Brevet FR2525265A1 — publié le 19831021

PROCEDE DE CONSTRUCTION D'UN RESERVOIR SPHERIQUE DE GRANDE CAPACITE SUPPORTE PAR UNE JUPE SUR TERRE FERME. L'invention se rapporte à un procédé de construction de réservoirs sphériques de grande capacité, basés sur la terre ferme et supportés par une jupe L'invention a été spécialement développée en liaison avec la nécessité qu'il y a de construire des installations de stockage équipées de réservoirs de stockage sphériques destinés à contenir du gaz liquide et basés à terre. Les réservoirs de stockage basés à terre et destinés aux gaz liquides doivent remplir un certain nombre de condi- tions, en particulier s'ils sont utilisés afin de stocker du gaz naturel liquéfié (GNL) Ils ne doivent présenter que de faibles pertes thermiques, c'est-à-dire que l'isolation doit être épaisse De plus, une bonne protection de l'isola- tion contre l'humidité doit être assurée en raison des grandes différences de température qu'ils doivent subir. Une protection contre des facteurs d'environnement, tels que les variations de température, les tremblements de terre, le vent, les précipitations, etc, doit également être assurée, et les réservoirs de stockage basés à terre doivent également être protégés contre des influences externes telles que des missiles Dans un certain nombre de circonstances, des moyens doivent également être prévus afin de s'assurer que, dans le cas d'une fuite ou d'une rupture du réservoir primaire, tout gaz liquéfié qui s'est échappé sera collecté. Ces exigences définissent en effet le niveau de sécurité et de fiabilité opérationnelle de l'installation. D'autres considérations souhaitables se rapportent aux mesures à prendre afin de réaliser des économies de construc- tion et de fonctionnement, de permettre une construction simple et rapide, etc Récemment, on a insisté sur le besoin de disposer d'un procédé de construction simple, ne nécessi- tant qu'une main-d'oeuvre limitée sur le site d'installation ou d'assemblage Ceci peut être obtenu par la préfabrication. Les réservoirs sphériques et supportés par des jupes de l'état de la technique, réalisés selon la technique dite de Moss-Rosenberg ou technique MRV, peuvent être entièrement préfabriqués dans des ateliers convenables, par exemple dans un chantier naval Les réservoirs sphériques peuvent ensuite être transportés jusqu'au site d'installation sur des barges et transférés à terre à l'aide de rampes. Un avantage particulier lié a l'utilisation de réser- voirs sphériques comme réservoirs de stockage réside dans leur sécurité et leur fiabilité opérationnelles Une très bonne expérience a été obtenue avec de tels réservoirs à partir d'applications maritimes Un avantage particulier est qu'une isolation importante n'est pas nécessaire entre le support du réservoir et le sol, comme cela est le cas lorsqu'on utilise des réservoirs cylindriques érigés, de grande capacité, et à fond plat. Selon l'invention, on propose un procédé de construc- tion d'un réservoir sphérique de grande capacité, basé sur la terre ferme, et supporté par une jupe Dans le cas présent, les termes "réservoirs sphériques de grande capa- cité" signifient réservoirs ayant un diamètre interne qui dépasse normalement les 20 m, et qui est souvent de 25 m ou plus Comme mentionné ci-dessus, de tels réservoirs sphé- riques de grande capacité peuvent être préfabriqués dans un endroit convenable et transportés par mer jusqu'au site d'érection, au voisinage de la côte, et les réservoirs peu- vent être transférés sur la terre d'une manière relativement simple en utilisant des rampes Avec les importantes dimen- sions desréservoirs dont il est question, la hauteur de l'unité et l'encombrement final ou la taille finale de la structure du réservoir sphérique posent un problème pendant le transport Il existe ainsi un besoin de réduire l'encom- brement de l'unité, par exemple de réduire sa résistance au vent, et d'abaisser son centre de gravité pendant le transport De tels réservoirs sphériques de grande capacité peuvent naturellement être préfabriqués en partiesde grandes dimensions en vue d'un assemblage final sur le site d'érection, mais ceci nécessite à terre, une surface supplémentaire pour stocker temporairement les parties, ainsi que l'utilisation de ressources supplémentaires dispo- nibles sur le site d'installation ou d'assemblage En consé- quence, selon l'invention, on propose un procédé de cons- truction par lequel l'avantage de la préfabrication est combiné à l'avantage d'avoir à transporter des unités de plus faible volume Ceci est obtenu en préfabriquant partiel- lement le réservoir sphérique, dans la mesure o la calotte polaire inférieure est réalisée mais non soudée au reste de la coque sphérique, puis en transportant la structure préfabriquée jusqu'au site d'installation dans une configu- ration dans laquelle la calotte polaire inférieure est supportée à l'intérieur du reste de la coque sphérique, en réduisant ainsi la hauteur de l'unité transportée, puis en abaissant ladite calotte polaire en position et en la solidarisant au reste de la coque sur le site d'installa- tion. De préférence, une jupe en béton, qui est réalisée sur le site d'installation, est utilisée comme jupe de support permanente. Pendant le transport la structure préfabriquée est de préférence supportée par une structure de support tempo- raire dans la zone qui ultérieurement deviendra la zone de la jupe Cette structure de support temporaire peut être retirée lorsque la jupe permanente est construite sur le site d'installation, ou la structure temporaire peut devenir une partie de la jupe permanente. Par exemple, une jupe partielle permanente peut être réalisée sur le site d'installation, de manière à former un berceau dans lequel une structure préfabriquée est placée, cette structure de jupe partielle remplissant immédiatement une'partie de la fonction de support pour le réservoir, et le reste de la jupe de support peut ensuite être fabriqué sur le site Selon un exemple préféré de réalisation de l'invention, les réservoirs sphériques destinés à l'instal- lation de stockage envisagée, réalisés selon la technique MRV, sont construits dans un endroit convenable L'anneau équatorial, qui est un élément important dans cette techni- que, est supporté pendant la construction de chaque réser- voir sphérique en quatre points ou zones La calotte polaire inférieure de la sphère n'est pas soudée au reste de la coque, mais est suspendue à l'intérieur du réservoir. La structure qui a été préfabriquée de cette manière est ensuite transférée jusqu'à une barge sur une glissière formée par des rampes, en étant supportée par l'intermé- diaire de l'anneau de jupe, en quatre points ou zones. Sur le site d'installation, une glissière centrale est réalisée entre le quai ou la jetée d'accueil de la barge et la zone d'assemblage ou d'érection finale prévue pour le réservoir La distance entre les deux rampes qui forment la glissière sera déterminée par les conditions que l'on rencontre sur le site sur lequel les réservoirs sont préf a- briqués A angle droit par rapport à la glissière princi- pale, des glissières d'embranchement peuvent mener à chaque site d'érection d'un réservoir Sur le site d'érection, la calotte polaire du fond est ensuite abaissée en position et l'unité est assemblée par soudage. Lorsque le réservoir est préfabriqué, la partie infé- rieure de la tour ou des tours intérieures n'est pas montée en position; les organes sont temporairement stockés à l'intérieur du réservoir et soudés en place après que la calotte polaire inférieure a été correctement positionnée. Conformément à l'invention, il peut être avantageux de réaliser une cuvette sur le site d'érection afin de dégager un volume suffisant pour permettre l'abaissement de la calotte polaire inférieure du réservoir sphérique et sa mise en place Les moyens de support du réservoir aux quatre points ou zones précités sont disposés de telle sorte que la distance entre les deux rampes sur lesquelles ils reposent sera suffisamment grande afin de dégager un espace suffisant pour que la cuvette puisse être placée entre les deux rampes sans qu'il soit nécessaire d'adopter un agencement spécial. Selon une variante, on peut faire l'économie de la construction d'une cuvette Dans ce cas, on doit tout d'abord soulever ou élever la structure préfabriquée sur le site d'érection afin de dégager un volume suffisant pour la calotte polaire inférieure Cependant, dans le cas de réservoirs sphériques de taille particulièrement importante, il est préférable d'utiliser une cuvette Les avantages liés à l'utilisation d'une telle cuvette sont nombreux; par exemple, la hauteur de la construction est plus faible, et une plus faible partie du réservoir est exposée aux con- traintes et aux charges extérieures, ce qui entraîne des coûts notablement plus faibles. Le procédé selon l'invention, qui comprend la préfa- brication suivie du transport de l'unité jusqu'au site d'assemblage, ne nécessite qu'une faible utilisation de moyens ou ressources disponibles sur le site d'assemblage. Le procédé ne requiert aucun espace supplémentaire destiné au stockage temporaire de parties de réservoir. Après que le réservoir a été mis en position, on peut couler la jupe en béton, si une telle jupe est utilisée. Comme mentionné ci-dessus, une partie de la jupe peut déjà avoir été préalablement coulée sur le site d'érection Dans ce cas, l'étape suivante consistera à couler une partie correspondante sur le côté opposé du réservoir, puis à transférer le poids du réservoir sur les deux élégants en béton, puis à retirer les supports temporaires utilisés pour le transport par glissement du réservoir, puis enfin à compléter la jupe Un autre procédé possible consiste à couler toute la jupe de béton d'une seule pièce, par exemple par une coulée en caisson Si ce procédé est utilisé, les organes de support temporaires devront être noyés dans le béton, et donc sacrifiés, éventuellement après que les patins de glissement aient été remplacés par des organes de prolongement et que les réglages en hauteur aient été réalisés Si ce dernier procédé est utilisé, il peut être souhaitable d'augmenter l'épaisseur du béton dans les zones o les organes supports sont noyés à l'intérieur de la jupe- support En raison des importantes charges gravitationnelles, et prenant en compte les charges supplémentaires éventuelles résultant d'un tremblement de terre, la partie métallique de la jupe doit être fixée très solidement au béton A cet effet, la partie métallique de la jupe peut être munie d'organes d'ancrage convenables ayant la forme de parties plates soudées et/ou d'autres organes d'ancrage tels que des parties arrondies qui sont introduites dans des perçages de la partie métallique La Jupe de béton peut être coulée en caissons, éventuellement par gravité, Jusqu'à une hauteur convenable, sans qu'un quelconque réglage soit nécessaire après que le réservoir a été amené dans une position convenable. Dans le cas de la variante de procédé selon laquelle la jupe de béton est coulée en plusieurs parties, plusieurs organes intermédiaires sont utilisés afin de supporter la Jupe métallique, et donc le réservoir sphérique, après que les supports temporaires de glissement aient été retirés Il est alors pratique d'utiliser plusieurs vérins afin de transférer le poids et de réaliser un réglage précis de la hauteur du réservoir Des évidements conve- nables destinés aux vérins sont formés pendant la coulée. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'exemples de réalisation, et en se référant aux dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 représente une structure de réservoir préfabriquée, prête au transport par glissement, à l'aide de supports temporaires, la figure 2 représente le réservoir après qu'il a été transporté sur des patins jusqu'au site d'érection, en position au-dessus d'une cuvette construite dans une excavation sur ce site, la figure 3 représente le réservoir avec sa calotte polaire inférieure fixée en position et avec des parties de la jupe de support préalablement réalisées. la figure 4 représente le réservoir sphérique après achèvement de son installation sur le site d'érection, la figure 5 est une coupe du réservoir érigé de la figure 4 et d'un silo protecteur associé, en béton, à une plus grande échelle, la figure 6 représente un réservoir sphérique complet, installé, et associé à un silo protecteur en béton, vus en coupe et montés sans utilisation d'une cuvette, la figure 7 montre en élévation verticale un support temporaire du type utilisé sur les figures 1, 2 et 3 - la figure 8 représente le support de la figure 7 en vue de côté, la figure 9 représente une coupe schématique le long de la ligne IX-IX de la figure 8, la figure 10 est une vue en plan schématique représen- tant les supports temporaires et leurs emplacements, la figure 11 est un diagramme d'un site d'installation, représentant les voies à glissières et les sites d'érection pour les réservoirs sphériques, la figure 12 est une vue en coupe d'une partie de la jupe en béton pendant la coulée en caisson, et représente une manière possible d'ancrer la partie métallique de la jupe dans le béton, et la figure 13 représente une autre méthode de coulée, utilisant des organes intermédiaires entre une partie préa- lablement coulée de la jupe de béton et la jupe métallique, à l'état d'avancement des travaux dans lequel on est prêt à achever la coulée du reste de la jupe. La figure 1 représente un réservoir sphérique de grande capacité, partiellement fabriqué, prêt à être transporté. Le réservoir sphérique n'est pas complètement fabriqué Sa calotte polaire du fond a été fabriquée, mais au lieu d'être fixée en position, la calotte polaire inférieure a été placée à l'intérieur du reste de la coque, c'est-à-dire de la partie supérieure du réservoir sphérique 2 La calotte polaire 1 du fond est suspendue à l'intérieur de la partie supérieure du réservoir sphérique 2 à l'aide de moyens convenables qui sont simplement représentés par les traits interrompus 3 et 4 sur la figure 1 Le réservoir sphérique est construit selon la technique familière dite MRV, et présente ainsi un anneau équatorial 5 qui constitue une partie de la coque sphérique. Une courte jupe métallique 6 fait saillie vers le bas à partir de l'anneau équatorial Le réservoir sphérique est temporaire- ment supporté par des supports 7,8 qui s'étendent vers le bas depuis le bord inférieur de la jupe métallique 6, jusqu'à des patins de glissement 9,10 qui reposent sur une rampe 11 Sur la figure 1, on ne voit que deux supports 7 et 8 d'un côté du réservoir sphérique Deux supports correspondants existent sur le côté caché du réservoir sphérique, ainsi qu'une rampe asso- ciée qui, avec la rampe 11, constitue une glissière A ce propos, on se reportera à la figure 10, sur laquelle la seconde rampe est désignée par la référence 12. Le dôme 13 du réservoir sphérique est monté sur le réservoir, mais la tour intérieure conventionnelle n'est pas montée Les pièces de la tour sont également stockées temporai- rement à l'intérieur du réservoir, mais elles ne peuvent pas être vues sur les dessins Les organes de la tour sont soudés en position sur le site d'érection. La structure préfabriquée représentée sur la figure 1 est déplacée sur des rampes 11 et 12 jusqu'à une barge, par exemple, et est transportée par mer Jusqu'au site de montage destiné à l'installation de stockage, o la structure du réser- voir est transportée sur des rampes jusqu'à terre et ensuite jusqu'au site d'érection Sur la figure 2, la structure préfa- briquée est représentée à son arrivée sur le site d'érection, o, dans ce cas, une jupe partielle 14 en béton a été préala- blement érigée, cette jupe partielle formant un berceau dans lequel la structure est guidée Une cuvette 15 a également été construite dans une excavation du site d'érection Au sommet de l'élément 14 de la jupe de béton, on a désigné en 16 des vérins qui sont utilisés pour transférer la charge à l'élément 14 de la jupe de béton, les vérins prenant appui contre la jupe métallique 6 La structure préfabriquée-peut être réglée, c'est-à-dire mise à niveau, à l'aide des vérins. Un élément de jupe correspondant, en béton, est ensuite coulé sur le côté opposé, et le poids du réservoir est trans- féré aux deux él&ments de béton Ceci est représenté sur la figure 3, sur laquelle l'élément de jupe de béton correspondant est désigné par la référence 17 Dans ce cas également, des vérins au sommet de la jupe de béton peuvent être avantageuse- ment utilisés pour une mise à niveau finale, mais la mise à niveau peut également être assurée par d'autres moyens conve- nables La figure 3 représente également un él&oent de jupe en béton 18 qui peut être coulé entre lessupports temporaires 7 et 8 Sur la figure 3, la calotte polaire du fond a été abaissée et mise en position puis fixée à la coque. Les supports temporaires 7 et 8 sont retirés et la jupe de béton est coulée, et le réservoir sphérique monté et achevé se présente comme il est représenté sur la figure 4, sur laquelle la jupe de béton achevée est désignée par la réfé- rence 19 Comme représenté, la jupe métallique 6 est partiel- lement noyée dans la jupe de béton 19. L'encastrement et l'ancrage de la jupe métallique 6 dans la jupe de béton sont des éléments importants En raison des importantes charges gravitationnelles, éventuellement augmen- tées par les tremblements de terre, la fixation de la partie métallique de la jupe au béton doit être très sûre La figure 12 montre, en coupe, comment ceci peut être obtenu par une coulée en caisson de la jupe de béton 19 Comme on peut le constater sur la figure, la jupe métallique 6 est munie d'organes d'ancrage 20, 21, 22 qui se présentent dans ce cas sous la forme de parties plates soudées à la jupe. En partant d'une partie préalablement coulée de la jupe, on peut procéder comme cela est représenté sur la figure 13, sur laquelle des organes intermédiaires 23 sont placés sur le sommet de la jupe de béton 14 afin de supporter la jupe 6. Dans ce cas également, des parties plates 24, 25 ont été soudées à la jupe métallique; de plus, la figure montre comment des parties arrondies 26 peuvent être utilisées pour l'ancrage en étant introduites dans des trous ou perçages de la jupe métallique Le reste de la jupe de béton peut ensuite être coulé en caisson par gravité jusqu'à la hauteur désirée 27. Un exemple typique de réalisation de l'un des supports temporaires 7,8 est représenté sur les figures 7,8 et 9. L'emplacement particulier des supports dans la zone de la jupe du réservoir est représenté sur la figure 10. Les structures de support temporaires peuvent naturelle- ment être réalisées de nombreuses manières différentes, et le mode de réalisation représenté sur les figures 7,8 et 9 est destiné uniquement à servir d'exemple Comme représenté sur ces figures, le support 7 est constitué de trois piliers ver- ticaux qui s'étendent vers le bas jusqu'à un pied commun, au niveau du fond, et ils sont appliqués contre le réservoir sphérique à l'aide de deux contre-fiches en diagonale. La figure 10 représente la cuvette 15 construite dans une excavation du site d'érection, et le cercle extérieur indi- qué en traits interrompus représente la jupe du réservoir sphérique On peut constater que les supports temporaires 7,8 sont placés dans la zone de la jupe dans des positions rela- tives les uns par rapport aux autres qui sont telles que la glissière 11, 12 passera sur les deux côtés de la cuvette 15, de sorte qu'aucune mesure particulière ne doive être prise afin de placer la structure préfabriquée en position au-dessus de la cuvette 15. Les traits mixtes 28,29 indiquent un éventuel chemin de glissement disposé transversalement par rapport à la glis- sière constituée par les rampes 11 et 12. Dans la vue en plan d'une installation basée à terre et équipée de réservoirs sphériques, représentée sur la figure 11, l'agencement des glissières est tel que les voies de glissement à faible écartement 28,29 mènent d'une barge 30 reçue à quai 31 jusque sur la terre, sur le site d'installa- tion. Des voies d'embranchement mènent jusqu'à chaque site d'érection prévu pour un réservoir, la voie à grand écartement étant représentée par les rampes 11 et 12 sur la figure 10. Les cercles représentés sur la figure il représentent les sites d'érection et les réservoirs sphériques érigés. Un réservoir sphérique érigé et achevé, associé à son silo protecteur, est représenté sur la figure 5 Ce réservoir 11. est du type représenté sur la figure 4, et les références utilisées sont les mêmes que celles des figures 1 à 4 Sur la coupe de la partie de gauche de la figure 5, la tour intérieure 32 est représentée installée en position Comme mentionné ci-dessus, le réservoir sphérique est entouré par un silo protecteur en béton, désigné en 33 Le silo en béton est coulé après que le réservoir sphérique a été installé en position sur le site d'érection. Comme mentionné ci-dessus, le réservoir sphérique peut éventuellement être érigé sans que l'on utilise une cuvette, et ceci est représenté sur la figure 6 Les éléments princi- paux sont les mêmes que ceux de la figure 5, et les organes que l'on voit sur la figure 6 n'ont pas besoin en conséquence d'être davantage décrits Avant que la calotte polaire du fond ne soit mise en place, après que le réservoir a atteint le site d'érection, la structure préfabriquée doit naturellement être élevée ou soulevée afin de dégager un volume suffisant pour la calotte polaire du fond sous la partie supérieure du réservoir sphérique Le mode de réalisation représenté sur la figure 6 convient davantage aux réservoirs sphériques qui n'ont pas de dimensions trop importantes, par exemple des réservoirs sphériques ayant un diamètre de 20 m A titre de comparaison, le réservoir sphérique représenté sur la figure peut avoir un diamètre d'environ 40 m. Bien entendu, diverses modifications peuvent être appor- tées par l'homme de l'art aux dispositifs et procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemplesnon limi- tatifs sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Procédé de construction d'un réservoir sphérique de grande capacité, basé sur la terre ferme, et supporté par une jupe, caractérisé en ce que le réservoir sphérique ( 2) est par- tiellement fabriqué, en ce que sa calotte polaire ( 1) du fond est fabriquée mais non soudée au reste de la coque sphérique ( 2), puis que ladite structure préfabriquée est transportée jusqu'au site d'érection dans une configuration dans laquelle la calotte polaire ( 1) du fond est suspendue à l'intérieur du reste de la coque sphérique ( 2), de manière à réduire la hau- teur de l'unité pendant le transport, et enfin que la calotte polaire ( 1) du fond est abaissée en position et fixée au reste de la coque du réservoir ( 2) sur le site d'érection. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on réalise, avant que la structure préfabriquée ne soit amenée en position sur le site d'érection, une cuvette ( 15) dans le sol, afin de dégager un volume suffisant pour l'abais- sement de la calotte polaire ( 1) du fond du réservoir sphérique ( 2). 3 Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, carac- térisé en ce que la structure préfabriquée ( 1,2) est supportée, durant le transport, par une construction de support tempo- raire ( 6,7,8,9,10) dans la zone qui ultérieurement deviendra la zone de la jupe. 4 Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'entre les organes supports ( 7,8) de la construction de sup- port temporaire, une jupe partielle ( 18) est construite sur le site d'érection, laquelle jupe partielle remplit la fonction de support, et en ce que la construction de support est ultérieurement enlevée. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la construction de support temporaire ( 6,7,8,9,10) cons- titue une partie de la jupe permanente ( 19) qui est construite sur le site d'érection. 6 Procédé selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisé en ce qu'une jupe partielle ( 14) est préparée avant que la structure préfabriquée ne soit mise en position sur le site d'érection. 7 Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, carac- térisé en ce qu'une glissière ( 28,29) destinée au transport par glissement du ou des réservoirs ( 2) est réalisée sur le site d'érection, en ce que des glissières supplémentaires ( 11, 12), menant à chaque site d'érection, sont disposées perpendi- culairement à ladite première glissière ( 28,29) de telle sorte que dans le cas o l'on utilise une cuvette ( 15) sur le site d'érection, la distance entre les rampes parallèles ( 11,12) qui constituent une glissière est suffisamment importante afin qu'un volume suffisant soit dégagé pour que la cuvette ( 15) soit située entre lesrampes parallèles sans qu'aucune mesure particulière ne soit nécessaire. 8 Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, carac- térisé en ce que, sur le site d'érection, une jupe de béton ( 19) est de préférence coulée en utilisant des caissons, et en ce qu'une jupe métallique plus courte ( 6) qui est fixée au réservoir ( 2) est encastrée à l'intérieur du béton, des organes d'ancrage convenables ( 20,21,22,24, 25) étant réalisés sous la forme de parties plates soudées à la jupe métallique ( 6), ou d'autres organes d'ancrage convenables tels que des parties arrondies ( 26) qui sont introduites dans des trous ou perçages de la jupe métallique ( 6). 9 Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, selon lequel une jupe de béton ( 19) est coulée en plusieurs parties sur le site d'érection, caractérisé en ce que plusieurs organes intermédiaires ( 23) sont utilisés afin de supporter une jupe métallique ( 6) faisant saillie vers le bas à partir du réservoir sphérique ( 2) après le retrait des supports tem- poraires ( 7,8) prévus pour les rampes ( 11,12) plusieurs vérins ( 16) étant avantageusement utilisés pour transférer le poids et pour réaliser un réglage précis de la hauteur du réservoir ( 2), et en ce qu'un volume supplémentaire de béton est coulé jusqu'à un niveau ( 27) souhaité, afin d'ancrer la jupe métal- lique ( 6) dans le béton.