Arena da Amazônia

Le choix de Manaus pour accueillir la Coupe du Monde de la FIFA au Brésil en 2014 a donné naissance à plusieurs projets d'infrastructure. Il s'agissait notamment de remplacer le stade de football existant par la construction d'une nouvelle arène de football moderne, répondant aux exigences de ce grand événement.

L'idée de concevoir un stade d'une capacité de 44 400 spectateurs était de concevoir un stade simple mais très efficace, qui soit en même temps une référence au lieu particulier, à la fascination et à la diversité naturelle des formes de la forêt tropicale.

L'équipe interdisciplinaire de concepteurs s'est penchée de manière sensible et intensive sur les conditions naturelles données et a obtenu une symbiose parfaite entre l'architecture, la technique et la fonctionnalité &ndash ; une structure intelligente de coques en treillis d'acier en forme de losange, recouverte sur le toit et la façade de panneaux à membranes brillants sous le soleil équatorial.

La structure primaire du toit appartient à la famille des coques en treillis. Toutefois, la grande ouverture au-dessus du terrain de jeu et la démarcation entre le toit et la façade, voulue par l'architecture, présentent des particularités qui ont fortement influencé la conception de la structure porteuse. Dans les premières réflexions sur la structure porteuse, les poutres en acier en forme de losange, orientées radialement, étaient fixées de manière rigide dans les fondations et le sol. Mais les premiers calculs ont révélé que les grands moments d'appui ne pouvaient pas être ancrés dans le sol sablonneux. Un support articulé au niveau des pieds était la seule alternative envisageable.

Pour réaliser cela, un anneau de compression a été prévu sur le bord intérieur du toit et un anneau de traction sur le bord extérieur, qui, grâce à leur interaction, peuvent absorber le moment de porte-à-faux par un couple de forces horizontales et le transmettre dans l'espace par le biais des poutres en forme de losange. La structure métallique complète du toit repose maintenant sur 36 appuis à calottes qui supportent les charges de la structure en béton armé avec jusqu'à deux étages inférieurs et ce, sans autre liaison avec la partie supérieure des tribunes.

Tous les éléments primaires de la toiture sont fabriqués de manière modulaire sous forme de caissons creux en acier soudés. Les fines entretoises des éléments individuels transportables sont renforcées par des raidisseurs trapézoïdaux et des cloisons régulières afin de les stabiliser contre les bosses. Aux points d'intersection des poutres, l'épaisseur des tôles est augmentée de manière à pouvoir absorber les contraintes spatiales. Cela a nécessité un travail de détail et de dimensionnement intensif, surtout au niveau de l'anneau de traction extérieur, car la tôle de liaison des différents éléments de l'anneau de traction doit être continue à travers la structure des nœuds.

Pour limiter les dimensions extérieures, on a utilisé ici des tôles S460 qui traversent le nœud en forme de banane. Pour les façades et les poutres de toit, les éléments primaires et secondaires alternent. Cela ne se remarque pas au premier coup d'œil, car les dimensions extérieures sont identiques. La structure, qui a joué un rôle déterminant, a toutefois dû être prise en compte dès le départ. Afin de ne devoir utiliser des tours lourdes temporaires que dans chaque axe de toit alterné, les éléments primaires ont d'abord été montés de manière solitaire et ensuite, toujours en suivant une séquence prédéfinie, ils ont été reliés aux croix de poutres secondaires accrochées en séquence par des soudures sur toute la surface.

L'acier, en tant que matériau de construction, est idéal pour les constructions de toitures de grande portée en raison de sa capacité portante élevée. Grâce à sa capacité de charge élevée combinée à une planification intelligente, il permet de construire des structures élancées en réduisant la consommation de matériaux. La préfabrication possible outre-mer et la livraison par bateau se sont également avérées avantageuses dans ce contexte. En raison du climat ambiant extrêmement chaud et humide et du rayonnement solaire intense, une membrane en fibre de verre revêtue de PTFE, très résistante et durable, a été choisie pour le toit et la peau de la façade. Une structure secondaire en forme de losange agit comme cadre et support pour la membrane avec une très faible pré-courbure des pannes suspendues.

Rapport explicatif de gmp Architekten von Gerkan Marg und Partner pour la soumission au Prix d'ingénierie Ulrich Finsterwalder 2015