Maison des primates (Wilhelma)

Enoncé du problème

La Wilhelma, le jardin zoologique et botanique de Stuttgart, fait partie d'un parc aménagé au XIXe siècle comme un jardin paysager à l'anglaise, le long de la topographie typique de la région de Stuttgart avec une cuvette et des pentes abruptes.

La maison des grands singes, qui date de 1971, ne répondait plus aux exigences actuelles en matière de détention, de présentation des animaux et de directives relatives aux lieux de travail, si bien qu'une nouvelle construction s'imposait. Les connaissances les plus récentes en matière de bien-être des grands singes devaient être prises en compte et ont eu une influence majeure sur la conception du nouvel enclos. L'environnement naturel d'origine devait être adapté autant que possible et leur mode de vie habituel pris en compte. Les dimensions et les formes de l'espace, les surfaces et la conception de l'éclairage jouent un rôle essentiel, tout comme la liberté de mouvement et de conception des grands singes.

Dans le concept de conception de la nouvelle maison des singes, les éléments paysagers de la montagne, de la vallée et de la forêt ont été repris. Ainsi, le nouvel enclos, situé sur le point haut topographique du parc paysager, forme une crête artificielle. Le corps du bâtiment se développe le long d'une ligne en S autour des arbres à conserver et semble se glisser sous le sol aux extrémités incurvées. Cet effet est obtenu par la formation de deux surfaces de toit végétalisées et courbées comme des coques, qui se fondent de manière continue et fluide dans le parc paysager adjacent. Les enclos intérieurs pour les gorilles et les bonobos sont placés sous les deux coques de toit. La construction en béton à l'aspect monolithique des enclos intérieurs dans la "crête" est contrastée par l'installation ouverte et végétalisée des enclos extérieurs, qui constituent un prolongement naturel du paysage de toitures végétalisées et sont recouverts dans certaines zones d'une légère construction en treillis métallique.

Description de la construction

Le contraste évident entre la construction légère en filet d'acier des enclos extérieurs et la construction massive en béton armé des enclos intérieurs se retrouve également dans l'effet porteur des deux constructions : le filet d'acier comme structure porteuse soumise à la traction et à l'affaissement, la construction massive comme structure porteuse soumise à la compression et bombée vers le haut. Le point commun de ces différents types de structures porteuses est qu'elles constituent des systèmes particulièrement économiques grâce à leur courbure spatiale.

La structure de toit en forme de voûte pour les enclos intérieurs a été réalisée à l'aide de nombreuses plaques de béton polygonales planes, disposées à angle plat les unes par rapport aux autres. L'effet de voûte peut ainsi être utilisé sans qu'il soit nécessaire de réaliser un coffrage et une armature très coûteux à double courbure.

Pour pouvoir réaliser l'idée conceptuelle de prolonger le paysage vallonné au-delà du bâtiment, le corps de la construction a dû être recouvert d'une couche de terre de 50 cm d'épaisseur. Ce n'est que grâce à cette structure élevée qu'il a été possible de faire passer la végétation du terrain au toit sans interruption. La forme bombée vers le haut de la construction du toit a permis d'optimiser le transfert de ces charges élevées et d'économiser des matériaux. Du côté des enclos intérieurs, elle transmet ses forces de pression à la dalle de sol par le biais de parois. Du côté des visiteurs, la charge est transmise à la fondation par des piliers. La composante horizontale est court-circuitée par la dalle de sol avec le côté opposé du bâtiment.

La forme de la surface du treillis résulte en revanche de l'état d'équilibre statique qui s'établit à partir des conditions limites données, comme par exemple la position et la hauteur des piliers. Les courbes douces de la surface réticulée forment ainsi un contraste voulu avec la construction en béton armé plissé des enclos intérieurs.

Le réseau de cordes de 3.500 m² de l'enclos des bonobos couvre une surface en plan arquée d'environ 2.200 m², adaptée à la forme courbe de l'enclos intérieur adjacent. Tendu sur 13 points hauts d'une hauteur allant jusqu'à 13 mètres, il forme un paysage de toit irrégulier et ondulé.

L'ensemble de la construction du filet est une structure porteuse directement visible. Le filet de cordes lui-même a pour fonction de délimiter l'espace de déplacement des singes vers l'extérieur. Mais c'est aussi l'élément de construction essentiel et porteur

Choix des matériaux de construction

La construction du bâtiment en forme de voûte pour les enclos intérieurs a été réalisée en béton armé C30/37 et, dans les zones soumises à des pressions plus élevées, en C45/55 en combinaison avec des aciers d'armature BSt SOOA.

La construction du réseau de câbles soumis à la traction se compose de câbles en acier inoxydable noirci en matériau 1.4401 avec un diamètre de 3 mm des câbles à torons ronds individuels. Ces câbles individuels sont assemblés par des pinces à sertir pour former un filet à mailles losangées de 50 ou 60 mm.

Les câbles de haubanage des poteaux de rive de différents diamètres sont en acier inoxydable, matériau 1.4401, avec une résistance des câbles individuels de 1450 N/mm² minimum.

Les pylônes sont essentiellement constitués de tubes d'acier de qualité S355. Les raccords de comptes et les pieds des pylônes intérieurs ont été réalisés avec des pièces moulées de qualité GS-20 Mn 5.

Un travail d'ingénierie particulier

La construction en filet d'un poids surfacique de 2,5 kg/m² et la construction massive d'un poids surfacique de 750 kglm² de la coque de toit sont aussi différentes par leur aspect extérieur que par les exigences d'utilisation et d'aménagement qu'elles doivent remplir :

La construction en filet sert uniquement à délimiter l'enclos extérieur des bonobos tout en leur offrant le plus d'espace possible. Les pylônes nécessaires ont été conçus comme des arbres qui offrent aux singes des possibilités d'escalade et qui remplissent leur fonction première, à savoir maintenir le filet, comme en passant. L'installation, minimisée en termes de matériaux, durable et ne nécessitant pratiquement aucun entretien, passe visuellement à l'arrière-plan pour les visiteurs, de sorte que toute l'attention peut se porter sur l'attraction principale, à savoir les singes.

En revanche, la construction du toit de l'enclos intérieur, qui a subi de nombreux pliages, ne sert pas seulement à abriter les grands singes. Elle sert en même temps de structure porteuse pour une colline artificielle recouverte de verdure et est en outre nécessaire comme accumulateur de chaleur afin de créer un climat intérieur optimal pour les primates. Ces exigences multiples ont conduit presque inévitablement à cette structure porteuse efficace, qui a été développée et optimisée en étroite et bonne collaboration avec les architectes.

La performance particulière dans la planification de la structure porteuse a consisté à mettre en œuvre l'idée de base conceptuelle du paysage de collines et les exigences résultant de l'élevage de grands singes. Des structures porteuses géométriques exigeantes mais très efficaces ont été réalisées, qui sont visibles à chaque endroit, mais qui ont en même temps un effet naturel et qui font leur travail en arrière-plan.

C'est ainsi qu'est née une installation avec beaucoup de place pour ses habitants animaux, qui garantit pour les décennies à venir une excellente détention de grands singes à la Wilhelma.

Rapport explicatif de wh-p GmbH Beratende Ingenieure Weischede, Herrmann und Partner pour la soumission au Ulrich Finsterwalder Ingenieurbaupreis 2015