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Les toits dômes géodésiques en aluminium sont des structures autoportantes utilisées pour couvrir des bacs de stockage de grand diamètre. Ils sont principalement utilisés dans les terminaux de carburants, les raffineries, les usines pétrochimiques, les installations chimiques et d’autres complexes industriels où il est nécessaire de protéger le produit stocké et de réduire les besoins de maintenance du toit.
Contrairement à un toit conique conventionnel en acier au carbone, le dôme utilise une structure spatiale en aluminium constituée d’éléments triangulés. Cette géométrie permet de transmettre les charges vers la périphérie du bac sans nécessiter, dans de nombreuses configurations, de colonnes intérieures.
Il en résulte un toit léger, résistant à la corrosion et particulièrement adapté aussi bien aux bacs neufs qu’aux projets de modernisation ou de retrofit de bacs existants.
Dans les applications de stockage d’hydrocarbures, les dômes sont fréquemment utilisés en combinaison avec des écrans flottants internes (IFR), formant un système qui protège le produit des intempéries et contribue à la maîtrise des pertes par évaporation et des émissions de composés organiques volatils (COV).
Nos dômes géodésiques en aluminium sont spécifiés en fonction des caractéristiques particulières du bac, du produit stocké, des charges environnementales, de la configuration d’exploitation et des normes applicables au projet.
L’efficacité structurelle d’un dôme provient de sa géométrie.
Au lieu d’utiliser de grandes poutres reposant sur des colonnes intérieures, la structure est divisée en de nombreux éléments reliés entre eux de manière à former un réseau tridimensionnel triangulé. Les charges appliquées sur une zone du toit sont réparties à travers ce réseau vers les autres éléments, puis finalement vers les points d’appui situés à la périphérie du bac.
Cette configuration permet de couvrir de grands diamètres avec une quantité relativement limitée de matériau.
L’aluminium est particulièrement adapté à ce type de structure en raison de sa combinaison de faible poids, de résistance mécanique et de résistance naturelle à la corrosion.
Du point de vue normatif, l’API 650, Annexe G, définit le toit dôme en aluminium structurellement supporté comme une structure spatiale entièrement triangulée dont les éléments sont disposés sur une surface approximativement sphérique et qui repose sur le bac au moyen de points d’appui répartis sur son périmètre.
Le dôme ne doit donc pas être considéré comme une simple couverture légère : il s’agit d’une structure spécifiquement conçue pour chaque bac et pour les charges correspondant à son lieu d’installation.
Deux bacs de même diamètre ne nécessitent pas nécessairement le même dôme.
La conception doit prendre en compte la géométrie réelle du bac et les conditions de service du projet. Parmi les principaux paramètres figurent généralement le diamètre du bac, la hauteur de la robe, la configuration de la partie supérieure, les charges de vent et de neige, les actions sismiques, les charges d’exploitation, les accessoires installés sur le toit, les passerelles, les plateformes, les pénétrations et, le cas échéant, les charges associées à un écran flottant interne suspendu.
Il faut également vérifier comment les réactions structurelles du dôme sont transmises au bac existant. Dans un projet de retrofit, cette vérification est particulièrement importante, car la robe d’origine n’a pas toujours été conçue pour reprendre les charges introduites par un nouveau toit.
L’API 650 prévoit précisément que, lorsqu’un toit de ce type est utilisé, les charges transmises par le dôme ainsi que les détails de sa liaison avec le bac doivent être définis.
Pour cette raison, la spécification d’un dôme ne devrait pas se limiter au seul diamètre du bac.
L’une des principales différences par rapport aux toits conventionnels réside dans le matériau utilisé.
L’acier au carbone nécessite des systèmes de protection de surface afin de limiter la corrosion. Au cours de la durée de vie du bac, cela implique des inspections, des préparations de surface, des réparations de revêtements et, éventuellement, des travaux de réparation structurelle.
L’aluminium se comporte différemment. Sa surface développe naturellement une fine couche d’oxyde qui protège le matériau contre la corrosion atmosphérique. Le dôme ne nécessite donc pas les cycles périodiques de peinture anticorrosion caractéristiques d’un toit en acier au carbone.
Parmi les principaux avantages des dômes en aluminium figurent leur faible poids, leur résistance à la corrosion, leur facilité de montage et leur longue durée de vie par rapport aux solutions conventionnelles en acier.
Cela ne signifie pas qu’un dôme ne nécessite aucune inspection. Les éléments de fixation, joints, étanchéités, appuis, pénétrations et accessoires doivent être intégrés au programme d’inspection du bac. Une part importante de la maintenance liée à la corrosion et à la peinture d’une structure en acier est toutefois éliminée.
La possibilité de couvrir le bac sans colonnes intérieures constitue l’une des principales raisons d’utiliser un dôme géodésique.
Sur un toit fixe conventionnel de grand diamètre, il peut être nécessaire d’installer des colonnes afin de supporter la structure. Ces colonnes occupent de l’espace à l’intérieur du bac, créent des pénétrations et des zones d’interférence et peuvent compliquer l’installation et l’exploitation d’un écran flottant interne.
Avec un dôme autoportant, les charges sont transmises à la robe du bac par l’intermédiaire des appuis périphériques.
Cette configuration simplifie l’espace intérieur et présente un intérêt particulier lorsqu’un écran flottant interne en aluminium est installé.
L’absence de colonnes réduit les interférences avec l’écran flottant interne, ses joints périphériques et ses déplacements verticaux. Elle peut également faciliter les opérations d’inspection et de maintenance à l’intérieur du bac.
Un dôme et un écran flottant interne remplissent des fonctions différentes et complémentaires.
Le dôme constitue le toit fixe extérieur du bac. Il protège l’intérieur contre la pluie, le vent, la poussière et d’autres facteurs environnementaux.
L' écran flottant interne, quant à lui, flotte à la surface du produit stocké et accompagne les variations de niveau, réduisant considérablement l’espace vapeur situé au-dessus du liquide.
La combinaison d’un dôme géodésique et d’un IFR constitue une configuration largement utilisée pour les bacs destinés au stockage de produits volatils.
L’effet réel sur les émissions dépend du produit stocké, de la configuration de l’écran flottant interne, du type de joint périphérique, des pénétrations, des conditions d’exploitation et de la réglementation applicable. Il n’est donc pas pertinent d’attribuer au seul dôme un pourcentage universel de réduction des émissions.
SETI propose aussi bien des dômes géodésiques que différentes configurations d’écrans flottants internes en aluminium, en acier inoxydable ou hybrides, permettant de définir le système en fonction du service requis.
Dans les bacs ouverts à toit flottant externe, l’eau de pluie doit être évacuée au moyen d’un système de drainage installé sur le toit flottant lui-même.
L’installation d’un dôme empêche l’eau de pluie de tomber directement sur le toit flottant et permet de l’évacuer vers l’extérieur par la surface du dôme.
Outre la pluie, le dôme protège l’intérieur contre la poussière, le sable, la neige et d’autres contaminants extérieurs.
Dans les environnements côtiers ou industriels, la résistance de l’aluminium à la corrosion constitue également un avantage important par rapport aux structures qui dépendent de systèmes de peinture pour maintenir leur protection pendant plusieurs décennies.
Le vent constitue l’une des actions à prendre en compte dans le dimensionnement structurel du dôme.
Par ailleurs, sur les bacs ouverts à toit flottant externe, le vent agit directement sur la partie supérieure du bac et peut influencer les pertes par évaporation.
En couvrant le bac, le dôme sépare physiquement le toit flottant de l’environnement extérieur et supprime cette exposition directe.
La réduction effective des émissions doit néanmoins être évaluée en considérant le système complet du bac et non la seule présence du dôme. La configuration du toit flottant, l’efficacité de ses joints, le produit stocké, la température et les conditions d’exploitation restent des facteurs déterminants.
Bien que chaque fabricant utilise ses propres solutions constructives, un dôme en aluminium destiné au stockage comporte plusieurs éléments fondamentaux.
La structure principale est constituée de profilés extrudés en aluminium formant le réseau porteur. Les panneaux de couverture qui constituent la surface extérieure du toit sont fixés sur cette structure.
Les barres de fixation, ou batten bars , maintiennent les panneaux sur la structure et font partie du système d’étanchéité. Les nœuds correspondent aux points de convergence de plusieurs profilés structurels et doivent assurer à la fois la continuité mécanique et l’étanchéité aux intempéries.
À la périphérie se trouvent les appuis qui transmettent les charges du dôme au bac. Selon la conception, ces appuis peuvent permettre certains déplacements dus aux variations thermiques et aux déformations structurelles.
L’ensemble est complété par les joints, éléments d’étanchéité, boulonnerie et accessoires spécifiques au projet.
Sur les dômes fournis par SETI, une attention particulière est portée à la configuration structurelle des profilés et des appuis, à l’étanchéité ainsi qu’à la fixation des accessoires et des passerelles sur des éléments structurels appropriés. Nos dômes sont conçus conformément aux exigences applicables des normes API et des Eurocodes. Les passerelles sont fixées à la structure porteuse du dôme et non simplement aux barres de fixation des panneaux (batten bars).
L’étanchéité d’un dôme ne dépend pas uniquement du panneau en aluminium.
Le comportement de l’ensemble dépend de la manière dont sont conçues les liaisons entre panneaux, profilés, nœuds, barres de fixation, pénétrations et appuis périphériques.
API650 établit des critères spécifiques concernant les matériaux et la construction des panneaux des toits-dômes géodésiques relevant de son Annexe G.
Dans les applications de stockage d’hydrocarbures, il convient également de distinguer un dôme principalement destiné à assurer une protection contre les intempéries d’une configuration dans laquelle le projet exige un niveau supérieur d’étanchéité aux vapeurs.
La compatibilité chimique des joints et matériaux d’étanchéité avec le produit stocké doit être vérifiée au cours de l’ingénierie.
Selon le projet, le dôme peut intégrer des évents, des lanterneaux, des évents d’urgence, des trous d’homme (manholes), des prises de mesure, des piquages (nozzles), des plateformes, des passerelles, des systèmes de protection contre les chutes, des connexions d’instrumentation et des supports associés au système de protection incendie.
Chacun de ces éléments introduit des pénétrations ou des charges sur la structure.
Il est donc préférable de les définir dès la phase d’ingénierie du dôme plutôt que de les ajouter ultérieurement sur site sans vérifier leur incidence structurelle et leur étanchéité.
Il n’existe pas de réponse universelle permettant de déterminer quel type de toit est économiquement le plus avantageux pour tous les projets.
Un toit en acier au carbone peut présenter un coût initial compétitif. La comparaison devrait toutefois être effectuée en tenant compte de l’ensemble du cycle de vie de l’installation.
Un dôme en aluminium élimine une grande partie des travaux de peinture associés au toit, réduit le poids appliqué au bac, évite les colonnes intérieures dans de nombreuses configurations, peut simplifier l’intégration d’un IFR et nécessite généralement moins de travaux à chaud lors de son installation.
En revanche, l’investissement initial, les caractéristiques structurelles du bac existant, la logistique de montage et les exigences particulières du projet doivent être analysés au cas par cas.
Il est donc plus pertinent d’évaluer CAPEX + installation + maintenance + arrêts d’exploitation + durée de vie, plutôt que de comparer uniquement le prix d’achat des deux types de toit.
L’une des applications particulièrement intéressantes des dômes en aluminium est la modernisation de bacs existants.
Un bac initialement équipé d’un toit flottant externe peut, selon son état structurel et les objectifs du projet, être transformé en une configuration couverte.
Le faible poids de l’aluminium constitue un avantage pour ce type d’intervention, car il limite les charges supplémentaires transmises à la robe et aux fondations du bac.
Avant de définir le retrofit, il convient néanmoins de vérifier l’état du bac, sa géométrie, sa circularité, sa capacité résistante, son anneau de raidissement supérieur (wind girder), sa partie supérieure ainsi que toutes les modifications réalisées au cours de sa durée de vie.
L’ingénierie du dôme doit être fondée sur la géométrie réelle du bac et non uniquement sur ses plans d’origine.
L’un des avantages pratiques du système est qu’une grande partie de ses composants est préfabriquée et livrée sur site prête à être assemblée.
Cela réduit le nombre d’opérations de fabrication à réaliser sur le bac et permet d’organiser le montage selon un processus essentiellement mécanique.
Selon l’espace disponible, l’état du bac, le diamètre du dôme et les moyens de levage disponibles, différentes stratégies peuvent être envisagées.
Le dôme peut être assemblé à l’intérieur du bac puis levé jusqu’à sa position définitive. Il peut également être assemblé au sol à côté du bac puis mis en place à l’aide d’une grue, ou encore être monté progressivement directement sur la partie supérieure de la robe du bac.
La solution appropriée doit être définie lors de la planification du projet, car elle influence directement la sécurité, l’accessibilité, les grues ou moyens de levage nécessaires, la durée des travaux et l’impact éventuel sur l’exploitation du bac.
Nos toits dômes géodésiques se caractérisent par leur facilité et leur rapidité d’installation.
Une erreur de spécification consiste à dimensionner d’abord le dôme puis à y ajouter ultérieurement des accessoires sans vérifier les charges qu’ils introduisent.
Les passerelles, plateformes, tuyauteries, supports, systèmes de protection incendie et certains éléments associés à l’IFR peuvent générer des charges permanentes, concentrées ou dynamiques.
Ces charges doivent être intégrées au modèle structurel dès le début de la conception.
En particulier, la fixation des passerelles doit transférer les charges vers des éléments structurels appropriés du dôme. Les passerelles de nos dômes sont raccordées directement à la structure et non uniquement aux barres de fixation des panneaux.
Le comportement en cas de foudre doit être traité dans le cadre de l’étude globale de protection contre la foudre, d’équipotentialité et de mise à la terre du bac.
Le fait que le dôme soit métallique ne permet pas d’affirmer qu’un bac équipé d’un dôme est automatiquement protégé contre tous les effets d’une décharge atmosphérique.
La configuration du bac, le type de toit flottant, les liaisons électriques entre ses différents composants, le système de mise à la terre et les normes applicables doivent être analysés conjointement.
Pour les bacs API 650, l’ Annexe G constitue une référence fondamentale pour les toits-dômes en aluminium structurellement supportés.
Cette annexe établit des critères minimaux concernant la conception, les matériaux, la fabrication et le montage de cette catégorie de toits. Elle définit également la manière dont le dôme doit être intégré structurellement au bac et fixe des exigences spécifiques pour différents éléments de construction.
Nos toits-dômes géodésiques sont conçus conformément aux exigences applicables des normes API et des Eurocodes.
L’API 650 ne se substitue toutefois pas aux conditions particulières du projet. Les charges environnementales, les codes locaux, les spécifications du propriétaire et les exigences de l’ingénierie EPC doivent également être intégrés à la conception.
Pour réaliser une première évaluation technique, il convient de disposer au minimum des informations suivantes :
À partir de ces données, une configuration préliminaire peut être élaborée et les informations supplémentaires nécessaires à la finalisation de la conception peuvent être identifiées.
Vous pouvez compléter notre Questionnaire de conception – Dôme géodésique.
Un dôme en aluminium est particulièrement intéressant lorsque l’exploitant souhaite réduire la maintenance liée à la corrosion et à la peinture, couvrir un bac à toit flottant externe, moderniser un bac existant, supprimer les colonnes intérieures, installer un écran flottant interne ou améliorer la protection du produit contre les conditions environnementales.
Il peut également constituer une solution intéressante lorsque la durée disponible pour l’intervention est limitée ou lorsqu’on cherche à réduire au minimum les opérations de fabrication et de soudage réalisées sur site.
La décision finale doit reposer sur une évaluation technico-économique du bac et de son cycle de vie.
Le toit dôme géodésique en aluminium n’est pas simplement une alternative légère à un toit en acier.
Sa géométrie autoportante, sa résistance à la corrosion et sa capacité à couvrir de grands diamètres sans colonnes intérieures en font une solution particulièrement intéressante pour les bacs de stockage modernes.
Lorsqu’il est associé à un écran flottant interne, il permet également de constituer un système intégré visant à protéger le produit et à maîtriser les pertes par évaporation.
La clé consiste à concevoir le dôme pour le bac réel: géométrie, charges, produit, accessoires, IFR, conditions environnementales et contraintes de montage doivent être définis avant la fabrication de la structure.
SETI fournit des toits dômes géodésiques en aluminium pour les bacs neufs et les projets de retrofit, en assurant l’accompagnement pour la sélection technique, l’ingénierie, la fourniture, la supervision du montage et le support du projet.
Les principaux référentiels normatifs utilisés pour les toits-dômes en aluminium destinés aux bacs de stockage sont API 650, Annexe G, et, dans le cadre européen, l’EN 14015, Annexe S. Le calcul de la structure en aluminium peut être complété par les exigences applicables de l’EN 1999 (Eurocode 9). Dans tous les cas, les charges environnementales, les réactions transmises au bac et les conditions spécifiques du projet doivent également être prises en compte.
Oui. L’installation d’un dôme géodésique sur un bac existant constitue une application courante de retrofit. Avant de définir la solution, il convient de vérifier les dimensions réelles du bac, l’état et la capacité résistante de la robe, l’anneau supérieur, les accessoires existants ainsi que les réactions que le nouveau dôme transmettra à ses points d’appui.
Il faut au minimum connaître le diamètre et la hauteur du bac, sa localisation, les conditions de calcul, les charges de vent, de neige et sismiques le cas échéant, le produit stocké, la configuration de la partie supérieure du bac et les accessoires devant être intégrés au dôme. Dans le cas d’un retrofit, il est également nécessaire de connaître la configuration et l’état de la structure existante.
Un dôme géodésique en aluminium est une structure spatiale triangulée autoportante qui transmet ses charges vers des appuis répartis sur le périmètre du bac. Son faible poids et la résistance naturelle de l’aluminium à la corrosion permettent d’éviter des structures intérieures lourdes et de réduire les besoins de peinture périodique. Le choix entre un dôme en aluminium et un toit conventionnel en acier doit être effectué en fonction des caractéristiques particulières de chaque bac et de chaque projet.
Le dôme et l’écran flottant interne remplissent des fonctions différentes. Le dôme constitue le toit fixe extérieur et protège l’intérieur du bac contre la pluie et le vent. L’écran flottant interne reste à la surface du produit et réduit l’espace vapeur. La réduction effective des émissions dépend notamment du produit stocké, du type d’écran flottant, du joint périphérique, des pénétrations et des conditions d’exploitation.
La conception définitive de chaque installation doit être réalisée conformément aux spécifications contractuelles, aux conditions particulières du projet et aux éditions en vigueur des normes applicables.
Ces références constituent un cadre technique général. Leur inclusion ne signifie pas que l’ensemble de ces normes ou de leurs exigences s’applique de manière identique à chaque bac ou à chaque projet.
Vous souhaitez évaluer un dôme géodésique pour un bac neuf ou existant ? Complétez notre questionnaire technique en indiquant le diamètre, la hauteur, le produit stocké, la localisation et les conditions de calcul. À partir de ces informations, nous pouvons effectuer une première évaluation technique et préparer une proposition adaptée à votre projet.
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