Brevet FR2530713A1 — publié le 19840127

La présente invention concerne un réservoir destiné à contenir des fluides très chauds,et comportant une pa- roi constituée d'au moins deux zones extérieures en bé- ton, entre lesquelles est disposée au moins une -zone in- térieure;au moins la zone extérieure située du côté de la face externe du réservoir est constituée de béton potteur à texture dense,et la zone extérieure située du côté de la face interne du réservoir comporte un revête- ment étanche, au moins l'une des zones intérieures est pourvue de cavités et présente une raideur plus faible que celle de la zone extérieure en béton porteur,et au moins la zone extérieure située du côté de la face ex- terne du réservoir comporte une armature destinée à en- caisser les efforts généraux et/ou à répartir les fissures. Il faut donner une bonne isolation aux réservoirs prévus pour recevoir des matières dont la température est très différente de la température extérieure et dans lesquels il s'agit de maintenir autant que possible cet- te différence de température L'isolation prévue à cet effet tend à empêcher le passage de la chaleur à travers la paroi du réservoir, ou du moins à réduire ce passage autant que possible La face interne de la paroi du ré- servoir se trouve en contact direct avec la matière con- tenue dans le réservoir et subit ainsi un effet d'usure; ou bien pour les réservoirs destinés à contenir des gaz ou des liquides,cette face interne porte un revêtement d'étanchéité, qui constitue une couche résistante et con- tinue C'est pourquoi on a jusqu'à présent disposé cons- tamment cette isolation thermique sur la face externe de la paroi des réservoirs, ce qui impose un revêtement de protection complémentaire,ou une enveloppe à l'épreuve des effets agressifs d'ordre mécanique qui pourraient endommager l'isolation thermique La réalisation des ré- servoirs de ce genre est donc très laborieuse et onéreu- se Autre inconvénient de ce genre de réservoirs, leur paroi subit directement les différences de température de la matière contenue dans le réservoir, ce qui entraine pour cette paroi des effets incessants de différence de di- latationentrainant des contraintes indésirables dans la paroi. On connait déjà un réservoir du genre indiqué ci- dessus, constitué d'un réservoir interne et d'un ré- servoir externe en béton armé, qui sont séparés l'un de l'autre par une couche 'd'isolation thermique, à ba- se de scories de hauts-fourneaux ou à base d'une ma- tière analogue, et qui sont reliés l'un à l'autre de manière monolithique par leurs bords supérieurs (bre- vet AT-A-112 490) Dans ce réservoir connu, c'est la paroi disposée du côté de la face interné qui doit en- caisser en totalité les effets de pression interne en jeu dans le réservoir, ainsi que les contraintes résul- tant des différences de température Par contre, c'est le réservoir extérieur, au bord supérieur duquel est suspendu le réservoir interieur, qui doit supporter en totalité le poids propre de ce réservoir intérieur, plus le poids du liquide très chaud qui s'y trouve con- tenu De ce fait, le réservoir extérieur subit des efforts défavorables, et doit être pourvu d'une arma- ture largement dimensionnée. Le but de l'invention est d'éviter les inconvénients que l'on vient d'exposer, pour réaliser un réservoir destiné à recevoir des fluides très chauds, dont la construction soit relativement économique, même pour un ouvrage de très grandes dimensions. Selon l'invention, le réservoir du genre défini plus haut est caractérisé en ce que les deux zones exté- rieures de la paroi sont reliées l'une à l'autre par des éléments qui encaissent les efforts de compression, de traction et de glissements relatif des deux zones. Il est ainsi possible de réaliser la zone extérieu- re de la paroi située du côté de la face interne du réservoir, sans faire participer cette zone extérieure aux efforts généraux, au même titre qu'un élément porteur de l'ouvrage, ce qui permet de lui donner une faible épaisseur, car elle transmet alors à la zone extérieure porteuse- les efforts de pression interne qu'elle subit de la part du fluide contenu dans le ré- servoir, en faisant passer ces efforts à travers la zone intérieure Et il est possible de donner à la zone extérieure porteuse des dimensions favorables, car elle encaisse essentiellement des efforts de trac- tion en mode annulaire, sans avoir à subit aucune sor- te de contrainte résultant des variations de tempéra- ture La zone intérieure joue un rôle d'4 iolation ther- mique, et permet aussi grâce à une configuration ap- propriée, d'assurer la détente de la vapeur à l'inté- rieur de la paroi du réservoir -En outre, du fait de l'isolation thermique, il se produit dans la paroi du réservoir des contraintes résultant des variations de température du contenu du réservoir. Le dispositif d'étanchéité du réservoir peut être réalisé en matière synthétique ou en caoutchouc, et la face interne du réservoir présente à cet effet, le substrat nécessaire sur toute sa surface Comme la zone extérieure située du côté de la face interne du réservoir est séparée, par la zone intérieure, de -l'autre zone extérieure située du côté de la paroi externe du réservoir, et ne se trouve reliée à celle- ci entre-les parties présentant des cavités que par des petits barreaux de faible raideur, il peut se produire des fissures dans la zone située du côté de la face interne du réservoir, et qui ne fait pas par- tie des éléments porteurs de la paroi du réservoir. Pour réaliser une armature propre à répartir les fissures dans la'zone extérieure située du côté de la face interne du réservoir, il suffit en général de -prévoir une armature lâche disposée en réseau L'ar- mature porteuse de la zone extérieure située du côté de la face externe du réservoir peut aussi être une armature lâche, mais il est préférable de prévoir à 4- cet endroit une armature précontrainte L'effet de pré- contrainte peut être introduit après coup; pour des ré- servoirs cylindriques, il est également possible de réa- liser l'armature porteuse par enroulement sous précon- trainte. Comme les zones extérieures sont reliées l'une à 1 ' autre par des éléments qui passent à travers-la zone in- térieure et qui encaissent les efforts de compression, de traction, et de glissement relatif des 4 eux zones extérieures, on peut transmettre grâce à ces éléments de liaison les réactions relatives des zones extérieu- res, lorsque le réservoir est soumis à des effets de pression interne et lorsqu'il se trouve en température stable ou variable Il est indiqué à cet égard,d'assu- rer une liaison monolithique entre les zones extérieu- res, au moyen de barreaux de béton qui traversent la zone intérieure. La zone intérieure peut être constituée au moins en partie d'une matière ayant une texture-ouverte, telle par exemple qu'un béton de granulométrie unique, présentant une porosité analogue à celle d'une masse de déblais Au lieu de béton à granulométrie unique, on peut aussi utiliser une mousse de matière plastique dure, qui présente non seulement une bonne perméabilité- à l'eau et à la vapeur, mais aussi de bonnes qualités d'isolation thermique. En outre, on peut prévoir dans la zone intérieure des canaux pour le passage de la vapeur et du liquide, pour assurer l'évacuation de l'humidité, ces canaux s'étendant d'une manière cohérente sur toute la hauteur de la paroi du réservoir pour recueillir le liquide, et le conduire vers l'extérieur A cet effet, il est particulièrement indiqué de prévoir également dans la zone intérieure des dispositifs d'aération et/ou d' évacuation d'air, et de raccorder la zone intérieure à une canalisation de drainage. Dans un mode de réalisation avantageux du réser- voir conforme à l'inventions celui-ci comporte une zone intérieure constituée de plusieurs éléments sépa- rés,qui présentent des régions de texture ouverte A cet effet, il est possible et commode d'utiliser des éléments préfabriqués, que l'on monte dans l'enveloppe de la paroi du réservoir avant de remplir celle-ci de béton, et qui peuvent comporter d'origine|des échan- crures ou des canaux destinés à constituer dans la pa- roi du réservoir des canaux continus pour évacuer 11 humidité provenant du réservoir,et diffusant par exenmple à travers la couche d'étanchéité, ou subsistant dans l'ouvrage une fois construit Ces canaux peuvent éga- lement servir à chauffer ou à refroidir la structure du réservoir en cours de construction ou en service, en y faisant passer par exemple de l'eau froide ou de l'air chaud. De préférence, la zone intérieure présente un écart plus faible par rapport à la face interne de la paroi du réservoir, que par rapport à la face externe de cette même paroi Ceci a l'avantage de permettre une armature relativement plus faible pour répartir les fissures dans la zone extérieure de la paroi située du côté de la face interne du réservoir. Comme déjà indiqué, au moins l'une des zones exté- rieures de la paroi du réservoir peut être pourvue d' une armature porteuse lâche ou précontrainte On peut également prévoir une armature dans la zone intérieure, en ancrant cette armature dans au moins l'une des zones extérieures. Comme la zone intérieure présente des qualités d'isolation thermique et se trouve rapprochée de la face interne du réservoir, ceci entraine une limita- tion de la capacité thermique de la région qui subit un échange thermique de courte durée avec le contenu du réservoir Mais conme la zone intérieure possède une raideur considérablement plus faible que celle des zones extérieures, les contraintes thermiques résul- tant des gradients de température se trouvent diffu- sées assez largement dans la paroi du réservoir, au point de n'avoir plus qu'un effet insensible sur la zone porteuse extérieure En outre, l'invention per- met d'éviter une enveloppe spéciale de protection pour le dispositif d'isolation thermique, car cette isola- tion n'est pas réalisée sur la face externe de la paroi du réservoir conforme à l'invention, mais à l'intérieur de cette paroi. D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront encore de la description de quelques mo- des de description, présentés ci-après à titre d'exem- ples non limitatifs en référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue en élévation avec arrache- ments d'un réservoir pour fluides très chauds, confor- me à l'invention, la figure 2 est une vue de détail en coupe horizon- tale,à échelle agrandie, de la paroi du réservoir de de la figure 1, la figure 3, analogue à la figure 2, représente un autre mode-de réalisation de la paroi du réservoir conforme à l'invention. Dans le mode de réalisation de la figure 1, le ré- servoir cylindrique 10 est destiné à contenir un fluide très chaud, tel que de l'eau très chaude 11, introduite dans le réservoir par une canalisation d'entrée 12, et pouvant sortir du réservoir par une canalisation de sortie 13, munie d'une vanne d'arrêt 14 Le réservoir repose sur un socle 15, et est obturé à sa partie supérieure par un dessus bombé 15, sur lequel est montée une soupape de sûreté 17. Toutes les parois 18 du réservoir 10, à savoir la paroi cylindrique 18 a, la paroi circulaire du fond 18 b et la paroi supérieure bombée 18 c sont constituées comme on l'a représenté en détail sur les figures 2 et 3, avec uns structure particulière que l'on va décrire en détail à propos de la paroi cylindrique 18 a. Comme on le voit sur la figure 2, la paroi extérieu- re 18 comporte deux zones extérieures 19 et 20 et une zone intérieure 21 disposée entre les deux zones exté- rieures La zone extérieure 19 disposée du côté de la face externe 22 du réservoir est constituée de béton porteur, de texture dense, tel qu'un béton de ciment. Dans le mode de réalisation représenté-à titre d'exem- ple sur les figures 1 et 2, cette zone extérieure 19 est pourvue d'une armature lâche en acier, comportant des tiges d'acier verticales 23 et des éléments annu- laires 24. L'autre zone extérieure 20, située du côté interne 25 du réservoir 10, est également constituée de béton à texture dense et contient une armature 26, noyée dans'cette zone pour y répartir les fissures Cette armature 26 comporte des barres verticales 26 a et des barres horizontales 26 b, qui constituent un réseau de renfort. La zone intérieure 21, qui sépare l'une de l'autre les deux zones extérieures 19 et 20, est relativement plus-proche de la face interne 25 du réservoir 10, de sorte que la zone extérieure 20 de la paroi, située du même côté, est considérablement plus mince que l'autre zone extérieure 19 située du côté de la face externe 22.du réservoir La zone intérieure 21 est constituée de béton perméable, ayant une porosité analogue à celle d'une masse de déblais, à travers lequel passent des barreaux denses 27 en béton lourd,éccrtés l'un de l'autre dans le sens horizontal (flèche 28) ainsi que dans le sens vertical, dans le mode de réalisation représenté ici à titre d'exemple Ces barreaux en béton lourd 27 sont pourvus d'éléments d'armature en étrier 29, qui sont ancrés dans le béton des zones extérieures 19 et , et reliés aux éléments d'armature 23, 24, 26 de ces deux zones. A l'endroit de la face interne 25 du réservoir 10, la zone extérieure 20 porte une couche 301 assurant l'étanchéité du réservoir, et constituée par un révô- tement de matière synthétique tel qu'un caoutchouc auto-vulcanisant. Au voisinage du fond 18 b (figure 1), la zone inté- rieure 21 contient un canal annulaire 31, qui débouche. dans une canalisation d'évacuation d'eau 32, pourvue d'une vanne d'arrêt, pour recueillir l'humidité qui peut s'accumuler à la partie inférieure de la zone intérieure 21 perméable à l'humidité On peut prévoir un conduit annulaire analogue au voisinage de la paroi. supérieure 16, et raccorder ce conduit à un organe de purge d'air 34, pour évacuer l'air de la zone intérieu- re poreuse 21. Dans un autre mode de réalisation représenté à titre,; d'exemple sur la figure 3, la zone intérieure 21 est constituée seulement en partie d'un matériau thermique- ment isolant, formé par-exemple de plusieurs éléments superposés 35, confectionnés séparément à partir de mousse de matière plastique dure à alvéoles non fer- més; lesquels éléments 35 sont percés en leur milieu par un canal 36, destiné à assurer l'évacuation de la- vapeur et du liquide Les canaux 36 des éléments iso- lants superposés 35 communiquent entre eux et-s'éten- dent, dans le mode de réalisation que l'on décrit ici à titre d'exemple, sur toute la hauteur de la paroi latérale 18 a du réservoir Comme représenté sur la figure 1, ces canaux 36 communiquent avec un conduit annulaire 31, disposé à l'endroit du fond 18 b du ré- servoir et aboutissant lui-même à la conduite d'éva- cuation 32. On voit sur la figure 3 que les deux zones exté- rieures 19 et 20 sont solidarisées de manière mono- lithique par des nervures de liaison verticales 37, qui passent entre les éléments isolants 35 Bien en- tendu, la paroi 18 peut aussi être renfo Lcée par une armature lâche ou précontrainte, bien que cette dis- position ne-soit pas représentée sur la figure 3. Les éléments isolants 35, qui comportent des zones 38 de texture ouverte, peuvent être constitués par des blocs de mousse de matière plastique dure; mais ces éléments 35 peuvent aussi être constitués par des tronçons de tubes formant une enveloppe dure, par exemple en amiante-ciment, que l'on garnit ensuite d'un matériau poreux présentant des alvéoles non fer- més, ou d'un matériau granuleux formé de corpuscules de même calibre, tel que par exemple des billes de bé- ton expansé, ou encore d'un matériau analogue ayant des qualités d'isolation thermique. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation que l'on vient de décrire à titre d'exemples, et on peut y apporter diverses variantes et compléments sans sortir pour-autant du domaine de l'invention. Par exemple, dans la zone intérieure 21 interrom- pue par les barreaux qui la traversent, mais présen- tant cependant une certaine cohésion, on peut prévoir des tuyauteries ou des canaux ouverts, pour recueillir et évacuer l'humidité susceptible de s'accumuler dans cette zone. D'autre part, on peut aussi prévoir plusieurs zones intérieures successives, constituées de différents matériaux ayant des qualités d'isolation thermique. Lorsque la zone extérieure 20, disposée du côté de la face interne 25 du réservoir, est très mince, on peut y supprimer l'armature 26 destinée à répartir les fissures En outre, dans certains cas particuliers, au lieu d'une feuille par exemple en matière plasti- que destinée à assurer l'étanchéité interne du réser- voir, on peut prévoir dans celui-ci un autre disposi- tif d'étanchéité, constitué par exemple jar un enduit. REVENDICATIONS I Réservoir destiné à contenir des fluides très chauds, et comportant une paroi constituée d'au moins deux zones extérieures en béton, entre lesquelles est disposée au moins une zone intérieure, au moins la zone extérieure située du côté de la face externe du réservoir étant constituée de béton porteur-à texture dense et la zone extérieure située du côté de la face interne du réservoir comportant un revêt ment étanche, au moins l'une des zones intérieures étant pourvue de cavités, et présentant une raideur plus faible que celle de la zone extérieure en béton porteur, et au moins la zone extérieure située du côté de la face externe du réservoir comportant une armature ( 23, 24, 26 a, 26 b) destinée à encaisser les efforts généraux et/ou à répartir les fissures, caractérisé en ce que les zones extérieures ( 19, 20-) de la paroi sont re- liées l'une à l'autre par des éléments qui encaissent les efforts de compression, de traction et de glisse- ment relatif des dites zones extérieures. 2 Réservoir selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux zones extérieures ( 19, 20) sont re- liées l'une à-l'autre de manière monolithique par des barreaux de béto N ( 27,-37) qui passent à travers la zone intérieure ( 21). -3 Réservoir selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la zone intérieure ( 21) pré- sente des canaux ( 36) permettant le passage de vapeur et de liquide, pour évacuer l'humidité. 4 Réservoir selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé-en ce que la zone intérieure ( 21) est cons- tituée de béton perméable, ayant une porosité analogue à celle d'une masse de déblais Réservoir selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la zone intérieure ( 21) est pourvue de dispositifs appropriés ( 24), pour assurer l'aération et/ou l'évacuation de l'air. 6 Réservoir selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la zone intérieure ( 21) communi- que avec une canalisation d'évacuation d'eau ( 32). 7 Réservoir selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la zone intérieure ( 21) est constituée de plusieurs éléments séparésl( 35), qui présentent des régions de texture ouverte ( 38) 8 Réservoir selon l'une des revendications 1 à 7, *caractérisé en ce que la zone intérieure ( 21) pourvue de cavités présente un écart plus faible par rapport à la face interne ( 25) de la paroi ( 18) du réservoir, que par rapport à la face externe ( 22) de cette même paroi, et en ce que la zone extérieure ( 20) corres- pondant à la face interne ( 25) du réservoir est sen- siblement plus mince que l'autre zone extérieure ( 19) qui correspond à la face externe ( 22) du réservoir. 9 Réservoir selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'au moins l'une des zones exté- rieures ( 19, 20) comporte une armature précontrainte * ( 23, 24, 26 a, 26 b). Réservoir selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comporte une armature ( 29) disposée dans la zone intérieure ( 21) et ancrée dans au moins I'une des zones extérieures ( 19, 20).