur le bord périphérique du toit avant que son importance ne de-' vienne'suffisante pour créer une charge dangereuse ou anormale que le toit ne puisse pas supporter en sécurité.
On verra que la construction de toit suivant l'invention, dans les deux réalisations, limite la quantité d'eau qui peut normalement être recueillie sur le toit, avant qu'elle ne dé- borde, à une partie,comparativement faible de la quantité qui s'accumule normalement sur de tels toits, dans le cas d'une chute de pluie soudaine et anormale ou d'un fonctionnement imparfait du dispositif d'évacuation auquel on se fie pour
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,évacuer l'eau du toit.
Ceci constitue une caractéristique hautement désirable d'un toit de réservoir fixe, parce qu'elle réduit le coût du toit en évitant la nécessité de construire les moyens de support du toit permettant de supporter une char. ge dépassant largement la charge envisagée ou toute charge qui peut vraisemblablement être appliquée sur le toit quand il est en service. Pour le toit suivant l'invention, il est possible de déterminer exactement à l'avance la charge que les moyens de support du toit auront à supporter, étant donné que la surface et la profondeur d'une nappe d'eau qui peut normalement se constituer sur le toit peut être facilement calculée.
En plus des particularités et caractéristiques désira- bles, précisées ci-dessus, le réservoir suivant l'invention présente l'avantage supplémentaire d'être construit de telle manière qu'il peut être jaugé exactenent même quand le liquide dans le réservoir est à son niveau maximum prévu.
Ce résultat hautement désirable est obtenu en munissant la paroi latérale 31 du réservoir sur la fig. 4 et la paroi latérale 10 du réser- voir sur la fig. 1 d'une partie rapportée ou prolongement G sur leurs bords supérieurs, comme le représente la fig. 4, qui maintient le toit dans une position telle que, lorsque le réser. voir est rempli jusqu'à son niveau prévu, désigné par la réfé- rence 36 sur la fig. 4, la partie marginale intérieure de la partie B du toit et la partie marginale extérieure de la partie centrale C du toit qui coopèrent l'une avec l'autre pour cons- tituer le caniveau collecteur d'eau E, ne plongeront pas dans le liquide du réservoir ni ne viendront à son contact.
Par suite, le réservoir.peut être exactement jaugé, même quand il contient la quantité maximum de liquide prévue, car, du fait qu'il n'y a aucune partie du toit qui touche le liquide on dé- place une quantité quelconque du liquide, il n'est pas néces-
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saire, en procédant au jaugeage, de prévoir une tolérance
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Pour per- mettre une meilleure compréhension de cette particularité de l'invention, on a représenté sur la fig. 4 une ligne ho- rizontale 32 (celle-ci étant omise sur la fig. 1 pour des raisons de simplification) destinée à représenter le bord supé- . rieur de l'anneau supérieur le plus élevé d'une paroi de réser- voir dont la hauteur prévue est normale.
Cela consiste à augmenter la hauteur de la paroi latérale du réservoir d'une quantité (représentée par deux flèches et la référence G) suffisante pour donner une pente vers le bas une inclinaison de 12 à 14 secondes à la partie périphérique B du toit au point bas du bord supérieur de la paroi latérale du réservoir, et maintenir ainsi la dite partie à un niveau plus élevé que le niveau maximum 6 prévu pour le liquideAucun liquide ne presse jamais contre la partie rapportée ou prolongement G à la partie supérieure de la paroi latérale du réservoir et, par conséquent, la dite partie rapportée n'a pas à être cons- truite en tenant compte d'une poussée hydrostatique quelconque résultant de la montée du liquide dans l'espace limité ou défini par le prolongement G de la paroi latérale du réservoir.