La forme, l'architecture et le numérique :Pour une architecture qui fait sens by amiraeleuch80

La forme, l’architecte et le numérique Pour une architecture qui fait sens Mémoire de Maﬆer en architecture Amira El Euch

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Membres du jury Directeur de l'Innovation, Montpellier Méditerranée Métropole Fabien Blasco Maîtresse de conférences, ENSAM, LIFAM Agnès Burgers Maîtresse de conférences, ENSAM, LIFAM Khedidja Mamou Maître de conférences, ENSAM, LIFAM - directeur du mémoire Vinicius Raducanu

Soutenance 14.01.2021

Avant- propos Pendant mes recherches et la rédaction de ce mémoire, j’ai dû m’attaquer à un grand nombre de disciplines et de sujets, dont certains sont manifestement en dehors de mes compétences ou de tous ce que j’ai pu voir apprendre à l’école d’architecture, car des domaines spécialisé se rapprochant de la physique, des mathématiques, de l’informatique et plein d’autres disciplines. Je suis consciente des risques que cela comporte. Les spécialistes de chacun de ces domaines trouveront sans doute des erreurs de toutes sortes. Mais je pense que c’est toute la problématique de place de l’architecte dans tous ces nouveaux domaines et leur complexité qui m’intrigue et me motive à poursuivre mes recherches sur ces questions du numérique en architecture. Je ne pourrais donc pour ce mémoire que dresser un tableau général allant à l’encontre de toutes les logiques très scientifique, précises et complexes des disciplines auxquelles je m’attaque, j’ai souvent été obligé de fusionner, de négliger ou de comprimer de nombreuses données afin de permettre à certains éléments d’être mis en évidence et c’est là que j’ai trouvé toute la difficulté de cet exercice. Je tiens tout d’abord à remercier chaleureusement mon directeur de mémoire monsieur Vinicius Raducanu de m’avoir accompagné du début à la fin avec patience et dévouement et de m’avoir encouragé à développer mon sens critique.

Sommaire Introduction............................................................................................................. ...4 I.Histoire du paramétrique...........................................................................................8 I.1.Une pensée architecturale paramétrique avant l’ère computationelle I.2.Softwares I.3.Le terme « Paramétrique » en architecture

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II. Limites du paramétrique: Etude de cas de Morphosis..............................................18 II.1. Présentation de Morphosis II.2. Résidences des années 80 II.3. The Emerson College II.4. Limites du paramétrique

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III. Évolution ,Optimisation et fabrication: de nouvelles formes architecturales..........48 III.1.Processus complexes discrets en conception III.2.Concevoir la matière a.Le concept d’aggrégation b.Impression c.Architecture en mouvement III.3.Processus complexes formelles en conception: Hybridation

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IV. La computation et nos besoins sensibles................................................................92 Conclusion.................................................................................................................98 Bibliographie Annexes

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Introduction

“ Les architectes doivent être des concepteurs de systèmes, alors ils devront penser de manière algorithmique, pour pouvoir proposer des algorithmes à un ordinateur afin de développer leurs pensées en observant les résultats.” Christian Derix (2)

Les inventions techniques et la conception architecturale maintiennent un fort rapport mais la transition vers des techniques nouvelles a toujours été, en architecture, un processus plutôt lent. L’adaptation aux nouvelles technologies s’accompagne souvent avec des réticences à utiliser pleinement les techniques naissantes. Pendant la renaissance italienne ,les architectes avaient des ambitions très simples en matière de technologie constructive: adapter les technologies de Vitruve et n’avaient pas besoin de beaucoup pour pouvoir construire dans le style classique. La transition du style italien classiciste de la renaissance au gothique était durant une période d’adaptation plutôt lente et a apporté à l’architecture européenne de nouvelles technologies. Les compétences techniques médiévales des maîtres bâtisseurs du Moyen Âge ont été abandonnées pendant la période moderne. Cette période revient à l’utilisation des « vieilles structures à poteaux et à linteaux de l’Antiquité comme les arcs, des voûtes et ou des coupoles. » [1] Pendant la révolution industrielle, les architectes ont surtout utilisé les nouveaux matériaux industriels pour imiter les formes et les styles des bâtiments classiques. Aujourd’hui, l’ordinateur apporte de nouvelles perspectives en architecture. Son utilisation influence les architectes et change à la fois le processus de réflexion et ce qui en résulte. Depuis plusieurs années, on voit apparaître dans le paysage architectural des objets étranges et hors échelle. Des architectes, comme Zaha Hadid, utilisent la computation des nouvelles technologies de calculs et de réalisation de maquettes 3d numériques pour fabriquer des OVNI futuristes très rentables pour les villes mais très critiqués par d’autres architectes; des coquilles vides mais qui apporteraient à l’œil de l’artiste architecte une satisfaction de formes. Un œil connaisseur voit ces courbes de Zaha Hadid et sait les transcrire dans l’histoire des transitions technologiques à la découverte de la courbe de Bezier qui a révolutionné la fabrication de la voiture comme la découverte du béton armé est l’origine des formes rectiligne Corbusiennes. La création des formes et l’utilisation des différentes géométries restent au cœur de la pratique architecturale. Alors que les nouveaux outils de calcul permettent des formes de plus en plus imprévisibles, les critiques soutiennent que cela conduit à une déconnexion entre la résultante architecturale et son contexte. En analysant un nombre de projets architecturaux différents j’essaye d’explorer, à travers ce mémoire, comment les processus de conceptions génératives peuvent s’intégrer avec les outils et les techniques correspondantes au processus de conception, pour produire des formes innovantes ainsi des archi-

[1] [2] 5

Barrios Hernandez C. R. « Thinking parametric design: introducing parametric Gaudi »,2006. Mario Carpo. Talks at Google. The Second Digital Turn , 2018.

tectures qui respectent les principes de leurs contextes. Sachant que le béton a amené un certain esthétique pendant la période moderne; la perspective a amené la sienne au temps de Vitruve, qu’apporte la maquette numérique ? Quel est le «style», esthétique et quelles sont les méthodes conceptuelles qui résultent de l’utilisation de ces nouveaux outils? Le Corbusier met 50 ans après l’invention du béton armé pour se rendre compte qu’il n’y a avait pas de sens à dessiner des faux murs épais s’ils n’étaient pas porteurs. Ne serait ce pas équivalent que de copier des anciens bâtiments avec les nouveaux outils? L’attachement des architectes aux représentations 2d aujourd’hui ne serait-il pas superflu? L’architecture a toujours été un domaine d’étude multidisciplinaire. Depuis des décennies, le domaine se définit grâce à des idées humanistes, philosophiques, politiques, artistiques et de l’autre côté se définit par les sciences et technologies de constructions. Aujourd’hui, le monde audio-visuel a développé chez les architectes une nouvelle culture architecturale: une culture numérique. On a vu naître dans le paysage architectural de nouvelles formes qui n’étaient pas possibles à construire auparavant. Le domaine architectural s’élargit et se complexifie car avec les nouvelles disciplines qui mettent comme le développement informatique, ingénieur du logiciel , l’intelligence artificielle. De nouveaux aspects applicables à l’architecture sont devenus important dans les domaine comme la biotechnologie ou les mathématiques. De nouvelles consciences émergent quant à la popularité des logiciels informatique BIM et des logiciels de paramétrique algorithmiques. Comment réaliser le potentiel conceptuel que peut offrir ces nouveaux outils et l’impact qu’elles ont sur le processus conceptuel , les nouveaux acteurs ,les choix de l’architecte finaux du projet et les nouvelles formes qui émergent grâce à cette collaboration entre architecte et l’ordinateur ?Qu’est que cela signifie pour le rôle architecte aujourd’hui ? Quels nouvelles problématiques ces nouveaux outils font-ils émerger ? Pour tenter de répondre à ces questions, J’ai choisi d’analyser quelques œuvres architecturales. Le choix de ces œuvres se fait d‘abord pour leur intérêt pour le sujet mais aussi la disponibilité des informations. « If architects are to be systems designers, then they will need to think algorithmically, to be able to propose algorithms to a computer in order to develop their thoughts by observing the outcomes. » Christian Derix [2] « Si les architectes doivent être des concepteurs de systèmes, alors ils devront penser de manière algorithmique, pour pouvoir proposer des algorithmes à un ordinateur afin de développer leurs pensées en observant les résultats.» Christian Derix [2]

[1] [2]

Barrios Hernandez C. R. « Thinking parametric design: introducing parametric Gaudi », 2006. Mario Carpo. Talks at Google. The Second Digital Turn, 2018. 6

METHODOLOGIE

Presentation

Dans une première partie (I) je m’attarde sur le terme «paramétrique» son origine et les différentes pensées qui voudraient dire en architecture, ce que ce terme signifie dans ces divers aspects et pour certains architectes. (II) Des processus paramétrique utilisant l’ordinateur ont été adoptés par différents architectes pour concevoir leurs œuvres mais ces architectures sont souvent très critiquées. Je choisis l’étude de cas de Thom Mayne et son agence «Morphosis » pour étudier les problématiques auxquelles nous confronte ces processus numériques. Dans une 3ᵉ partie (III) des réponses complexes ont été adoptées par plusieurs architectes dans ‘utilisation du numérique en conception architecturale: j’analyse, à travers plusieurs études de cas, ces approches complexes en les comparant et en évaluant leurs pertinences. L’introduction des algorithmes évolutionnaires et leurs impacts sur formes architecturales aujourd’hui étant au centre de mes préoccupations pour cette partie. Puis, dans une quatrième partie (IV) j’expose des études de cas simples et expérimentales de processus discret utilisant des algorithmes génétiques démontrant leurs potentiels d’intégrer des éléments culturels et sensibles humains dans le processus conceptuel computationnel.

CHAPITRE I

I.HISTOIRE DU PARAMÉTRIQUE

1.Une pensée architecturale paramétrique avant l’ère computationelle

Figure 1 : Vue intérieur de la Sagrada Familia , Barcelone, Espagne. Architecte: Antonio Gaudi Année: 1882

L’architecture paramétrique n’a en réalité rien de nouveau. En pensant au paramétrique aujourd’hui ça nous renvois directement à l’ordinateur mais en réalité une pensée paramétrée était déjà présente du temps de Gaudi. Par exemple : l’analyse des colonnes de la Sagrada Familia à Barcelone nous renseigne sur cette pensée complexe.

Figure 2 : Génération de la colonne de la Sagrada Familia Source: [1]

GAUDI Comme sur la figure 2, la forme d’un simple volume rectangulaire subit d’abord une flexion dans un sens (A) un autre (B) subit une flexion dans l’autre sens et la partie basse de la colonne résulte de la superposition de ces deux formes (C) et leur volume intersection résultant (D). Plusieurs variantes de cette colonne existent dans la Sagrada Famillia s’adaptant à chaque fois en changeant certains paramètres de tailles et d’exagérations formelles. Gaudi dans son imitation de la nature fait du paramétrique ,la biologie et ces mécanismes

complexes jouent un rôle quant à son ments numériques des années 90. Son architecture.[3] attention était de travailler comme à l’époque médiévales sans plans Dans la figure cette même forme ou élément graphique à traduire obtenue est flexible grâce aux chan- constructivement par les construcgements qu’on fait subir aux pre- teurs comme on le ferait aujourd’hui. miers paramètres utilisés pour l’ob- Mais il a travaillé en construisant et tenir comme une déformation de la en dessinant au même temps comme base carrée, la rendre circulaire ou la à l’époque médiévale :l’architecte réorienter… nous obtenons à chaque n’est pas séparé du maçon. [4] Gaufois une forme familière a celles trou- di se sépare d’une manière de l’utilisation des dessins en 2D et pense vées dans la Sagrada Familia. en maquette. La Sagrada Familia n’a Mario Carpo explique que Gaudi pas de plan complet préalable à sa est une référence dans les change- construction. Les plans qu’on a aujourd’hui sont dessinés à la suite de sa construction : donc le projet n’a ni début ni fin. La Sagrada Familia est médiéval et moderne au même temps. Il fait des diagrammes et des dessins pour expliquer aux constructeurs la manière de procéder : il décrit le processus et manière de faire les choses grâce à ce langage. Il fait faire aux constructeurs. Il fournissait des instructions et des recettes qui serais comparable aux algorithmes utilisés aujourd’hui pour les architectures paramétriques. Les ordinateurs permettent de faire et construire au même temps grâce à outils informatiques comme je le démontre dans la partie III Les procédés conceptuels paramétriques rapproche l’architecte du domaine de la construction et de la fabrication. Figure 3 : différentes variantes possibles du méme système de Génération de la colonne de la Sagrada Familia Source: [1]

[1] [3] [4]

Barrios Hernandez C. R. « Thinking parametric design: introducing parametric Gaudi », 2006. Lynn G. «Organic algorithms in architecture», 2005. Reyner Banham. «Theory of design in the first Machine age», 1960.

Figure 4 : Une maquette à chaines physique inversés de Gaudí exposé à Barcelone. Source: https://sagradafamilia.org/

L’architecture de l’œuvre de Gaudi est fondé sur l’utilisation de la maquette à chaînes (figure 4) et le champ attractif de la gravité comme on peut le voir sur la figure, ou des cordes, des liens et des poids sont utilisés pour simuler les colonnes et la forme de la cathédrale. Ce qui conduit a une utilisation complexe de techniques de constructions Catalane. Quand des phénomènes physiques sont pris en compte en conception cette contrainte agit sur tous les éléments et l’architecture devient plus fluide et plus élégante ; si on déplace une chaîne pour changer la surface d’un espace par exemple, toute la chaîne reste contrainte par la gravité et sa forme est altérée suivant cette contrainte. Un arc optimal suit une courbe caténaire inversée la ma-

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quette permet un recalcul physique de ses courbes lors d’un changement conceptuel.

Comme l’explique Greg Lynn [3] ,Le style gothique a été inventé après l’invention du calcul infinitésimal. La géométrie gothique était basée sur la synthèse et l’enchaînement des formes : sur un plan structurel et esthétique. Le calcul n’était pas utilisé par les architectes gothiques pour définir leurs formes mais s’était la première fois la forces et les mouvements sont pensés comme une forme architecturale les chaînes de Gaudi des formes deviennent des voûtes et des arcs. La structure détermine la forme.

Lynn G. «Organic algorithms in architecture», 2005.

I.HISTOIRE DU PARAMÉTRIQUE 2.Softwares

Figure 5 : Le Graz Art Museum en Autriche. Architecte: Peter Cook Année: 2003 Source: https://www.museum-joanneum.at/en/ kunsthaus-graz

PROGRAMATION VISUELLE ET LANGUAGE INFORMATIQUE Pour comprendre ce nouvel imaginaire créé par les nouvelles technologies en architecture. Il faut d’abord s’intéresser aux logiciels qui façonnent le nouvel imaginaire des architectes qui l’utilisent dans leurs processus architecturaux. Je choisis ici de présenter l’environnement de quelques logiciels. Les logiciels de programmation visuelle sont devenus populaires. Ces logiciels rendent accessible le fait d’écrire son propre script grâce à des « components » qui contiennent une partie de script de programmation qui est en réalité complexe et n’est qu’à la portée de l’informaticien. Grasshopper étant l’un des softwares la plus populaire grâce une à grande communauté en ligne qui le nourrit régulièrement, est un plugin de Rhinocéros. Rhinoceros est construit grâce au langage de programmation « Python » et « RhinoScript ». Ces langages peuvent être utilisés pour créer de nouvelles commandes personnalisées et plug-ins (ce que la communauté en ligne n’hésite pas à partager gratuitement) ou encore stocker et afficher des informations spécifiques au projet au-delà de ce que Rhino de base peut stocker. [4] [5]

FLUIDITÉ : LE BLOB , LE PLIE, LE PIXEL ,LA MODULARITÉ... L’architecture non linéaire apparaît avec les architectes baroques. L’idée étant d’aller au-delà de la grille cartésienne pour établir plus les normes de beautés et de proportions. La période du vocabulaire baroque organique du milieu du 20 éme siècle, de l’art nouveau et de Gaudi coïncident avec le développement du modernisme : la chapelle à Ronchamp de Le Corbusier est par exemple une illustration de ce concept de fluidité. Mais ce concept n’intéresse pas les architectes modernes pour longtemps. Ils s’intéressent plus aux technologies de la révolution industrielle de leurs temps même si quelques projets modernes utilisent la courbe comme la Sydeney Opera House. Ce n’est que pendant les années 80 qu’on s’est intéressé encore à cette fluidité. [4] Le « blob » amène avec lui un nouveau paradigme de conception architecturale. En effet dans son livre « Animate Form », L’architecte Greg Lynn nous pousse à penser au-delà des limites avec des architectures « élastiques, malléables et mutables, limitées uniquement par l’imagina-

tion. » En utilisant de nouveaux logiciels informatiques d’animation, Greg Lynn change la conversation au tour des formes architecturales et des processus de conception Il introduit un tout nouveau vocabulaire «les blobs, les hypersurfaces et les poly-surfaces... » pour décrire les formes « biomorphiques » qu’il crée.[5] Greg Lynn invente le terme architecture « blob » en 1995. Il dessinait sur un ordinateur, cliquant sur un nuage de points aléatoire qui prenait une forme amorphe, lâche et sans forme comme une cellule que les concepteurs numériques appellent une forme biomorphique. Le terme blob n’est qu’un acronyme pour ces formes d’objet binaires (Binary Large Objects) réalisés par ordinateur. L’utilisation de matériaux malléables comme le métal, le plastique, et le fait d’utiliser moins de béton inspire alors à nouveau les architectes à adopter ces formes organiques.

Reyner Banham.«Theory of design in the first Machine age»,1980 Antoine Picon. «Culture numérique et architecture» . Editions de la Villette, 2008. 12

I.HISTOIRE DU PARAMÉTRIQUE 3.Le terme «paramétrique» en architecture

LE PARAMÉTRIQUE AU SENS LARGE En conception assistée par ordinateur (CAO) deux aspects qui rendent le paramétrique intéressant pour le concepteur ; (1) Les attributs affectés aux formes ou/et résultants de la forme et la capacité de l’utilisateur d’affecter des valeurs à ces attributs et (2) la réversibilité de ces attributs dans les deux sens (sur les informations que concepteur affecte et ceux qui résultent de la forme). On peut penser alors que dans un environnement d’un logiciel BIM (Revit, Archicad..) on peut dessiner un mur par exemple; ce mur possède des attributs (couches, caractères des couches , hauteur, ) le concepteur peut modifier les attributs automatiques ou les attributs qu’il a affectés à l’élément « mur » au début à n’importe quel moment du montage de la maquette : les murs de mêmes « Type » dans la maquette changent simultanément en conséquence. On peut ainsi paramétrer sa maquette dans un environnement créer par des développeurs informatiques qui ciblent le secteur du bâtiment dans le but premier de coordonnées et synchroniser le travail des différents intervenants et de pouvoir ainsi visualiser les conflits et les anticiper. Mais un environnement comme celui de Revit est très contraignant et normalisé. Il n’est pas idéal pour penser et concevoir. Le papier et le crayon restent de loin le meilleur outil pour l’architecte pour réfléchir et concevoir. Des logiciels non paramétriques qui offrent des environnements 3d plus simples et souples d’utilisation avec une prise en main très rapide peut être adoptée par les architectes tel que Sketchup. L’utilisateur peut trouver dans ses limitations de ces logiciels un moyen de travailler dans une abstraction plus pertinente en phase conceptuelle. Mais ces limita-

tions incluent aussi des limites formelles et de maniabilité non négligeable : la courbe a point de contrôle n’est pas prise en charge par exemple et ces logiciels non paramétriques et l’irréversibilité des taches effectués dessus les rendent obsolètes. « Paramétrer » dans un sens plus large c’est pouvoir affecter des contraintes et les faire varier. Pour beaucoup d’architectes le paramétrique a permis de s’ouvrir a de vaste champs expérimentaux des logiciels qui permettent d’écrire des algorithmes et de visualiser en temps réel une maquette 3d offre un environnement de travail nouveau. C’est l’intuitivité de son interface graphique qui fait la force de Grasshopper associé à Rhinoceros par exemple. Des codes de langage informatiques sont dissimulés dans l’environnement de ces logiciels algorithmique et c’est cette dissimulation qui le rend très accessible pour les architectes. Grâce à une pensée et à des logiciels paramétriques Dessiner-Effacer-Recommencer deviens Paramétrer-Dessiner-Jauger. Ce « workflow » est plus rationnel. Avec l’avénement du numérique certains architectes ont créé des formes iconiques souples remarquables dans le tissu urbain, d’autres l’utilisent beaucoup plus discrètement ont créé des laboratoires de recherches liée à leur entreprise qui permet des processus algorithmiques plus théoriques souvent pour créer des éléments solaires optimisés par le calcul, optimiser une forme pour certaines fonctions, simuler des phénomènes physiques ou structurelle . C’est là ou l’intérêt de ces processus sont les plus évidents.

Figure 6 : La sculpture El Peix, Barcelone. Architecte: Frank Ghery Année: 1992 Source: Photo Pete Sieger

Figure 7 : Fondation Louis Vuitton ,Paris. Architecte: Frank Ghery Année: 2008

FRANK GHERY Frank Ghery implémente tôt l’outil en agence ou la réalisation de modèles numériquement et la réaliser réellement a été possible tôt. Il fait appel a des ingénieurs en informatiques spécialisés pour réaliser un élément qu’il a imaginé concrètement pour la première fois la sculpture de poisson d’or (figure 6) une forme courbe qu’il ne trouvait pas le moyen de construire avec des entreprises ordinaires. Dans leurs utilisations la plus commune de l’algorithmique et de la courbe, on pense tout de suite au travail de Zaha Hadid ou celui de Frank Ghery et aux formes extravagantes de la fondation Louis Vuitton par exemple ; ces formes reproduites encore et encore dans des villes à travers le monde. Mais en réalité, Frank Ghery adhére à la fabrication de maquette fait mains pour concevoir ces œuvres. L’introduction de l’ordinateur dans son entreprise n’ont pas changé les méthodes de travail de Gehry : il conçoit toujours ces œuvres avec des croquis rapides et des maquettes physique qu’il trouve primordiales. L’ordinateur n’est qu’un outil de notation qui rationaliser et retranscrit des concepts qu’il a déjà établies et des formes qu’il a déjà choisies au préalable. [6] Son projet était déjà au point au moment où il a été transcrit sur des logiciels paramétrique; ce nouvel outil n’est utilisé que pour rationaliser des formes complexes et pour ce seul intérêt. Aussi, des différents modèles BIM ont été réalisé pour ce projet par des bureaux spécialisés aux quatre coins du monde : ce travail est délégué, l’architecte ne manipule pas lui-même l’outil. Et c’est la tendance qu’offre l’outil BIM en entreprise aujourd’hui : les logiciels rigides qui offrent des possibilités limitées et standardisés par rapport des moyens algorithmiques qui ont le potentiel d’aider à la conception et la réflexion architecturale et des réponses adaptées aux contraintes environnementales d’un projet. On a donc l’impression, dans ce cas, d’utiliser de nouveaux outils pour faire d’anciennes architectures. C’est ici que réside la problématique de l’utilisation de l’ordinateur en architecture aujourd’hui.

[6]

Rocker I. M. « Architectures of the Digital Realm: Experimentations by Peter Eisenman | Frank O. Gehry », 2010. 14

«PARAMÉTRICISME DE SCHUMACHER» LANGUAGE ET DÉSCRIPTION DE COMPORTEMENT COMPLEXE

Il y a différents sous type de conception paramétrique principalement son « style » actuel est le « tectonisme ». La conception paramétrique a commencé au début des années 90 en profitant de la technologie informatique. Elle a débuté à l’époque du pliage. Les architectes ont créé la complexité des surfaces, contrairement aux styles précédents où l’articulation architecturale est créée par la complexité des formes puis sont venus le « mondialisme » et le « swarmisme » Nous sommes maintenant à l’ère du « tectonisme ». Un style plus mature que les premières approches de la conception paramétrique. Ce sous-style consiste à élever les solutions d’ingénierie par une stylisation créative. Les dessins sont plus colorés et texturés, avec des solutions structurelles optimisées. PARAMÉTRIQUE, CALCUL , ORDRE NATUREL, ET FORMES ARCHITECTURALES

Le « Tectonisme » est un style riche. Il crée un sentiment d’unité dans nos villes sans risquer de lui donner un aspect monolithique. L’œuvre du Corbusier et d’autres à l’ère industrielle a tracé la voie de l’architecture moderne qui a dominé la discipline pendant environ 70 ans remplaçant la mentalité classique. La discipline subit de nombreuses transformations dont deux styles importants de transition qui nous ont fait passer du modernisme au paramétrique ; le « Post-modernisme » et le « Brutalisme ».La conception paramétrique est l’utilisation par les architectes des technologies de l’informatique subide même quelques variations comme le « pliage » qui est le premier style qui en sort avec une idée simple et soutenue par beaucoup de science et d’ingénierie qui est de créer de la complexité sans utiliser de multiples éléments. Les concepteurs utilisent la même surface pour exprimer les différentes actions et caractéristiques architecturales de leurs conceptions cette approche crée une grande fluidité des espaces qui s’adaptent au contexte et à leurs exigences internes. Le «Blobisme» et «Swarmisme» sont deux méthodes fondamentalement similaires à la première itération du design paramétrique le «Blobisme» est la fusion de volumes de blobs elle offre un nouveau niveau de complexité elle donne au paysage urbain existant «Swarmisme» s’applique davantage au design urbain où on utilise un vague d’éléments au lieu d’une surface la simple quantité d’éléments doit réagir suivant une forme. L’état actuel de la conception paramétrique et ce qui définie le «Tectonisme ». c’est une morphologie différente des formes c’est aussi des grains de textures. Ce qui interesse en conception paramétrique c’est les méthodologies de recherche de formes et non la création non formée.Le « tectonisme » met en valeur les logiques de structure et de fabrication qui sont a l’origine de ces formes. C’est l’expression stylistique de l’architecte aux solutions d’ingénierie où les joints et les limites des matériaux de fabrication sont considérés comme des ornements naturels pour le travail de l’architecte on peut trouver les premiers travaux de « tectonisme » dans la Sagrada família Gaudi que j’ai mentionné précédemment ou des règles de la physique sont utilisés pour trouver les formes appropriées et optimisées le pavillon de Armadillo (figure 8) une voûte à Venise une œuvre de Zaha Hadid le bloc est une représentation des capacités de ce style les architectes ont créé une fine coquille de pierre sur une solution structurelle générée numériquement la texture est découverte pendant les étapes de fabrication de la pierre a été utilisé comme ornement du projet, donc le « Tectonisme » est dérivé des mêmes lois de la nature; mais les changements et interventions de l’artiste architecte crée plusieurs variables du avec la même solution de système de règles structurelles utilisées. [7] [7] [8] 15

Patrik Schumacher. «TECTONISM», 2017. Patrik Schmacher. « Parametricism as Style - Parametricist Manifesto », 2008.

Figure 8 : Le pavillon de Armadillo Ă Venise Architecte: Zaha Hadid AnnĂŠe: 2016 Source: armadillovault.com

PROJET ORGANISATIONNEL, PROJET PHÉNOMÉNOLOGIQUE, ET PROJET SEMIOLOGIQUE

Pour Schumacher, le paramétrique est un nouveau style architectural. Il s’agit d’un courant architectural qui se développe dans une recherche de complexité et une pensée phénoménologique. Dans sa thèse « parametric order », il propose une définition de l’« ordre architectural » qui pose l’organisation, l’articulation phénoménologique et l’articulation sémiologique (des significations) comme trois éléments également principaux d’un projet architectural [8].

Figure 9 : Le pavillon de Armadillo à Venise Architecte: Patrick Shumacher Année: 2012 Source: [7]

« L’articulation s’appuie sur l’organisation et la révèle. Elle rend apparente l’organisation des fonctions. Ce faisant, elle élève l’organisation dans l’ordre. La dimension de l’articulation comprend deux sous-tâches distinctes : l’articulation phénoménologique et l’articulation sémiologique. » [7] -Organisation = constitution / distribution des espaces/modèles de liaisons des espaces = c’est des distanciations/interdictions/ connexions qui sont physiques -Articulation = constitution/distribution d’une morphologie/similitudes/différences des éléments architecturaux qu’on veut organiser. L’articulation est congnitive/perceptive/ de compréhension des corps cognitifs actifs des usagers. Le projet phénoménologique = usagers en tant qu’agents cognitifs/ perception/ et décomposent leur environnement selon les principes cognitifs de la reconnaissance des formes ou de la perception gestuelle. Il s’agit de rendre les arrangements organisationnels lisibles par la perception . Les codages sémiologiques (signes et language) = qui ne peuvent s’attacher qu’aux caractéristiques visuellement discernables de l’environnement. Les utilisateurs ne peuvent lire/interpréter/comprendre que ce qu’ils peuvent discerner. Interprétation/ lecture/ communication. [7] [8] 17

Figure 10 : Modéle de flux physique; Modèle de foules différenciées; Modéle de foules cognitives avec heuristique comportementale basée sur la perception Architecte: Patrick Schumacher Année: 2012 Source: [8]

Patrik Schumacher.« TECTONISM», 2017. Patrik Schumacher .« Parametricism as Style - Parametricist Manifesto », 2008.

Figure 11 : Modèle généré numériquement / Relation fonction- forme a l’echelle de la ville Auteurs: Ludovico Lombardi, Du Yu, Victoria Goldstein, Xingzhu Hu; Professeur: Patrik Schumacher Année: 2012 Source: [7]

Dans ce qu’il propose, Schumacker met en avant l’heuristique (la découverte) par le paramétrique. Il montre que grâce à des modèles dynamiques on peut modéliser les fonctions de l’espace et faire une conception architecturale dynamique. Des modèles basés sur des agents sont capable de représenter, reproduire et prévoir le mouvement des flux des usagers d’un espace grâce un nombre important d’informations. Ainsi il s’intéresse à une relation dynamique entre la forme et la fonction, entre l’environnement bâti et des trames sociaux et cela grâce à l’ordinateur. Faire participer les algorithmes et l’architecture au processus de conception ne signifie pas que l’ordinateur remplacera le rôle de l’architecte il s’agit davantage d’une approche visant à obtenir des réponses heuristiques que d’un véritable «produit final» et il serait plus question en réalisé d’offrir beaucoup plus de possibilités à l’architecte et de le contraindre aussi à utiliser des logiques et systèmes formelle rationnelles dès le début de la réflexion conceptuelle. Il faut aussi distinguer le style de la méthode. Il n’y a pas de raison qu’on ne puisse pas écrire un script qui nous aide à concevoir quelque chose qui ressemblerait a une architecture «moderne» ou «classique» et il n’y a aucune raison pour laquelle ne pourrions pas dessiner un bâtiment avec une peau perforée, ornementé ou dilaté mais sans l’aide d’un programme informatique. Il faut differencier entre le résultat et la méthodologie. Une méthodologie induit elle forcément un résultat ? Si l’architecte est maître de son œuvre, ces choix seraient-ils les mêmes sont ou avec ces nouvelles méthodes numériques? La question est complexe vu que la discipline même de l’architecture est de nature complexe et s’occupe toujours du contexte de chaque projet, de l’instinct du concepteur,… .

CHAPITRE II

II. LIMITES DU PRAMÉTRIQUE : CAS D’ÉTUDE DE MORPHOSIS 1.Présentation de Morphosis

À partir de l’analyse des références, je cherche principalement les limites des processus utilisés, afin d’en dégager les problématiques auxquelles se confronte l’architecte dans l’utilisation du paramétrique en conception et leur impacte sur le résultat final d’un projet architecturale, et cela en m’intéressant à ce qui à changer le processus architectural d’un architecte ,Thom Mayne, avant l’intégration d’une pensée numérique dans ces conceptions et après. Il s’agit d’un travail comparatif entre ses anciens et nouveaux projets mais aussi d’une constatation sur l’évolution de sa pensée et le rôle qu’a joué l’outil numérique pour cela. Je tente d’adapter une approche en isolant les œuvres choisies et les analyser par rapport à la méthode informatique utilisé en mettant l’accent sur le potentiel de ces méthodes, ce qu’elle apporte ou non par rapports à ces autres œuvres. En observant un bâtiment peut-on savoir si des outils numériques ont été utilisés pour le concevoir, et lesquels ?

1.MORPHOSIS THOM MAYNE

Figure 14 : Le pavillon de Armadillo à Venise Architecte: Morphosis Année: 2016

Figure 15 :Académie Cooper Union for the Advancement of Science and Art, New York Architecte: Morphosis Année: 2016

Figure 12 : Projet de tour à Paris. Architecte: Morphosis Année: non realisé

Figure 13 : Tour Kolon One & Only, Seoul Architecte: Morphosis Année: 2018

Figure 16 : Le pavillon de Armadillo à Venise Architecte: Morphosis Année: 2016

Thom Mayne est un architecte américain déconstructiviste, ses œuvres sont majoritairement connues pour leurs formes angulaires décalées et leurs murs extérieurs en plusieurs couches.En 1972, il lance avec son collègue architecte Michael Rotondi son agence d’architecture Morphosis

à Santa Monica, en Californie. Le Sequoyah Educational Research Center de Zuma Beach, remporte un prix d’architecture progressive en 1974. Cette même année, Mayne a aidé à fonder le Southern California Institute of Architecture (SCI-ARC), qui est devenu une école importante en

conception expérimentale. En 1978, il termine un programme de maîtrise d’un an en études architecturales à l’Université Harvard. Il retourne ensuite en Californie, où il s’occupe, avec Rotondi, des projets allant de résidences privées à des restaurants, à un centre de cancérologie à Los An-

geles.Rotondi quitte Morphosis en 1991, et en 1992 Mayne est devient professeur d’architecture et de design urbain à l’Université de Californie à Los Angeles. [9] Par la suite, Mayne a réalisé ce qui était considéré comme sa conception révolutionnaire : en l’an 2000 près de Pomona, Californie, construite à flanc de colline, l’école (Dimond Ranch High School) comprend deux rangées de bâtiments inclinés abritant une passerelle intérieure semblable à un canyon. En 2004, Mayne achève la conception du bâtiment du siège du district 7 de Caltrans à Los Angeles. Bien qu’il soit massif, le bâtiment Caltrans est sensible au paysage de rue. Son extérieur est une énorme coque en aluminium, perforée et programmée pour se déplacer en fonction de l’ensoleillement, permettant une filtration programmable de la lumière du soleil dépendant de la journée. Ses travaux ultérieurs incluent ; un centre étudiant (2006) et plusieurs projets commandés par le gouvernement, notamment le San Francisco Federal Building (2007). En 2007, Mayne a dévoilé des plans pour une tour à Paris (figure12) qui comporterait une structure et une peau complexe qui s’adapte à la caractéristique non standard de la tour, tout en répondant à une série de considérations physiques et environnementales complexes et souvent concurrentes. Les technologies intégrées dans la tour captent le vent, pour produire de l’énergie et minimiser sélectivement l’apport solaire tout en maximisant la lumière du jour sans éblouissement. Sa peau performante devenant opaque et translucide sous différents angles et points de vue selon la lumière du jour. [9] INFLUENCES Thom Mayne s’intéresse aussi à une sémantique active de l’architecture. Il intègre des éléments industriels dans son architecture, notamment dans la conception d’une série de maisons dans le s année s 80. Le travail de Mayne, rappelle l’esthétique mécanique de l’avant-garde du

[9] [10] [11] [12]

Figure 17 : Lycée Dimond Ranch, California Architecte: Morphosis Année: 2000

Figure 18 : Hall Bill & Melinda Gates, New York Architecte: Morphosis Année: 2014

début du XXe siècle et les méthodes généalogiques de Michel Foucault qui dit que la «généalogie» s’occupe des « apparitions sans structure cachée ». Elle permet de concevoir sans « imposer à toutes les traversées du parcours une forme dessinée dès le départ »[10] « La méthode déconstructiviste permet de travailler et défaire pour mieux connaître les surfaces où les événements s’inscrivent. » [11]Les dessins de Mayne imitent les parties d’objets trouvés. Ils entretiennent un réel intérêt pour les planches de l’Encyclopédie de Diderot (figure 12), saturées de mécanismes à Los Angeles, où le bois reste le matériau le plus courant, Mais il s’est appliqué à injecter dans ses projets le matériau acier, et cela

dès les premières extensions de maison, sous forme de quincaillerie, de contrepoids, de câbles, etc ce qui en fait une sorte de mémoire de l’ère industrielle. [12] Morphosis affirme un nouveau constructivisme : Une reconstruction qui prend en compte les sources historiques et le contexte en une architecture tout à la fois réflexive et ouverte. La philosophie et l’architecture de Thom Mayne ne dérive pas du modernisme européen mais reste attachée au contexte de la côte Ouest des Etats-Unis. Ses travaux s’inscrivent dans une culture d’expérimentation de la Californie du Sud. Parmi ses influences : les pensées post moderne d’Aldo Rossi et de Peter Eisenmann.

Kim You-been, Kim Ho-chang. «Design Peak 10 - Morphosis.», 2011. Michel Foucault. Nietzsche. « la généalogie, l’histoire. C. G. Naumann.Leipzig», 1987. Pablo Andres Gomez Granda. «Matériau et forme pour rien: essai critique sur l’architecture et la notion de dispositif» , 2015. Christian Girard F. M. «L’anamorphose de la machine». Editions HYX.Paris, France, 2015.

Figure 19 : Mécanisme extrait de l’Encyclopedie de D. Diderot (1774) Source: Encyclopédie de Diderot

A.PETER EISENMAN

Figure 20 : Vue exterieur sur la House VI, Cornwall Architecte: Peter Eisenman Année: 1975 Source: Internet

Avec sa pensée post-moderniste Peter Eisenman travail sur une série de maisons expérimentales (figure 23) , se basant sur des règles rationalistes de décomposition, de complexité et de totalité du projet et utilisant le diagramme comme moyen de rationalisation d’opérations formelles. Il fait exploser la boite moderne avec ses opérations formelles. À travers ses maisons expérimentales , on peut remarquer une envie de complexifier des formes simples mais sans forcément défier les technologies de construction modernes du béton et de la structure poteaux-poutre. Un système de langage, comme une architecture, possède une organisation spatiale par étape de transformation. Le sens des mots est essentiel dans le travail d’Eisenman le langage et ses systèmes grammaticaux ont un lien important avec l’architecture qui lui donne tout son sens. [13] Il a appliqué la relation des mots aux éléments architecturaux et cela a conduit son architecture à un processus rationaliste. [13] Des opérations d’inversion, de glissement formel dans le cas de la House VI; la grille en plan subit des d’abord les opérations, 4 lignes sont extrudées et deviennent des murs qui se croisent. Les murs s’allongent et s’inversent. Les murs s’étirent et deux d’entre eux tombent en faisant une différence de niveau vertical. Des murs subissent des soustractions et d’autres s’allongent. C’est les murs résultant qui créé des espaces habitables.(figure 21)

[13] Peter Eisenman. «House VI» . Disponible sur : < http://house6.weebly.com/house-vi.html > 23

Figure 21 : Diagrammes generatifs de conception de la House VI Architecte: Peter Eisenman Année: 1975 Source: Peter Eisenman, “House Vi :The Client’s Response”

On trouve deux escaliers colorés : un est fonctionnel et l’autre est à l’envers(figure 22).Il y a plusieurs poteaux dans la conception de cette maison ; certains sont structurels et d’autres s’intersectent avec les murs, certains, non structurels, flottent en ne touchant même pas le sol. [13] Cet élément architectonique déraisonnable joue pour Eisenman, le rôle de rappel d’un processus architectural. La maison VI est un témoignage de ce processus. [13] Comme l’ensemble des opérations que subit le diagramme conceptuel, le projet est une machine où la série d’actions est comprimée dans le temps et l’espace où le temps s’arrête.

Figure 22 : Vues interrieurs House VI ; Escalier rouge inversé; Chambre de couple Source: AD

Thom Mayne a été inspiré par le mouvement post moderniste, dont Eisenman est l’un des pionniers. Ceci est dû sûrement à ses caractères d’opérations et à ses transformations rationnelles mais aussi à travers le diagramme évolutif et une notion du temps qui impacte le projet qui a poussé des chercheurs à rapprocher le travail d’Eisenman aux processus algorithmiques du numérique et qui nous pousse à penser que ces idées de complexité par les systèmes rationnels sont liées au travail de Mayne. L’approche architecturale de Thom Mayne est complexe. Elle tend à utiliser un langage analytique et plastique. Les théories de Peter Eisenman et ses diagrammes rationalistes ont eu un impact sur ses dessins. C’est cette méthodologie procédurale, son travail sur la sémiotique, le langage, la notation, syntaxique, qui le rapproche des algorithmes numériques, car il s’agit d’une description d’un processus qui résulte en une architecture. Et c’est là qu’intervient la notion de temps en architecture. En effet, si on considère que le processus architectural est aussi important que le bâtiment lui-même, ne pouvons-nous pas dire que ce bâtiment n’est autre qu’un résultant d’un processus qui a été figé à un moment donné sous une forme donnée? Eisenman bien qu’il soit ouvert à ce rapprochement que font les chercheurs pour son travail au numérique, il est réticent vis-à-vis de la valeur ajouté de ces outils. On doit, pour lui, faire la distinction entre « form fiding » et le « form making ».

Figure 23: Série de maisons expérimentales de Peter Eisenman; House I(1967) ; House II (1969) ; House III(1971) ; House IV(1971) ; House VI(1975) ; House X(1973) Source: The primacy of form (1963)

[13] Peter Eisenman.«House VI» . Disponible sur : < http://house6.weebly.com/house-vi.html > 25

Figure 24 : Maquette de la House X de Peter Eisenman, projet non construit

B. ALDO ROSSI Aldo Rossi était un architecte italien qui a acquis une reconnaissance internationale dans quatre domaines distincts : la théorie architecturale, le dessin et la conception, ainsi que la conception de produits. Il était l’un des principaux représentants du mouvement postmoderne.Il s’intéressait à l’influence de la ville sur l’architecture et vice versa. Il prônait une pensée « analogique » de juxtaposition d’une idée de projet avec la ville dans une recherche de ce qu’il appelle «l’âme de l’architecture ».C’est une architecture de tout les jours ou il travaille avec des éléments répétitifs et systémiques. C’est avec le développement d’une série de projets entre 1970 et 1971 que Rossi, grâce à la combinaison d’objets géométriques, des bâtiments et de leurs fragments, arrive à définir une forme unitaire et autonome qui résume la figure en forme de peigne et l’agrégation des géométries élémentaires. La nature particulière de cette forme, précisément en raison de sa simplicité, est assimilée par Rossi même à l’image du « squelette» [14] « j’aime le commencement et la fin des choses ; mais j’aime surtout les choses qui se brisent puis se recomposent, les opérations archéologiques… et chirur-

gicales. (…) Peut-être l’unique défaut de la fin comme du commencement des choses est d’être en partie intermédiaire, c’est-à-dire prévisible. Et la chose la plus prévisible c’est justement la mort.» Aldo Rossi [15] Le bâtiment de logements dans le quartier Gallaratese de Rossi à Milan (figure 25), porte les principes du mouvement moderne à travers ses formes les plus « exaltées », c’est – a-dire une duplicité de penser l’architecture car selon Rossi, le projet architectural se pense entre les principes de logique universelle et la création poétique individuelle Inspirée du traité de Boulée, ce mouvement sera défini en 1967 comme « rationalisme exalté »[13].Rossi arrive aussi à développer un processus de composition, appelé en 1969 « ville analogue », basé sur la possibilité de combiner différents bâtiments et leurs fragments en les juxtaposant. Le travail d’Aldo Rossi représente un dépassement des méthodologies du Mouvement Moderne, appartenant initialement au courant architectural de Neoliberty (venu en réaction aux hypothèses de l’architecture rationaliste et de l’architecture organique première réaction au rationalisme avec des références à l’ Art Nouveau . Par la suite, il est arrivé au

Figure 25 : Residence Galleratese Bloc D, Milan Architecte: Aldo Rossi Année: 1968 Source: BURCIN YILDIRIM [14] [15] 27

Lampariello B. « Aldo Rossi : les œuvres du « rationalisme exalté », 2013. Rossi A. «A scientific autobiography». Cambridge, Mass : MIT Press, 1981.

Post-Moderne dans le panorama italien varié de ce mouvement, qui a assumé en lui une rigueur exemplaire, que certains ont définie comme le Néo-Novecento (nouveau 20ᵉ siècle). Rossi était l’un des plus grands rénovateurs idéologiques et plastiques de l’architecture contemporaine, avec sa poésie métaphysique et le culte qu’il professait dans la même mesure envers la géométrie et la mémoire. Aldo Rossi a développé un concept totalement nouveau de la ville par rapport à l’idée de Le Corbusier , une idée qui avait dominé tout le début des années 1900 : Il la voyait comme la somme de toutes les époques, de tous les styles architecturaux jusqu’à présent. Ne pouvant «rompre» totalement avec le passé comme l’ont fait les architectes du Style International , il se retrouve donc obligé de rendre sa construction «organique» au sein de la ville. [16] Sa solution était d’utiliser des archétypes. Il s’agit de formes récurrentes dans l’histoire de l’architecture, des formes qui constituent une véritable référence à la ville existante, rendant son résultat à la fois innovant et traditionnel. [14] Beaucoup étaient les archétypes utilisés par Rossi. Ces archétypes étaient un moteur de la conception architecturale. Une ville pourrait être constituée de fragments de mémoire collective partagés par les habitants de la ville : une architecture de nostalgie. Ces imprimés comme sur la figure 26 exprime cet idée.Il faisait des dessins pour préparer ces bâtiments ou les archétypes représentent des éléments familiers de l’environnement bâti. Donc Aldo Rossi a inspiré Thom Mayne dans son utilisation des fragments comme concept architectural et son approche poétique à l’architecture. Thom Mayne, comme Rossi qui trouve dans la fragmentation un moyen de se détacher du travail des modernes de son époque, trouve dans l’architecture numérique un intérêt expérimental et une remise en question des formes contemporaine. C’est ces idées d’hybridation et de retour à la ville par la fragmentation qui l’inspire plus clairement dans ces projets des années 80. [16] [14]

Figure 26 : Aldo Rossi, L’Architettura assassinata lithographie Architecte: Aldo Rossi Année: 1976 Source: collection Bonnefantenmuseum ,Eredi Aldo Ross

Aldo Rossi. Architecture of the city. Aldo Rossi.Italie, 1966. Lampariello B. « Aldo Rossi : les œuvres du « rationalisme exalté », 2013. 28

CONTEXTE DE LA COMPLEXIFICATION DES FORMES ARCHITECTURALES

En architecture les formes complexes deviennent importantes dans les années 90, le mouvement post-moderne est très accès sur l’aspect symbolique des projets, leurs formes, leur scénographie et c’est l’aspect visuel qui domine cette période avec des architectes comme Mario Botta et les travaux d’urbanisme de Aldo Rossi. Vers la fin des années 90 le mouvement déconstructiviste prend de l’ampleur avec Zaha Hadid ,Libskind ou encore avec un aspect minimaliste avec Richard Meier et Tadao Ando. L’outil numérique est introduit dans les agences d’architecture dans cette période avec Form Z****** et d’autres logiciels numériques.l’introduction de ces outils dans la construction reste lent. Le post-modernisme revisite l’ornement. Pendant les années 70 et 80 le pluralisme est l’ordre mondial de la culture. Le thème populaire devient une «nouvelle théorie de la complexité où la façon dont les zones urbaines peuvent être assemblées par un contrepoint contextuel».C’està-dire qu’un bâtiment post-moderne typique, tel que le décrit Charles Jencks,est un bâtiment hybride, qui dramatise le mélange de périodes opposées ; le passé, le présent et le futur, pour créer une ville-temps miniature. [17]

praticienne de Thom Mayne . Le livre de Venturi, Complexité et Contradiction, publiée en 1966 est la racine de ces pensées . L’architecture s’est alors tournée vers le post-modernisme ou l’historicisme. «Je me suis intéressé à une architecture de la complexité – une architecture qui promeut la différence, la poursuite de l’ambiguïté, la coexistence de contradictions apparentes… » [18] La doctrine «Less is more » déplore la complexité et justifie l’exclusion à des fins expressives. Elle permet en effet à l’architecte d’être»«très sélectif dans la détermination des problèmes qu’il veut résoudre ». Mais si l’architecte doit être» «engagé dans sa façon particulière de voir l’univers »« un tel engagement signifie certainement que l’architecte détermine comment les problèmes doivent être résolus, et non qu’il peut déterminer lesquels des problèmes il va résoudre. Il ne peut exclure des considérations importantes qu’au risque de séparer l’architecture de l’expérience de la vie et des besoins de la société. Si certains problèmes s’avèrent insolubles, il peut exprimer ceci : dans une architecture inclusive plutôt qu’exclusive, il y a place pour le fragment, pour la contradiction, pour l’improvisation et pour les tensions qu’elles Cette période des années 1960 produisent. »R. Venturi [19] coïncide avec le début de la carrière

[17] Jencks C.«The Story of Post-Modernism: Five Decades of the Iconic and Critical in Architecture» , John Wiley & Sons, 2012. [18] Thom Mayne.«Morphosis: Recent Works». in‑D media; Abridged edition, 2000. [19] Robert Venturi.«Complexity and Contradiction in Architecture». The Museum of Modern Art.New York, NY , 1968. ******Annexe

Figure 27 : Le cimetière San Cataldo, les deux dessins de Rossi Architecte: Aldo Rossi Source: C.McEwan 2013

Figure 28 : Plan du cimetière San Cataldo, Modena Architecte: Aldo Rossi Année: 1972 Source: C.McEwan 2013

II. LIMITES DU PRAMÉTRIQUE : MORPHOSIS 2.Résidences des années 80

PRÉSETATION J’ai choisi de m’attarder sur ces projets en particulier de Morphosis pour la disponibilité d’informations sur les méthodes de conceptions pour pouvoir comparer ces processus avec les méthodes numériques dans des projets plus récents de Morphosis mais aussi pour pouvoir établir une analyse comparative sur les idées conceptuelles, les méthodes, les intentions architecturales et concepts adaptés par les architectes. Analyser la conception de projets choisis, conçus en 1980 : The Was House et la Sixth Street House avant sa transition vers l’utilisation de l’outil numérique. Ensuite présenter le projet d’Emerson College ainsi que les méthodes numériques qui ont été utilisées pour la conception de son projet. Une conclusion sera établie sur l’influence de l’outil informatique et l’introduction d’une pensée computationnelle paramétrique sur le produit architectural final.

MORPHOSIS

RÉSIDENCES DES ANNÉES 80 Hypothèse : L’utilisation des outils numériques et les intentions de l’architecte pour le projet de Emerson College font écho aux conceptions des résidences des années 80, malgré les nouveaux processus numériques adopté par l’architecte pour les concevoir. Les formes et les métaphores nouvelles de la conception numérique amènent un nouveau paradigme et changent ce qui est possible en architecture. Or, les formes restent similaires à celle du mouvement moderne. Le béton prime et les nouvelles formes amenées par ce paradigme ne sont que superflues : elles sont toujours rattrapées par une tectonique semblable aux principes du Corbusier et des méthodes moderne d’économie d’espaces. Il s’agit d’une production moderne « classique » ou le processus « raconté » est transposable à la production architecturale.

Figure 29: Maquette de la Was House Architecte: Morphosis AnnĂŠe: 1988 Source: tombonnerphotography.com

Figure 30 : Dessins hybrides de la Was House Architecte: Morphosis AnnĂŠe: 1988 Source: tombonnerphotography.com

ETUDE DE CAS : WAS HOUSE Thom Mayne travaille avec des processus formels. Dans les premiers jours du travail de Morphosis, la composition des formes a été obtenue en grande partie grâce aux calques : les dessins ont été superposés, parfois même en combinant différents formats de dessins (tels que l’axonométrie, les plans et les sections), laissant des restes d’une oblique dans le plan, d’un plan en élévation, tout comme les composants d’un bâtiment peuvent être fusionnés en un complexe plus grand. Le dessin, tout comme un bâtiment, était une construction avec tous les attributs que l’on pouvait trouver dans un bâtiment. [20] L’ordinateur avec sa capacité consi-

dérable de stockage, de réplication et de transformation des informations visuelles, a amélioré la capacité de Morphosis à utiliser la représentation de manière productive et expérimentale. La soustraction de vides tridimensionnels complexes à partir de solides tridimensionnels également complexes complexités qui étaient auparavant presque indescriptibles est devenue relativement facile. Non seulement l’ordinateur permet la génération de ces formes indescriptibles, mais il facilite la description spécifique de ces formes directement aux ingénieurs et aux fabricants. [20] Thom Mayne conçoit les dessins de conception pour ces résidences des années 80 avec une logique et

procédures complexes jouant sur des projections d’éléments graphiques pour créer ces compositio ns. Pour les comprendre, il faut d’abord distinguer les différents espaces projectifs (utilisés dans différents projets) classés comme sur la figure suivante : La Was house a été projetée dans un espace Multi-projectif hétérogène comme suit :

Figure 31 : Définition de l’espace multi-projectif Source: [21]

[20] 2014. [21]

Simitch A., Warke V. K. «The language of architecture: 26 principles every architect should know».Beverly, Massachusetts:Rockport Publishers, Derycke D. « Morphosis Drawings and Models in the Mid 1980s: Graphic Description of Graphic Thinking », 2016.

1. La coupe 2 : 3 systèmes de projection (projetés selon les 3 repères sur le dessin) + 7 dimensions spatiales (l’unité des repères change à chaque fois : il y a une unité différente pour chaque axe de repère)

2. La coupe 2 avec une « suggestion » de profondeur pour cette coupe.

3. Le plan (nommé coupe horizontale car ne contient que des traces de coupes des murs ) + La coupe 2 (coupe verticale ) la hauteur du projet est suggérée par la relation qu’entretien les deux coupes. [21]

[21]

Derycke D. « Morphosis Drawings and Models in the Mid 1980s: Graphic Description of Graphic Thinking », 2016. 34

4. Fragments en axonométrie apparaissent détachés du reste (ils ont translaté, en changeant d’échelle et subit une rotation) [21]

5. Réunis 1 2 3 et 4 dans un repère cartésien : tous les éléments sont synchronisés et coexistant. C’est un espace multi-projectif, hétérogène. Cette synchronisation ici ne se fait pas grâce aux repères dans lesquels été projetés ces fragments, car ces derniers ne se superposent pas. Elle se fait grâce à un algorithme : C‘est une connexion mécanique dont les 3 systèmes de projection et les 7 dimensions spatiales sont connectés grâce à 2 opérations géométriques (comme le montre le dernier dessin où l’algorithme est appliqué sur un fragment architectonique dans un but démonstratif). Les espaces graphiques de toute la conception est un assemblage de divers systèmes de projections qui comprennent les lignes de projection, les lignes de construction, les rythmes, axe, lignes pointillées, motifs, grilles, etc. [21]

Figures 32 : Décomposition en système de projections séparé d’une coupe de la Was House Système de projection 1,2,3,4 et 5 ; representation d’un fragment dans plusiurs systèmes de projections au méme temps Source: [21]

[21] 35

Derycke D. « Morphosis Drawings and Models in the Mid 1980s: Graphic Description of Graphic Thinking », 2016.

ETUDE DE CAS : SIXTH STREET HOUSE Les fragments sculpturaux « Dead tech » sont insérés dans le projet, rappellent un monde d’anciennes machines lourdes dont les fonctions originales ont été longtemps oubliées. Ils ont maintenant une fonction domestique, rhétorique ou structurelle. Un dessin conceptuel place ces fragments dans le même espace graphique, où ils se confrontent les uns aux autres, dépourvus du contexte du projet qui les accueille. Chaque fragment est représenté dans son propre système de projection oblique, intersant leurs existences dans l’espace au même temps.

Figure 33 : Dessins composite hybride d’une maison qui n’a pas été réalisée Architecte: Morphosis Année: 1987 Source: moma.org

Figure 34 : Sixth Street House, Austin Architecte: Morphosis AnnĂŠe: 1986

Retravaillés en éléments fonctionnels – escalier, cheminée, douche - ces éléments innovants incarnent une préhistoire ou une archéologie imaginée du site.[22] Ce qui apporterait une nouvelle invention au site et auraient comme il le dit «la capacité d’incarner sous forme bâtie une préhistoire imaginée d’un lieu, une archéologie contemporaine (passée et future) et ses transmissions ultérieures dans le temps. » Mayne remet donc en question la vision historique du dessin comme médium passif au service de l’architecture. Les positions des fragments dans l’espace du dessin coïncident globalement avec les positions des fragments dans le plan du projet, ce qui suggère que le dessin représente une vue de dessus des fragments. Il n’est plus possible d’identifier certaines charnières géométriques reliant les systèmes de projection comme dans la coupe de la Was House(1988). Les fragments se rencontrent dans un espace conceptuel qui dépasse l’espace cartésien. Les fragments coexistent dans un espace graphique qui n’est pas homogène mais hétérogène. Leur connexion géométrique ne peut être illustrée explicitement :elle est donc implicite. Chaque fragment glisse le long de ses lignes de projection et est projeté avec précision dans le plan du dessin. D’un point de vue sensible, ces fragments montrent la texture et la substance et une sorte de traçage d’ombre, suggère leur exposition à la lumière du soleil. La seule possibilité pour les fragments de coexister dans un espace cartésien commun et d’atteindre la matérialité est d’être déformée de manière à correspondre à leur projection dans le dessin. La maquette numérique 3D est finalement transformée en une maquette physique. [21] Morphosis transposent les codes et les techniques des systèmes de projection d’un support à l’autre afin de découvrir de nouvelles choses. Pour cette raison, ce modèle évoque un lien entre la conception et l’analyse ; les deux processus visent à donner existence à la même idée architecturale grâce à des éléments graphiques. [21] L’étude de diverses intersections et chevauchements formels, permet de dégager certaines relations. De ces relations, de nouvelles relations sont créées. Les relations formelles de certaines pièces se clarifient et deviennent de plus en plus complexes. Finalement, la programmation et la construction ne font plus qu’un, tout en gardant les fragments du processus visibles. Mayne questionne la diversité et la complexité inhérentes dans le contexte de Los Angeles tout particulièrement. Ainsi, dans un sens, ses bâtiments sont théorisés par une compréhension de leur contexte : C’est une série de systèmes formels, spatiaux, sociaux et culturels qui sont de plus en plus isolés. Il semble mettre de l’ordre dans ces systèmes en explorant, révélant et construisant des connexions entre eux. Ainsi, ses projets prennent un ensemble diversifié de conditions spatiales, matérielles et formelles et leur donnent un sens d’encadrement ou d’intégration. C’est une stratégie conceptuelle qu’il adopte avant que son attachement aux outils numériques et tout particulièrement à la conception en maquette 3d numérique BIM ne commence.

[21] Derycke D. « Morphosis Drawings and Models in the Mid 1980s: Graphic Description of Graphic Thinking », 2016. [22] George Wagner. «Thom Mayne :Sixth Street House. Harvard University Graduate School of Design», 1989.

Figure 35 : Dessins composite hybride de la Sixth Street House; Escalier ; Cheminer ; Douche de Andrew Zago Architecte: Morphosis Année: 1987 Source: moma.org

Hybridation des dessins Les dessins hybrides sont la fusion de divers types de dessins destinés à être considérés comme un seul dessin. L’approche hybride représente une technique rapide pour ajouter des images tridimensionnelles et de la couleur aux dessins en noir et blanc. [23] Si l’intention du dessin d’architecture est d’illustrer un projet ou un bâtiment entier, alors logiquement, tous les dessins d’architecture devraient se lire comme un seul dessin plutôt que comme une série de dessins individuels et fragmentés. Les dessins hybrides permettent: (1) une fusion, (2) superposition d’idées (3) l’assemblage d’informations fragmentées dans une mise en page complexe au début de la conception avec une dynamique hérité du cubisme et le constructivisme.

[1]

[23] Uddin M. S. «Hybrid Drawing Techniques by Contemporary Architects and Designers». New York : John Wiley & Sons, 1999. 39

Figure 36 : Vues interieurs de la Sixth Street House ; Escalier ; Cheminer ; Douche Architecte: Morphosis AnnĂŠe: 1987 Source: moma.org

II.LIMITES DU PRAMÉTRIQUE : MORPHOSIS 3.The Emerson College

PRESENTATION Le projet est conçu en deux tours élancées de 10 étages, qui hébergeaient jusqu’à 200 étudiants de l’université de cinéma. Ils sont le long de ses bords du site est et ouest ce qui ouvre un espace entre les deux pour la forme incurvée du bâtiment universitaire et pour les grandes terrasses orientées au sud qui se trouvent protégées de la rue. L’intérieur des deux tours est doublé donnant sur les terrasses, avec une enveloppe en forme de toile métallique, créé avec une modélisation informatique paramétrique. C’est à la fois d’un pare-soleil fixe et d’une ornementation élaborée. Le programme inclus aussi de vastes terrasses extérieures, l’espace pédagogique et la circulation sont ouverts à extérieure sur l’atrium et profitent du climat méditerranéen semi-aride de la région. [24] Figure 37 : Emerson college vue extérieure Architecte: Morphosis Année: 2014 Source: Internet

Figure 38 : Vues interieurs Emerson college Architecte: Morphosis Année: 2014 Source:

Figure 39 : Vues interieurs Emerson college Architecte: Morphosis Année: 2014 Source: https://view.publitas.com/98cd501c22b9-4105-84b8-dbbcbac4f740/arch103-final-portfolio/page/7

[24] « Technology in Architectural Practice - AIA KnowledgeNet »,Melissa Morancy, 2015. Disponible sur : < https://network.aia.org/ viewdocument/emerson-college-los-angeles?CommunityKey=79d8bdfe-0ff1-430c-b5c9-7aef1aa8fd0a&tab=librarydocuments >

Figure 40: Vues interieurs de la Sixth Street House ; Escalier ; Cheminer ; Douche Architecte: Morphosis

ANALYSE ET METHODES Deux éléments ont été réalisés numériquement dans ce projet : (1) les façades intérieures des tours et (2) le bâtiment universitaire central. Les façades intérieures qui paressent courbes sont construits en plusieurs morceaux de panneaux pliés paramétrique l’ensemble crée un écran solaire les tours résidentielles emploient une stratégie de ventilation naturelle pour aider à contrôler l’environnement intérieur. Un élément clé dans le système est la plie des éléments de cet écran solaire qui aide à créer des ombres et abaisser la température de l’air dans les couloirs extérieurs et circulation des espaces autour de l’université et les espaces résidentiels. Cette manière de concevoir est intéressante lorsqu’elle est associée à la fabrication numérique et à la capacité de passer du fichier à l’usine. Pour ce projet Satoru Sugihara utilise des scripts sur iGeo library et Grasshopper avec des add-on Python pour concevoir et développer les algorithmes du projet afin de mettre en œuvre un algorithme qui détecte les problèmes, qui optimise et qui permet une exploration de conception de la façade. L’intervention de Sugihara, architecte et développeur informatique, semble venir après la conception globale du bâtiment. [25] Morphosis utilise une grille métallique texturée qui s’étend sur toute la hauteur du bâtiment. Un exemple ci-dessous montre un code pour convertir des géométries d’entrée en agent de multiplication pour distribuer des géométries dans les conditions du champ de surface et la logique d’essaimage. Les images suivantes montrent l’état initial. Ensuite, une distribution sous la condition de champ de surface et la logique de multiplication. Les géométries se rassemblent librement autour des trous de la surface du champ mais en gardant une distance par rapport aux autres géométries grâce à l’algorithme d’essaimage. La

[25] 43

façade paramétrique intérieure du collège Emerson incarne l’énergie de l’école basée sur les médias. Les panneaux d’aluminium pliés sont disposés en vague. Le système de façade utilise une simple structure de cadre en bâton qui s’étend verticalement. Quatre types de panneaux différents sont orientés et fixés sur ces minces cadres verticaux. Ainsi, la forme calculée transforme la façade en un dispositif d’ombrage performant Un algorithme de formation de panneaux a été développé par des agents de particules et de champs de force pour avoir un contrôle flexible sur la formation de panneaux pliés pré rationalisés. La formation des panneaux peut être contrôlée par cet algorithme flexible qui peut accepter de multiples contraintes souples pour satisfaire les contraintes de transparence de la vue dans différentes zones, les limites de densité pour l’évacuation de la fumée et la réponse du champ géométrique au bâtiment central. Le son et l’éclairage sont incorporés dans la structure, permettant à la plateforme supérieure de servir d’armature adaptable pour les performances en extérieur.

Figure 45 : Agents repulsions /attraction IGEO Architecte: Morphosis Source: IGEO* Suigetsu

Figure 46 : modélisation de la facade interieur Architecte: Morphosis Année: Source:

« ATLV ( Architectural Technology Laboratorial Venture ) : Collaborative Computational Design Studio » Disponible sur : < http://atlv.org/ >

Figure 47: Simulation de la façade interieure grace à un algorithme basé sur sur des agents Architecte: Morphosis , Satoru Sugihara Source: http://atlv.org/

Figure 48 : Planche d’assemblage générée par le logiciel pramétrique Architecte:Morphosis , Satoru Sugihara Source: http://atlv.org/project/ela/

BATIMENT CENTRALE Comme pour la facade intérieurs, les Formes à doubles courbures complexe ont été utilisés pour le bâtiment central. L’utilisation de NURBS (Non-uniform rational basis spline) permet d’avoir cette forme sculpturale lisse, c’est la partie la plus géométrique du bâtiment. Elle est composée d’éléments structurellement complexes.Le volume du bâtiment traverse les espaces entre les tours résidentielles à deux reprises, définissant des terrasses à plusieurs niveaux et des espaces interstitiels et promouvant des activités informelles. Pendant la conception les opérations manuelles de la souris sur des modèles informatiques tridimensionnels ne sont pas nécessairement des comportements informatiques. Par exemple, certains théoriciens pensent que la manipulation des points de contrôle en surface par une souris basée sur des NURBS est un comportement de calcul. [26]

Figure 49 : Vue sur la partie interieur courbe de l’Emerson College ; Modélisation de la structure correspondant a la forme

RÉASLISATION Une coopération directe avec le fabricant à été nécessaire pour utiliser ses panneaux profilés systèmes Zahner Engineered (ZEPPS), qui utilise une série de panneaux métalliques spécialement développés pour construire des formes courbes ou complexes. Un algorithme découpe ensuite les murs et les plafonds à formes courbes en morceaux faciles a assemblé sur site numérotte ces morceaux prêts à être fabriqué en usine. Les planches d’assemblage deviennent la mission de l’architecture .

Figure 50 : Vue sur la partie interieur courbe de l’Emerson College ; Modélisation générative de la structure correspondant à la forme Architecte: Morphosis , Satoru Sugihara Source: https://www.w-ar.ch/ca/architecture-news/products/zahner-clads-a-morphosis-schoolin-los-angeles

Figures 51 : NURBS (Non-uniform rational basis spline) Source: [73] [26]

Terzidis K. Expressive form. William J. Mitchell.London : Spon Press Tayler and Francis Group, 2003.

[73] « NURBS curve and surface: (a) NURBS curve defined with the... » In : ResearchGate. Disponible sur : < https://www.researchgate. 45 net/figure/NURBS-curve-and-surface-a-NURBS-curve-defined-with-the-basis-given-in-Fig-3-and-b_fig13_236688075 >

II.LIMITES DU PRAMÉTRIQUE : MORPHOSIS 4.Limites du paramétrique ANALYSE

CONSTAT 1 : UNE ENVELOPPE PARAMÉTRIQUE SUPERFICIEL

Le paramétrique peut offrir des solutions pour optimiser les systèmes d’ombrages et de vitrage comme pour l’Emerson college et sa peau élaborée performante. C’est la contrainte qui semble avoir des solutions qu’on peut trouver directement par l’analyse que peut nous offrir le paramétrique. Bien que, le choix d’utiliser ce dispositif sur les façades intérieures seulement reste ambigus.En effet, à part la volonté conceptuelle de mettre l’accent sur l ‘«espace entre », le simple fait d’optimiser la quantité de soleil frappant une façade des coursives ressemble à un problème imaginaire.L’optimisation solaire semble au mieux être un moteur secondaire pour la conception de l’enveloppe, après des considérations beaucoup plus pratiques comme le coût, l’esthétique et la maintenance. Les décisions de ne pas utiliser d’ombrage sur les projets sont généralement prises pour des raisons pratiques, et non parce que la conception ne pourrait pas être optimisée et que de bons principes de conception peuvent permettre aux architectes d’aller loin sans analyse paramétrique. Cette contrainte semble donc être superficielle et pourtant elle fait l’objet de multiples réponses apportés par le paramétrique dans les bâtiments aujourd’hui. Des projets de Morphosis comme la tour Kolon One and Only, le Hall de Bill et Melinda Gates et le projet de tour à paris inclue tous une peau paramétrique ajouté à la façade. Si la conception de l’Emerson College avec ses courbes comprend des solutions qui peuvent être difficiles à vendre, comme la façade paramétrique pare-soleil ou les formes inhabituelles de la partie centrale, il semble utile de pouvoir dire «nous avons étudié des milliers d’options et c’est la solution la plus efficace». Dans ce sens, l’analyse paramétrique n’est pas une solution en raison de ce qu’elle peut faire, mais en raison de ce qu’elle représente. La manière dont elle est utilisée est moins importante que le fait qu’elle ait été utilisée : l’intérêt du processus pour cette conception dépasse dans ce cas le résultat en soi.Dans le cas de l’Emerson college, la conception paramétrique semble s’épanouir dans la production de façade du bâtiment et de structures de toits organiques continues, plutôt que dans les plans d’étage, les voies de circulation et les interventions spatiales subtiles d’espaces « entre » qui semble venir directement de la volonté d’organisation de l’architecte. CONSTAT 2 : « MACHINE LEARNING » ET SIMULATION

Grace au numérique ont peut optimiser, par exemple, un modèle par rapport à l’étude du soleil, l’exposition….ect. Ses optimisations agissent directement sur la forme. La souplesse et la maniabilité de l’outil est traduite par une forme souple et malléable : la courbe. On peut expliquer ce choix de formes courbes par leurs capacités a traduire des informations sur un grand nombre de point puis les lier avec fluidité. Dans ce sens le choix de formes courbes deviens la solution de facilité. Mais souvent le résultat d’une simulation d’optimisation n’est pas compris par l’utilisateur à cause de la multiplicité des contraintes. Par exemple pour faire des structures selon des formules structurels, on peut calculer l’efficacité de chaque parti individuellement mais quand le nombre est grand, pratiquement le calcul est très lent. On simule les contraintes (Dans le cas de la façade intérieur les contraires ; formelles ; constructive; dimensionnelles des morceaux, orientation ,..est) pour faire la façade la simulation nous indique les parties qui marchent. On

fait plusieurs essais jusqu’à aboutir au meilleur résultat. La machine peut essayer avec un nombre massive massif de fois d’une manière exhaustive. On ne connaît pas les calculs, les essais et les simulations nous donne la solution sans qu’on ne sache les vraies raisons. Donc on aura un résultat performant sans savoir pourquoi ça marche. Donc le traitement exhaustif des informations par l’ordinateur change notre manière de concevoir ? Et les réponses aux contraintes définies au cours de la conception se confonde et leur fait perdre le sens initiale ? CONSTAT 3 : CONTRAINTES HUMAINES CULTUELS SENSIBLE ET L’ÉCHELLE HUMAINE NON PRISES EN COMPTE DANS LE PROCESSUS ALGORITHMIQUE

Avec les peaux, les surfaces et les abstractions sculpturales, les contraintes et leurs interdépendances se prêtent mieux au contrôle algorithmique, sans être encombrées par des questions d’utilisation, d’histoire, de culture et de complexité de l’habitat humain. En effet, la complexité de la conception paramétrique s’accroît. Dans ces cas-là, il faut apporter des solutions plus complexes combinant des réponses différentes à des contraintes différentes et cela simultanément. Mais il est difficile de définir les contraintes imposées par l’environnement, le contexte, les personnes, les acteurs, les normes sociales et les pratiques culturelles. Il existe des définitions paramétriques des flux par exemples, mais encore rien qui modélise la sociabilité humaine et les réactions aux environnements dans leur ensemble. CONSTAT 4 : SOUCIS D’ÉLÉGANCE

Comme le décrit Mario Carpo, l’ordinateur était au début de son utilisation, une nouveauté. Les courbes se justifiaient, par leur nouveauté ; elles n’étaient pas construites au paravent, et représentait une nouveauté pour la construction. L’outil qui a permis ces constructions représentait une nouvelle complexité à son apparition et c’est là où résidait son intérêt. Aujourd’hui ces formes « élégantes » souples, continues sont devenues communes aussi facile à réaliser qu’une forme simple grâce aux nouvelles techniques avec une facilité de fabrication à travers sa manipulation par ordinateur. C’est cette simplicité qui leur fait perdre leur intérêt. De nouveaux paradigmes on suit cette tendance de courbes : un paradigme de complexité, de fragmentation, discrétion. Il s’agit d’utiliser le paramétrique et les algorithmes dans une nouvelle complexité. Le plus grand nombre de projets réalisés contant sur des processus génératifs concernent principalement la conception de façades, a été réalisée une fois la conception finalisée avec tous les intervenants. L’Emerson College ne fait pas l’exception. La conception paramétrique malgré ses potentiels apparents, ne semble pas vraiment un processus révolutionnaire pour le monde de la construction mais reste plutôt une partie localisée d’un projet.

CONSTAT 5 : RETOUR DES ORNEMENTATIONS

Des projets ,comme Emrson College, utilisent l’outil numérique pour la conception, encouragent le retour d’utilisation de l’ornement aujourd’hui. La création de nouveaux ornements aidé par le numérique est concrétement suivie par l’utilisation de nouveaux matériaux.L’autre raison du retour de l’ornement reste aussi une envie de penser l’enveloppe avant de penser au espaces.[5] Le travail de Thom mayne montre un intérêt pour le travail en deux dimensions, au dessin de concept, au diagramme procédural et au dessin qui deviennent une fin en soi.

[5] 47

Antoine Picon. «Culture numérique et architecture». Editions de la Villette, 2008.

CONSTAT 6 : RAPPROCHEMENT DE L’ARCHITECTE DE LA FABRICATION, DE CONSTRUCTION ET DU TRAVAIL DE L’ARTISAN

Il conçoit des formes à double courbure comme dans le projet, car il peut ensuite les assumer du point de vue constructif : la fabrication devient une mission de l’architecte, sa responsabilité. En créeront des fiches graphiques d’assemblage étapes par étapes pour un manuel d’assemblage pour le chantier.

CONSTAT 7 : LES PROCESSUS NUMÉRIQUES ET LE GAIN DE TEMPS DE CONCEPTION

Le concept architectural est un système créer l’architecte est qu’il peut développer à l’infini. Le projet une fois construit n’est qu’un objet figé de ce système qui a été créé. C’est pour ça que Thom Mayne donne une grande importance aux représentations graphiques et leur porte souvent plus d’intérêt que le bâtiment en soi. Aujourd’hui l’outil numérique joue un rôle primordial, car il peut influencer le projet finale à ce fameux moment où le projet est figé. Dans une conversation avec Alonso Thom Mayne en donne un exemple : « Dans la compétition, nous avons fait pour le Palais des congrès de Nara en 1991, nous n’avons pas pu pour opérer facilement sur un élément important de la conception, le théâtre. Nous l’avions coulé et coupé ; mais une fois fabriqués, nous n’avions aucun moyen de développer davantage sa forme les outils dont nous disposions en 1991. Mais 10 ans plus tard, pour le concours du Rensselaer Polytechnic Institute en 2001 en ayant le même problème ; on a pu en quelques secondes, avec l’ordinateur, déformer la forme, la façonner, la couper et l’intersecter avec d’autres choses à volonté. » [27] (Alonso et Mayne 2009) Les outils numériques paramétriques permettent d’avoir une maquette numérique malléable adaptable et donc évite de refaire. En comparant la conception avent et après le numérique , les maisons des années 80 de Morphosis ont été conçus avec des dessins complexe fait a la main. Le dessin a la main présente une limite a cette pensée complexe. Les dessins dans le repère hétérogène expliqué sont difficilement saisissables et prête à confusion pourtant les formes résultant sont linéaires mais l’architecte cherchait déjà, avant l’utilisation de l’ordinateur une complexité tridimensionnelle qu’il transcrit en deux dimensions. Mais l’écran ne fait-il pas déjà ca pour nous ? L’ordinateur ne rend-il pas ces dessins obsolètes ? Figures 52 : Ornementation , projets de morphosis

CHAPITRE III

III.EVOLUTION, OPTIMISATION ET FABRICATION 1.Processus complexes discrets en conception

ALGORITHMES GÉNÉTIQUES

Les mutations sont à l’origine des variations

Les mutations non favorables ne sont pas transmises

D’autres mutations apparaissent au cours de la reproduction

Les variations les plus adaptées sont plus transmises

Figure 53 : Diagramme représentant le fonctionnement de la selection naturelle

L’algorithme génétique est un algorithme basé sur des méthodes de « découvertes» ou « heuristiques » inspirées du processus de sélection naturelle qui appartient à la classe plus large des algorithmes évolutionnaires. Grâce à un algorithme génétique, on peut trouver des solutions de conception performantes et cela grâce à des analogies aux principes d’évolution. Si on veut vulgariser le processus, l’évolution fonctionne comme suit :une population produit de nouvelles espèces. On obtient différentes variations de gènes et ensuite par la sélection naturelle ceux qui ne sont pas performants sont jugés. Ceux qui s’adaptent le plus, seront conservés par la sélection naturelle, ce processus se répète jusqu’à ce que nous nous retrouvions avec un ensemble diversifié de gènes satisfaisant . En traduisant ça par une analogie de conception architecturale: « les individus dans une population » sont les différentes solutions et « les gènes » ou « les chromosomes » sont les valeurs de propriétés du modèle paramétrique de sorte à générer plusieurs scénarios conceptuels que l’algorithme ainsi que l’architecte concepteur évalue en fonction leurs performances. Les principes d’évolution sont utilisés pour optimiser et générer de nouvelles solutions.

THÉORIES DU MONDE AU CALCUL On peut retrouver un des rapprochement interressant du calcul avec le monde de l’architecture dans plusieurs théories de spatialités qui ont été encouragées par plusieurs chercheurs dans l’utilisation des algorithmes dans la conception, dont Bill Hillier avec qui on réalise que certains concepts abstraits comme l’espace / la visibilité syntaxique sont calculables et l’appliquent à l’architecture. David Seamon explique que Hillier démontre que les mondes physique et humain sont intimement liés par la morphologie spatiale des constructions et des établissements. En ce sens, son travail illustre un aspect d’un thème phénoménologique central : l’immersion humaine dans le monde. [28] (Exemple d’isovists dans le chapitre IV) ALGORITHMES GÉNÉTIQUES AUJOURD’HUI Les algorithmes évolutionnaires peuvent être utilisés pour la conception architecturale .Ces algorithmes sont sourcés dans la théorie d’évolution de Darwin ; la sélection, l’hérédité, la mutation ou l’hybridation : L’idée est de faire évoluer des réponses à un problème pour optimiser les solutions. Les algorithmes évolutionnaires ont été introduits en 1973 par John Henry Holland dans « Adaptation in Natural and Artificial Systems » publié en 1975. L’architecture évolutionnaire utilise un aspect fondamental de la biologie: la morphogenèse qui est le processus qui donne sa forme, morphe ou structure, à un organisme. Les processus génératifs donnent des formes qui change et évolue et les outils numériques offrent un gain de temps important. Des architectes comme Herzog, Zaha Hadid , MAD architects, Benoy on eut une pensée expressive et pensaient leurs conceptions d’une manière non linéaire c’est-à-dire « utilisant l’essence de l’architecture complexe comme point de départ on obtient plusieurs facteurs affectant les bâtiments grâce à l’analyse qu’on organise à travers le modèle paramétrique par une logique raisonnable dans la conception, et enfin utiliser l’ordinateur pour créer des formes complexes selon l’exigence de complexité architecturale. » [29] Construire une maquette mathématique sur la base de la science non linéaire c’est la penser à la manière d’une équation mathématique non linéaire qui décrit la relation entre différents variables. Avec les changements de paramètres, la maquette s’ajuste automatiquement selon ses propres règles mathématiques. Les questions sociales et relatives à l’environnement et la nature sont au cœur de la conception architecturale et sachant que les systèmes naturels et les systèmes sociaux sont toujours en continuelle évolution et en mouvement et toujours irrégulier rendent pertinent l’utilisation de systèmes qui sont la source de cette irrégularité. SOFTWARES ET ALGORITHMES GÉNÉTIQUES Pour imiter le processus d’évolution quelques différents algorithmes génétiques ont été développés au cours des 20 derniéres années. Ceux que nous utilisons aujourd’hui fonctionnent de manière à ce que la préparation est générée pour chaque individu et que le « Fitness » (pertinence ou aptitude) est calculé et des opérateurs évolutifs de la sélection et de mutation sont utilisés, par la suite, pour créer une nouvelle génération. L’algorithme génétique préserve les solutions précédemment trouvées de bonnes solutions, par le principe d’« élitisme ».

[28] [29]

Seamon D. «Life Takes Place: Phenomenology, Lifeworlds, and Place Making». 1st Edition.New York, NY : Routledge, 2018. 230 p. MinWu, Ma Z. « The Realization of Nonlinear Architectural on the Parametric Model ». Physics Procedia. 2012. Vol. 25, p. 1470‑1475. 50

Figure 54 : Fonctionnement de Galapagos ; plugin de Grasshopper

Figure 55 : Galapagos component

EXEMPLE D’ALGORITHME GÉNÉTIQUE : GALAPAGOS Grasshopper a un plugin préconfiguré solveur d’algorithmes génétiques : Galapagos, Galapagos est utilisé pour étudier l’interaction des algorithmes génétiques avec les données climatiques. Il génère une géométrie optimisée en utilisant des critères de recherches. Galapagos utilise une relation entrée-sortie, commune à la plupart des solveurs d’algorithmes génétiques multi-objectifs.

les variables paramétriques sont définies comme des sorties. Galapagos définit les relations de sortie comme des « génomes ». Ces sorties utilisées sont limitées à la fonction paramétrique du curseur dans l’environnement de Grasshopper. La fonction de « fitness » est à variable unique, où les sorties paramétriques (génomes) peuvent être multi variables. Galapagos, les fonctions de fitness peut être une valeur maximale, minimale ou spécifiée. Galapagos peut aussi Une « fonction d’aptitude » est dé- enregistrer chaque passage évolutif finie comme problèmes à résoudre, au cours de l’analyse, la limitation 30] 51

du temps de parcours et divers critères conditionnels pour contrôler le comportement d’accouplement et de descendance du passage d’une génération à l’autre (des éléments comme le maximum de générations stagnantes, population maximale par génération, multiplication de la population pour la première génération, report individuel entre les passages de la population et pourcentage de consanguinité entre les générations). [30]

« Genetic Algorithm Solver: Galapagos ». In : Climate Facade. Disponible sur : < http://climatefacade.com/genetic-algorithm-solver-galapagos >

EVOLUTION CAS D’ETUDE :

LA PROPOSITION DE TOUR PAR AEDAS ARCHITECTURE POUR LE CONCOURS KHALIFA-BIN-ZAYED À ABU DHABI AUX EMIRATES ARABES UNIE DE 2009

HYPOTHÈSE Au-delà des préoccupations formelles, le potentiel des méthodes algorithmiques et son utilisation pour concevoir une architecture réside dans la complexité de la méthode et cela dans le deux sens : D’abord (1) en utilisant un algorithme pour un projet qui doit s’attaquer à plusieurs contraintes en même temps car c’est la nature de la conception architecturale qui le veut. C’est en décrivant le plus de « paramètres » et en précisant son scenario, en paramétrant sa pensée que l’architecte arrive à trouver, à travers l’ordinateur, les résultats les plus souhaitables c’est-à-dire optimisés par l’algorithme décrit. L’utilisation des algorithmes offre une flexibilité et permet une exploration plus large de certaines méthodes de conception et permet de développer les nouvelles méthodes ou de combiner les méthodes existantes. Ces méthodes peuvent être « créatives » et donner de nouvelles solutions de conceptuel. Ont programmé la créativité et l’originalité. Ensuite (2) l’outil algorithmique utilisé n’est pas nécessairement à la portée de l’architecte. Il ne travaille pas avec ces outils numériques d’une manière directe et il n’est pas forcément à l’aise avec ces outils de par leur complexité donc d’autres intervenants spécialistes vont avoir un impact sur les choix architectural et conceptuel du projet. C’est particulièrement important dans la conception de donner un ensemble diversifié de solutions à l’architecte décideur afin que la solution finale puisse être choisie par le concepteur humain et c’est particulièrement important dans le domaine de la conception, car nous nous occupons la plupart du temps des problèmes d’optimisation complexe avec multiples contraintes et donc multiples intentions architecturales cela signifie que nous avons souvent plusieurs contradictions avec les buts ou objectifs de la conception. Alors comment pouvons-nous déterminer si une solution est meilleure qu’une autre ? le concept de « non domination » nous démontre qu’ une solution est meilleure que l’autre si elle obtient un score égal ou supérieur dans tous les objectifs mais mieux dans au moins l’un d’entre eux et le programme et l’architecte seront capable de déterminer cela. L’architecte de par la description claire de ces intentions, paramètres et problèmes peut les résoudre grâce l’ordinateur et par le calcul. Mais l’évaluation humaine des processus de tri automatiques des « populations » que l’algorithme offre doit avoir un rôle primordial dans ce processus conceptuel. C’est le concepteur qui tranche vis-à-vis de ces résultats.

Figure 56 : Axonométrie eclaté du projet de concours Architecte: Aedas Année: 2009 Source: [31]

Dans une thèse de Master, Amiina Bakunowicz affirme que la conception architecturale comprend quatre phases interconnectées : l’analyse du problème, la synthèse de la solution, l’évaluation et la communication. [31] Et c’est précisement à cela qu’on va s’interresser.

Figure 57 : Vues interieurs de la Sixth Street House ; Escalier ; Cheminer ; Douche Architecte: Morphosis Source: [31]

[31] Amiina Bakunowicz «ArchiLab 7.Thesis_NEURAL SELF-ORGANISING MAPS AND GENETIC ….» 14:40:34 UTC. Disponible sur : < https://www. slideshare.net/amiinabakunowicz9/amiina-bakunowiczmsc-thesisneural-selforganising-maps-and-genetic-algorithm-evolving-3d-cellular-automata-architectural-model >

LES ALGORITHMES « CUTTING AND PACKING » Dans ce cas de projet l’utilisation de l’algorithme est dédié à l’aide de l’organisation fonctionnelle. L’algorithme influence les d’organisation programmatique. Pour ce cas d’étude, le but est d’organiser et combiner les solutions en les calculant. Des modèles algorithmiques sont développés par l’équipe CDR pout empiler des logements qui s’emboîte comme un tetris en 3D. Utilisant des algorithmes de « Cutting » qui restreint le modèle à certaine manière de découper le tetris. (Des algorithmes comme celui-ci sont souvent utilisés pour optimiser la découpe de matériaux et avoir le moins de déchets possible par exemple) et des algorithmes de « Packing » qui contraignent des éléments à contraintes similaires à se rassembler dans un même « knapsack » pour optimiser un certains buts organisationnels. [32] Dans les travaux de Christian Derix : les notions abstraites deviennent calculables et traduit en diffèrent diagrammes cartographiques conditionnelles et paramétrables et cela grâce des modèles de 2 types [32]: (1) un modèle de l’analyse sociale (explicité par des flux de circulation, et cela même sur les espaces urbains et l’intérêt de certains espaces pour la ville, d’expliciter la pertinence d’avoir une tour dans la ville a cet endroit grâce à différentes informations exhaustives recueillis sur site et l’impact de certaine programmes fonctionnelles sur la ville en traduisant les actions des usagers de l’espace.) et (2) un modèle de langage spatiale auquel on s’intéressera pour ce cas d’étude : Dans ce modèle on a simulé des contraintes / entrées de ; « performances », « configurations », « exploitations » et « occupation » spatiales au même temps. Cette méthode algorithmique se base sur de nouvelle représentation de l’espace car la notion de performance spatiale est abstraite. En effet, un espace « performant » est explicité par une des règles de surfaces et d’adjacences : un espace de séjour qui est spacieux où on peut accéder facilement à la cuisine au WC par exemple est considéré plus performant que l’opposé. Cette cartographie prend ici la forme de diagrammes tridimensionnels leurs fonctionnements reposer sur des notions importantes.

NOTIONS DE PHYSIQUES: LE SYSTÈME DE RESSORT C’est en 1999 que Scott A. Arvin et Donald H. House informaticiens, ingénieur, mathématiciens et professeurs en école d’architecture au Texas s’intéressent à la computation visuelle. Il explore la possibilité de simuler des comportements en utilisant des principes de physique de mouvement. Ils parviennent à automatiser le placement et le dimensionnement initial des éléments de conception, grâce à un moteur interactif réactif. [34] En utilisant des notions physiques de forces, d’élasticité et des cordes mécaniques. Ils trouvent un moyen de les appliquer à la programmation spatiale et fonctionnelle en utilisant des simulations de physique dynamique. Ainsi, le rapport entre deux espaces est représenté en tant que connexion élastique : un ressort. Grâce à cela, l’intention de l’architecte de déplacer un espace est considérée comme une force. Ce qui permet de faire une comparaison entre une organisation objective qui sera généré par le programme et une organisation plutôt forcée par l’architecte décideur qui va déplacer des éléments en interagissant avec le modèle directement (figure 61) . [35]

[32] [33] [34] [35]

Alfredo Andia, Thomas Spiegelhalter .« Post-parametric Automation in Design and Construction», 2014. David Derix. Mediating spatial phenomena through computational heuristics. 2010. Arvin S. A., House D. H. « Making Designs Come Alive: Using Physically Based Modeling Techniques in Space Layout Planning », 1999. Lobos D., Donath D. « The problem of space layout in architecture: A survey and reflections ». Arquitetura Revista, 2010.

Figure 58 : Les trois types de logement admissible par le programme ; le système en vue de face ; le système contraint par la forme cylindrique Architecte: Aedas Source: 31 [31] Amiina Bakunowicz «ArchiLab 7.Thesis_NEURAL SELF-ORGANISING MAPS AND GENETIC ….» 14:40:34 UTC. Disponible sur : < https:// www.slideshare.net/amiinabakunowicz9/amiina-bakunowiczmsc-thesisneural-selforganising-maps-and-genetic-algorithm-evolving-3d-cellular-automata-architectural-model >

Figure 59 : Dessin de préparation conceptuel du fonctionnement de l’algorithme (story board) Architecte: Aedas Source: [31]

Figure 60 : Une sélection de résultats générés par l’algorithme Architecte: Aedas Source: [31]

LA NOTION DE GRAMMAIRES GRAPHIQUES : MODÈLE AUTOMATISÉ DU DIAGRAMME À BULLES Pour ce diagramme d’adjacence le concepteur entre les propriétés de la pièce (son nom, sa surface…) de la salle et ajuste les liaisons fonctionnelles. Le programme donne en réponse une interprétation qui peut être modifiée interactivement en 3D. Le diagramme sert de support dans lequel l’architecte joue et voir des résultats et possibilités auxquels il n’aurait pas pensé avant. C’est une méthode d’« emergence ». [36] L’«Émergence » est un concept qui auquel on fait référence dans plusieurs disciplines. Il est lié à la biologie évolutionnaire, l’intelligence artificielle et la théorie de complexi-

[36] [37] [38]

té. Dans sa définition la plus simple, comme le décrit Achim Menges dans son livre « computational design thinking », l’émergence décrit les propriétés d’un système qui ne peut pas être déduit de ces composants : quelque chose qui plus que la somme des parties du système. [37] Le diagramme à bulle utilisée pour ce projet est un modèle à base d’agents (modélisation AB) de grammaire graphique, de modèles attraction/répulsion et de systèmes de ressorts. Ces modèles de disposition topologique sont destinés à aider le concepteur à visualiser et à travailler avec la structure de configuration

du bâtiment en conception architecturale: Les cercles représentent les espaces du plan (dont la surface correspond à la surface souhaitée de l’espace) et les objectifs de voisinage des espaces sont représentés par des lignes les reliant. L’outil permet d’explorer et de résoudre les objectifs topologiques de l’ aménagement se fait sans se laisser distraire par des contraintes géométriques. La configuration topologique avec la prise en compte des détails géométriques sans mélanger le problème a des intentions formelles du projet en se concentrant seulement sur la logique de l’assemblage. [38]

Derix C. « In-Between Architecture Computation »: International Journal of Architectural Computing,2009. Menges A., Ahlquist S. « Computational Design Thinking.», 2011. Helme L., Derix C., Izaki Å. « Spatial configuration: Semi-automatic methods for layout generation in practice ». 2014

Figure 61 : Diagramme à bulles Architecte: Aedas Source:[31]

FONCTIONNEMENT DU DIAGRAMME A BULLES Dans ce diagramme une force attractive agit le long des lignes proches, et une force répulsive assure qu’il n’y a pas de chevauchement entre les bulles, dans le plan 2D. Mais certains éléments s’empilant verticalement sont inclus (escaliers et ascenseurs). La manipulation directe permet à l’architecte de modifier la disposition du diagramme en faisant glisser les cercles. Le concepteur interagit avec le modèle en entrant des espaces dans l’interface utilisateur graphique qui est configurée pour permettre au concepteur de définir des groupes d’éléments et de construire le calendrier sous forme de diagramme imbriqué, basé sur l’incorporation à répétition des descriptions du diagramme. [38] Les objectifs d’adjonction sont définis entre les éléments d’espaces par l’architecte .Mais il ne peut pas définir explicitement à quel étage se trouvera chaque élément il ne peut que spécifier des relations verticales relatives. [38] Bien que la disposition des éléments puisse être «modifiée» en les faisant glisser manuellement dans leur plan 2D, elle est principalement générée automatiquement en fonction de la description du diagramme ce qui signifie aussi que si une configuration peut être sauvegardée en utilisant la syntaxe du graphique par l’architecte, la disposition spatiale du diagramme à bulles sera régénérée lorsqu’il sera rechargé. [38]Une analyse de la profondeur des espaces, ou de la distance topologique dans le bâtiment, calculée d’après l’espace extérieur est faite . Cela équivaut à une mesure qui a été utilisée comme norme.Dans ce modèle, la profondeur est représentée par une couleur, qui passe du bleu foncé au bleu clair à mesure que la profondeur augmente, et donne) un retour visuel instantané sur l’accessibilité des espaces à l’intérieur du bâtiment et une approximation des masses des surfaces. [38]

Figure 62 : diagramme à bulle tridimentionnel (étages) Architecte: Aedas Source: [31]

[38]

Helme L., Derix C., Izaki Å. « Spatial configuration: Semi-automatic methods for layout generation in practice »,2014. 56

LIMITES DU DIAGRAMME A BULLES Il est difficile de jauger les zones: la génération de la disposition des espaces dépend de la forme et de la taille de l’espace disponible de sol. Il faut donc estimer les pourcentages de la surface disponible qui sont occupées dans la simulation. Étant donné que les rectangles sont très serrés et que la plupart des plaques de sol architecturales contiennent des limites orthogonales, il est logique d’essayer une représentation rectangulaire des zones. La plaque de sol disponible peut alors être représentée par un contour, qui peut agir comme une contrainte sur les zones, et il est simple d’évaluer visuellement les résultats obtenus au fur et à mesure de L’évolution de la conception. [38] Il s’agit d’autres formes de visualisation de suite de ce diagramme à bulles qui serviront de moyens de visualisation des résultats.

Figure 63: Modèle tridimentionel généré à partir du diagramme à bulles Architecte: Aedas Source: [31]

[38] 57

Helme L., Derix C., Izaki Å. « Spatial configuration: Semi-automatic methods for layout generation in practice »,2014.

RÔLE DE L’ARCHITECTE DANS LA CONCEPTION DU PROJET

Il s’agit d’une tour d’habitation avec une liste de types d’appartements à disposer sur chaque étage avec des contraintes d’accès. Ce problème combinatoire est presque impossible à réaliser à la main. La contribution du concepteur était la description des objectifs de la simulation, sans manipulation directe pendant la solution. Des croquis ont été réalisés pour définir les paramètres de la simulation. [38]Le concept était que les unités d’une tour résidentielle cylindrique soient composées de segments de la plaque de sol circulaire, les appartements de T2, T3 et T4 étant constitués de différents nombres de segments. Comme les segments pouvaient être disposés sur plus d’un étage et devaient évidemment être l’un à côté de l’autre, les profils résultants ressemblaient à des tetris ou ce qu’on appelle des «polyominos». C’est un problème ou il faut fermer les pièces de tetris tout en ayant des pièces à 4 faces et en maximisant les sol disponibles. [38]D’autres contraintes ont été introduites par l’architecte comme la préférence pour des appartements plus grands qui gravitent au sommet de la tour ou d’équilibrer le critère d’aptitude entre le souhait d’avoir un mélange correct de types d’appartements et l’utilisation de toute la surface de plancher disponible. [38]Une collection de « 200 individus » a été utilisée pour faire évoluer la solution, avec une approche évolutive standard de mutation et de croisement, et en utilisant la surface totale obtenue comme critère d’aptitude le meilleur de la génération. [38]L’utilisateur de l’algorithme observe que la surface de la plaque de sol et le nombre d’unités s’améliorent, bien que le taux de remplissage n’atteigne jamais 100 % car les solutions se font par recherche exhaustive. [38] Finalement, l’élévation de la tour a été «déroulée» et un ensemble d’appartements clairement spécifiés a été utilisé comme catalogue pour aider à résoudre l’algorithme génétique sans mettre à jour les fonctions de sélection et d’aptitude. Plusieurs solutions entièrement conformes aux objectifs ont été générées, qui ont ensuite pu être retraduites dans les configurations volumétriques d’appartements prévues. [38] «DUALITÉ CONCURRENCE-COOPÉRATION» ENTRE LES CONTRAINTES DE L’ALGORITHME La coopération se reflète dans un comportement global d’agents qui interagissent en se communiquant des informations ou des conseils (concernant généralement des régions à éviter ou susceptibles de contenir des solutions) tout en résolvant un problème. Il existe également diverses méthodes de conception qui relient les étapes du processus de conception.

[38]

Helme L., Derix C., Izaki Å. « Spatial configuration: Semi-automatic methods for layout generation in practice », 2014. 58

LES MÉTHODES DE CONCEPTION PAR L’ALGORITHME GÉNÉTIQUE La recherche par essais et erreurs, les méthodes de contrainte-satisfaction, conception fondée sur des règles et méthodes fondées sur des précédents sont tous des catégories de méthodes de conception par l’algorithme génétique. Peut-on savoir si les nouvelles méthodes de conception synthétisées peuvent être développées sans dépendre de l’influence humaine ou si les méthodes procédurales peuvent-elles être «créatives» et donner lieu à de nouvelles solutions de conception?Si nous appliquons le critère de l’imprévisibilité aux résultats sachant que la réponse logique est toujours discutable. Ils peuvent, très occasionnellement, générer des résultats inattendus uniquement en raison de la capacité unique à produire et à analyser une grande quantité de solutions, une compétence que les humains ne possèdent pas. L’analyse de la méthodologie de CDR [31]démontre que nous pouvons programmer la créativité dans le code en nous assurant que: - La méthode conception ascendante est suivie en ne permettant pas l’intégration dans un organisme artificiel des mécanismes autonomes implicitement programmés ; - Le rôle de la co-évolution intrinsèque entre les parties du système artificiel, sur la façon dont il peut être mis en œuvre et sur ses propriétés scientifiques intrinsèques pour chaque projet particulier est bien analysé et compris - Les règles d’auto-organisation sont mises en œuvre ; Le groupe Conception et recherche computationnelles a divisé le dossier en trois domaines d’application : toit - graphe de tassement circulaire et de connectivité, élévations - systèmes de coordonnées barycentriques pour la population maillée, unités résidentielles - carrelage polyomino pour Tetris 3D avec optimisation évolutive. L’absence délibérée de prévision du revêtement final, du toit et des modèles résidentiels a résulté de la conception de méthodes de recherche algorithmiques et heuristiques. (Figure 1). Tassement du cercle de toiture en fonction du calendrier sous-jacent (Figure 2). Études géométriques pour les unités d’appartements (Figure) Conception finale Chaque type d’appartement dans le programme de la zone est chargé sur le site et regroupé autour d’un certain nombre de noyaux. Les appartements sans accès direct à un noyau sont surélevés à l’étage suivant. Le processus de regroupement est répété jusqu’à ce que tous les appartements y aient accès. [31] Une combinaison d’ Algorithme génétique et Cartes auto-organisatrices visant à suggérer une autre façon de donner une solution à certains problèmes d’architecture spatiale et morphogénétique. est ajouté .L’approche du processus de conception suit un principe «ascendant» assisté par ordinateur pour garantir que le système évolutif émergant en conservant ses qualités d’autonomie. Scénario architectural : La tâche de l’algorithme proposé est de donner une forme au bâtiment en fonction de la disposition fonctionnelle et spatiale prédéterminée des espaces. Il doit être réalisé de manière à ce que l’agencement requis reste inchangé et que la forme émerge des comportements entre les agents du système complexe du bâtiment.

ANALYSE ET METHODES Ce projet se concentre sur le premier aspect heuristique de la manipulation de l’architecte qui se base sur les règles de l’art en architecture et les normes architecturale pour faire ces choix ainsi que poser une contrainte manuellement au programme. Les données sociales utilisées comme données d’entrée pour ce projet sont un ensemble d’information récupéré sur terrain par le groupe de développeur CDR. En effet, dans « Post parametric automation in design » l’auteur explique que les comportements des habitants s’apprennent à partir de réponses cognitives à des situations spatiales empiriques et sont déclenchés par des indices provenant des conditions spatiales dans lesquels ils vivent. [32] Chritian Derix explique que pour son travail computationnel pour le groupe Aedas recueillir les informations fiables sur terrain par l’équipe elle-même est un travail primordial. Trouver des informations plus usager-centrique et non pas économique ,climatique , physique seulement est le but des développeurs aujourd’hui pour mieux comprendre le site et faire des choix plus sensibles à la vie humaine.Ces informations peuvent avoir une grande valeur et influencent les choix programmatiques. Développeurs et architectes travaillent ensemble recueillent d’information et enrichissent leurs data base pour créer un profil de la ville sur lequel ils se basent : une partie des informations est prise à partir de donner publics accessible mais la majorité ,recueillis sur site sont des informations comportementale, perceptifs et opérationnel. Ils créent un profil pour chaque ville où le modèle va être simulé. Pour les urbanistes ce qui importe le plus c’est la manière de faire le zoning, car il a un effet direct sur la ville les usages mixtes interprétés par des développeurs par le calcul. Le zoning doit , pour Derix , etre complexe et avoir des superpositions aujourd’hui pour des villes plus mixtes et plus fonctionnelle .C’est les réponses complexes qui feront une meilleure ville. Les bâtiments haut comme le concept de cette tour pour le concours se basant sur une simulation en termes de densité grâce aux surfaces et contraintes de différentes densités montre que la manière d’organiser la densité dans cette tour affecte la ville et les quartiers et que cet effet peut être mesurable par rapport à ces surfaces : le programme permet de jauger a quel cap il faut s’arrêter pour cette tour pour les intérêts du quartier. [40] Ce qui influe sur le résultat du projet sont les usagers dans l’espace qui suivent un processus actif c’est-à-dire que ; leurs comportements, leurs actions et leurs réponses aux conditions spatiales ne sont pas forcément prédictibles ; on doit donc se fier aux bonnes pratiques, normes, les réglementations, et les choix créatifs de l’architecte avec son processus génératif. Dans son approche, Aedas utilise des modèles à base d’agents, un modèle de calcul permettant de simuler les actions et les interactions d’une propriété seule pour pouvoir évaluer leurs effets sur tout le système. [32] « Ces outils sont semi-automatiques, non fixes, et l’utilisateur peut déplacer des bulles et/ou des pièces volumétriques tout en maintenant la contiguïté entre les fonctions. Lorsque l’utilisateur déplace les pièces volumétriques, elles se comportent en attirant ou en repoussant différentes configurations [32]

Alfredo Andia, Thomas Spiegelhalter, « Post-parametric Automation in Design and Construction»,2014. 60

en fonction de leur configuration topologique. Ces outils sont destinés à intensifier la période de réflexion dont disposent les équipes de conception avec les configurations du programme plutôt que de fournir des solutions entièrement optimisées » [41] Aedas limite ces applications algorithmiques dans leurs fonctionnalités c’est-à-dire que chaque application est distribuée minutieusement et visualisée en temps réel en les simulant pendant sa recherche, afin de rendre ses découvertes transparentes. [32] En effet , la complexité des modèles algorithmiques pose problème quant à la multiplicité des « inputs » et peut rendre le résultat très dépendant de l’ordinateur de tells façon qu’en utilisant l’algorithme le concepteur ne sait plus quelles propriétés interagit avec lesquels et ne peut plus saisir concrètement les résultats que l’ordinateur lui offre . [32] Aedas dans son approche veut donc éviter de tomber dans ce piège: le concepteur a le contrôle parce que chaque étape de l’algorithme est visualisé. Dans ce cas, les diagrammes représentent des organisations indépendantes et ne peuvent pas être affectés de manière linéaire, mais seulement «poussés».Mais les interventions des concepteurs sont absorbées visuellement, ce qui permet à l’architecte de pouvoir observer et comprendre les principes d’organisation de ce système. Des informations sont déduites par cet échange entre l’architecte et le modèle. [32] Le processus génératif de conception de l’espace menant à des « découvertes » sont apprises à l’algorithme par l’utilisateur ou /et les meilleurs pratique de conceptions architecturales recommandés. [32]je peux toutefois en déduire que la conception générative peut être un peu trompeuse car l’ordinateur ne génère pas de conception ; il n’a pas de créativité ; l’architecte crée une vision abstraite de sa conception, puis l’ordinateur ne fait que trouver le meilleur ensemble pour les valeurs des paramètres décrites par le concepteur grâce au langage informatique. Le dessin permet à l’architecte d’imaginer l’espace et les lieux pour faire des choix alors que le calcul lui va définir des espaces grâce au grand nombre de données structurées , donner un feed-back rapide au input décrit par l’architecte et permet ainsi l’optimisation de plusieurs aspects du projet architectural. Dans ce cas l’organisation fonctionnelle. Bill Hillier explique que pour comprendre l’architecture, nous devons la comprendre à la fois comme un produit et comme un processus.l’architecture commence lorsque les aspects de configurations de la forme et de l’espace par lesquels les bâtiments deviennent des objets culturels et sociaux ne sont pas traités de manière inconsciente et par des règles à suivre mais sont élevées au niveau de la pensée comparative consciente et font ainsi partie de l’objet de l’attention créative. L’architecture naît, pourrait-on dire, d’une sorte de prise de conscience intellectuelle que nous construisons, non pas comme des automates culturels reproduisant les formes spatiales et physiques de notre culture, mais comme des êtres humains conscients et conscients de la relativité culturelle des formes construites et des formes spatiales. [39] « L’émergence est à la fois une explication de comment les systèmes naturels on évolue et se maintiennent et un nombre de modèles et processus pour la création de systèmes artificiels qui produit la forme et des comportements complexes et même peut etre un vrai intelligence » [42] Qu’en est-il de la recherche d’inspiration et de l’état réel de l’inspiration ? Je ne pense pas que ces aspects puissent jamais être programmés dans un algorithme quelconque. En même temps, en étant excellent pour imiter les résultats de la créativité humaine (mis en œuvre par des méthodes analogiques) ou pour faire évoluer la forme sur la base de connaissances pré éva-

[31] [41] [32] [39] [42]

Amiina Bakunowicz , « Thesis_NEURAL SELF-ORGANISING MAPS AND GENETIC».ArchiLab 7. Andia A. « TOPOLOGICAL FUTURE: GENERATIVE BIM THINKING ». Alfredo Andia, Thomas Spiegelhalter. « Post-parametric Automation in Design and Construction» Hillier B. «Space is the machine: A configurational theory of architecture.». CreateSpace Independent Publishing Platform, 2015. Achim Menges, « Emergence: Morphogenetic Design Strategies», 2004.

lué (utilisées par des systèmes experts et des grammaires), aucun ordinateur ne peut se qualifier pour être vraiment créatif. En fait, il importe peu que les ordinateurs puissent ou non être créatifs. Il existe une compétence très précieuse qu’ils peuvent apporter aux méthodes de conception, qu’ils sont capables de générer et de reconnaître des configurations qui n’étaient pas évidentes ou même présentes au départ. Cette propriété est appelée émergence. [31] Cette analyse de ce projet me mène à penser que même ces processus « complexes » qui semblent utiliser des éléments numériques utiles et avec discrétion (s’opposant aux premiers formes architecturales iconique des postmodernes avec leur projet souple et continue ) ont besoins d’isoler les problèmes pour les traiter avec transparence ce qui fait que le résultat mécanique qu’il donne pour ce projet de Aedas a répondu à ces problèmes et contraintes que les architectes ont mis en place. Mais la transparence du processus et la contrainte de temps les obligent a moins penser la forme. Aussi l’objectif de remplir les étages a 100/ n’a pas été atteint et a dû être forcé vers la fin de la conception. Cette transparence et «simplification» limite le côté créatif de l’architecte dans la forme sachant que le projet entier ne se limitait pas à la conception d’une tour seulement mais ce n’était qu’une partie du projet. C’est cette approche ciblée qui représente la faiblesse de ce processus. La manière de calcul de cet algorithme est complexe parce qu’elle travaille avec une logique concurrence /coopération et plusieurs autres logique de calculs comme : les recherches par essais et erreurs, les méthodes de contrainte/satisfaction, l’algorithme se base aussi sur des règles de conceptions et des méthodes fondées sur des précédents évolutionnaire. La coopération par exemple est reflétée par la communication et l’interaction d’agents à partir des informations ou des conseils concernant généralement des régions de solutions à éviter ou des régions susceptibles de contenir des solutions.

GAIN DE TEMPS ET CRÉATIVITÉ La méthode utilisée pour ce projet est choisie dans une perspective de faire au plus simple pour garantir une transparence du processus. L’algorithme admet des erreurs, car il n’a pas été jusqu’à maturation en jouant avec les contraintes le concepteur n’a encore pas réussi à trouver un résultat où toutes les pièces de tetris sont assemblés sans trou dans la 3D donc une marge d’erreur est admissible ce qui permet au concepteur d’apprécier des résultats optimisés vis-à-vis des contraintes. La mise en place de ce processus pour le projet aurait pu être affiné sinon la contrainte du temps que le concours a imposé. Mais cet exemple démontre bien que les erreurs admissibles par le programme sont en réalité un atout pour le concepteur, car elle offre les résultats optimisés et lui permet d’apprécier l’entendue de l’erreur. Ce qui lance ensuite une réflexion sur l’affinement des contrainte et paramètres admise en entrée. Cet aller-retour permet a l’architecte de rationaliser ainsi c’est choix à fur et à mesure que les erreurs se présentent. Ce qui nous amène à une nouvelle manière d’aborder la « créativité » du concepteur. Si on veut définir la « créativité » d’un architecte on peut dire que l’architecte n’invente pas mais conceptualise grâce à son vécu, son expérience, et [31]

ArchiLab 7. Amiina Bakunowicz_MSc Thesis_NEURAL SELF-ORGANISING MAPS AND GENETIC 62

son intérêt pour plusieurs domaines d’études et c’est grâce à cela qu’il arrive à orienter ses choix architecturaux. Tous ces éléments sont à la racine de ces résultats. Les algorithmes quant à eux utilisent des données(climatiques d’organisations, surfacique… ) et se nourrit de nombres aléatoires qu’il génère. Ces nombres sont des coordonnées dans l’espace multidimensionnel , créé seulement par les objets avec lesquels on a nourri l’algorithme. Mais l’espace reste limité par l’objet de cette étude. Les contraintes qu’impose l’architecte décideur sur l’algorithme sont limité pour la transparence du processus (pour pouvoir suivre le processus qui amené le résultat que donne l’ordinateur). L’algorithme va proposer de nouveaux résultats qui n’ont jamais été vu auparavant et donc proposer à l’architecte un chemin auquel il n’aurait pas pu penser sans. Mais elle reste une combinaison des processus de données que l’architecte a lui-même fournit. La créativité de l’architecte reste donc au centre de la conception architecturale numérique.

Un membre d’un système complexe passe par diverses rencontres de conception virtuelle. Plus son expérience passée diffère des autres, plus son comportement devient «individuel». Cependant, la nouveauté et l’inattendu ne sont pas les seuls critères de créativité. Qu’en est-il du désir personnel et incontrôlable du designer d’exprimer son expérience et son intuition? Qu’en est-il de l’intention mentale de créer et d’innover ?

COMPLEXITÉ L’outil numérique permet donc grâce à un processus complexe évolutionnaire de concevoir une partie du projet non matériel comme l’organisation fonctionnelle du bâtiment. L’optimisation que permet l’algorithme est fiable su point de vue organisationnelle quand on définit les objectifs clairs de cet algorithme .C’est le traitement exhaustif des informations qui rend ce processus indispensable au concepteur humain qui n’en est pas capable. Cette fiabilité de la conception est aussi applicable dans Fabrication assisté par ordinateur. La fiabilité de nouvelles structure et nouveaux matériaux de conception dans un monde le développement durable et au cœur des problématiques auxquels se confronte l’architecte tous les jours est importante. On peut par le calcul prouver la fiabilité d’un nouveau « matériau » imaginé. Un exemple de ces conceptions est Le Pavillon des agrégats de l’ICD 2018 présente les derniers résultats de 10 ans de recherche sur les matériaux granulaires conçus pour l’architecture. Il constitue le premier espace architectural entièrement fermé, entièrement construit à partir de « granulats » conçus, qui ne reposent qu’en contact de friction libre.

III.EVOLUTION, OPTIMISATION ET FABRICATION 2.Concevoir la matière

a.Le concept d’aggregation CAS D’ETUDE : LE PAVILLON DES AGRÉGATS DE L’ICD 2018

Figure 64 : Pavillon des agrégats de l’ICD Architecte: K. Dierichs, A. Menges Année: 2018

Le pavillon a été réalisé dans le cadre d’une recherche au sein du ICD avec l’architecte Achim Menges en 2018. Le projet utilise de grosses particules qui peuvent être distribuées comme un liquide, mais sans aucun matériau de liaison pour former une structure solide autoportante. Ce matériau est entièrement recyclable. STRUCTURE -Des milliers d’hexapodes = Les particules non convexes permettent une stabilité accrue dans un matériau granulaire et sont donc adaptées à la formation de dômes, de voûtes et d’arcs. -Des décapodes = Les particules convexes rendent un matériau granulaire moins stable et peuvent par conséquent être déployées comme un coffrage amovible. Ces éléments peuvent être coulés comme du béton pour s’assembler rapidement et former une forme porteuse. Pour construire ce pavillon, 725 sphères jaunes gonflables ont été utilisées comme gabarits et des particules pointues ont été versés dessus. Après avoir créé le modèle les ballons sont dégonflés et retirés. Un matériau granulaire conçu permet d’ajuster ses caractéristiques globales grâce à la conception de l’«individu» particule. L’état non lié d’un matériau permet de passer de l’état liquide à l’état solide. [43]

[43] Dierichs K. et al. « Construction robotics for designed granular materials: in situ construction with designed granular materials at full architectural scale using a cable-driven parallel robot ». Constr Robot, 2019 (https://link.springer.com/article/10.1007/s41693-019-00024-6?code=33a8a0d8-9c0d-4a54baa5-63eeb7dc50db&error=cookies_not_supported)

ALGORITHME ET EXÉCUTION DU ROBOT Le pavillon a été construit en couches horizontales. Un point de ramassage fixe a été donné pour le chargement et le déchargement du caisson «effecteur d’extrémité». Au total, quatre styles de tracés différents ont été déployés: trois pour les particules non convexes avec des tailles de boîte et des mélanges de particules différents et un pour les particules convexes. Les particules non convexes ont été déposées en premier, et les particules convexes ont été déposées au cœur de la structure. [43] Le motif de chute a été ajusté aux écarts de hauteur pendant la construction. L’ensemble du processus a été étudié en utilisant la « ségrégation d’images ». Pour cela, le logiciel a permis l’intégration des données d’image obtenues à partir d’une caméra distante, qui était fixée au-dessus de l’espace de construction. Les données d’image ont été utilisées comme base pour la ségrégation d’image. Ce processus a permis de filtrer les valeurs jaunes des sphères convexes et par conséquent d’ajuster la géométrie de la structure, au cas où il y aurait des particules périphériques. [43]

Figure 65 : Points référents pour le comportement et la manipulation de la particule

POTENTIEL D’UN TEL PROCESSUS NUMÉRIQUE FORMELLEMENT Ce pavillon est construit à l’aide d’un robot qui laisse tomber des éléments et qui finisse par tenir juste grâce aux forces de friction. La manière exhaustive avec laquelle travail l’algorithme permet à de trouver la solution particulière ou les éléments tiennent tous solidement sous la forme globale souhaité pour le pavillon. Cette méthode de calcul exhaustif des solutions n’est pas à la portée de l’être humain sans l’outil on tendrait plutôt à simplifier le problème pour faire que quelques essais au nombre limités en contrôlant la géométrie par des dessins précis et pour un architecte il penserait a des éléments simple comme un arc symétrique par exemple mais grâce à l’algorithme ici on peut calibrer un certain comportement du matériau des essais de stabilités en grand nombre :Le projet démontre donc l’utilité de procédures numérique dans la construction et comment cette méthode peut rapprocher l’architecte des technologies de fabrication en effet le concept architectural et le la technologie constructive font un. Si un « granulat » dans le cas de ce projet est une c’est élément simple en forme d’etoile.Ca amène à s’imaginer qu’un projet plus complexe peut se mettre en place par rapport à ce projet ou utiliserait des éléments plus complexe en tant que unité granulaire comme des éléments à recycler (manufacturés ou naturels) par exemple ou, grâce à ces outils numériques et aux nouveaux moyens de calculs, on pourrait trouver une nouvelle vie a des agrégats – déchets.

Figure 66 : Une particule concave ; stockage de groupe de particule dans la boite du robot ; déversement des particules convexe (ballons) par le robot Architecte: Morphosis Source: [43]

Figure 67 : Modèle de chute.Le modèle de conception est constitué de deux NURBS fermées qui se croisent. Elles sont superposées en hauteur, avec une largeur variable et une longueur constante. Source: [43]

AGRÉGATION EN TANT QUE PROCESSUS DE PENSÉE CONCEPTUEL L’intérêt de ce processus n’est seulement une « agrégation » de la forme mais aussi une « agrégation » de la pensée conceptuelle par le numérique comme l’explique Mario Carpo dans son livre «The second digital turn» : « Quel que soit le degré de surveillance qui doit être exercé à un moment donné, par intervention humaine ou mécanique, les objets physiques conçus par agrégation participative montreront très probablement certains signes d’approximation, de redondance, de disparité et de désagrégation qui sont la marque de tout ce qui est conçu par de nombreuses mains » [44] Il met aussi l’agrégation dans son contexte initiale en expliquant que : « Les disjonctions et la fragmentation ne sont pas inconnues dans le design contemporain. L’agrégation était un trait stylistique distinctif du déconstructivisme architectural. Les théories déconstructivistes en architecture, notamment à travers la célèbre connexion DerridaDeleuze, ont été non seulement le précédent mais aussi la cause directe, et presque la sage-femme de la révolution numérique de l’architecture telle que nous la connaissons. Les traces des disjonctions fracturées du déconstructivisme qu’on trouve dans beaucoup l’architecture d’inspiration numérique qui a suivi dans les années 1990 et au-delà dans les œuvres de Zaha Hadid, Wolf Prix, Frank Gehry, ou Peter Eisenman » [44] Un tel projet de pavillon expérimentale démontre donc(1)le potentiel d’une architecture d’agrégats à travers le numérique et (2) le potentiel d’optimisation structurelle du numérique.

Figure 68 : Coffrage Source: [43]

Cette fiabilité d’un nouveau matériau comme cet élément « aggrégationnel » fruit de l’imagination du concepteur du Pavillon ICD est intéressante pour l’architecte et change sa manière de penser ce qui est possible à construire et change fondamentalement le paysage architectural. Un exemple simple de ces structures optimisés qui a permis l’évaluation de la fiabilité d’une forme architecturale pour l’architecte est le fameux Rolex Learning Center de SAANA [44]

Mario Carpo.« The Second Digital Turn».The MIT Press, 2017. 66

CAS D’ETUDE : ROLEX LEARNING CENTER DE SANAA

Figure 69 : Rolex Center Architecte: SANAA Année: 2010

Pour travailler avec des coquilles en béton l’ingénieur et l’architecte travaillent ensemble et leur travail étroit entre eux est important pour notamment réduire le coût mais surtout pour une exécution aussi rare de cette forme, la collaboration est importante Les matériaux et les techniques de construction utilisés ont bien sûr un effet sur la structure en coque. Cette pureté structurelle et la capacité thermique sont évidemment des aspects qui peuvent jouer en faveur de ce matériau. [45] Comprendre pourquoi les coques en béton ne sont plus construites couramment, c’est comprendre son processus de construction. Un matériau amorphe, la relation fondamentale entre le coffrage et l’enveloppe de béton qui en résulte doit être soulevée, appréciée, comprise et analysée pour une compréhension holistique des enveloppes de béton. Grâce à cette compréhension, il est possible d’aborder et de concevoir les problèmes et les facteurs qui affectent les coques en béton pour faire revivre ce type de structures. [45] Il est très important de noter que les coques en béton ne sont pas la seule façon de construire, mais que leur construction, leur efficacité structurelle, leur tectonique et leurs qualités thermiques (qui doit guider les choixet etre prise en compte) et de spécification de la conception. Il est important de comprendre que la forme, l’action structurelle et le comportement de cette pierre liquide informe dépendent entièrement du coffrage. [45]

[45] Januszkiewicz K., Banachowicz M. « Nonlinear Shaping Architecture Designed with Using Evolutionary Structural Optimization Tools ». IOP Conference Series: Materials Science and Engineering.(https://kuscholarworks.ku.edu/bitstream/handle/1808/30279/SL20-1.pdf?isAllowed=y&sequence=1) 67

ARCHITECTURE Le Rolex Center c’est deux géométries complexes en coques. C’est un bâtiment de 160 m x 120 m est que le sol du bâtiment suit la forme convexe des deux coquilles du projet, 11 arcs de soutiens la structure, la plus petite coque repose sur quatre arcs de 30 à 40 mètres de long alors que la plus grande repose sur sept arcs de 55 à 90 mètres de long. [45]

MÉTHODE CONCEPTUELLE « FORM FINDING » ALGORITHMIQUES Plusieurs éléments de calcul de performance auxquels s’intéressent les ingénieurs vont influencer la forme résultante : caractéristiques porteuses ,pour ce projet aucune partie ne fera objet d’ une typologie structurelle pure et des parties ou une épaisseur importante de l’envelopper doit être prévu : des zones a évité .La collaboration entre l’architecte et ingénieur pour ce projet se fait par cycle, ce qui fait évoluer la forme : forces de traction ondulées, mouvement de flexion, forces à rediriger et choix de points d’appuis à proximité des patios sont des problématiques qui ont été résolus à fur a mesures en changeant à chaque fois la direction des flux de forces et donc en changeant la géométrie de la forme ainsi que la taille et l’emplacement de chaque patio. [45]

Figure 70 : Modèle d’Axonométrie éclaté et analyse structurelle Architecte:SANAA

OUTILS NUMÉRIQUES UTILISÉS ET MAQUETTES 3D RÉALISÉES Utilisation du logiciel Maya ou équivalent. C’est un logiciel utilisé pour visualiser et construire des micros et nanostructures. Des plug-ins qui travaillent à la fois sur la géométrie et la structure en les analysant existent: il retourne des données des stabilités et des processus d’assemblage. [45] -Utilisation de Scia Engineer pour le calcul à l’aide d’une 3D complète : des déplacement conscequents , l’instabilité , le processus de construction ,effets de précontraintes , effets au cours du temps, la dynamique et la sismique mais aussi le décapage par vérins.[45] - Modèle de géométrie architecturale avec un modèle de géométrie structurelle qui comprenait la géométrie des coques en béton et du toit en acier développés en parallèle lors du processus de conception ultérieur et ont servi de base à la planification de l’exécution du Coffrage . [45] -La majeure partie de la planification du coffrage n’a finalement pas été l’établissement de dessins 2d, mais la génération et la mise à jour du modèle 3d. [45] -Il a été décidé d’archer légèrement la géométrie des coquilles. C’est pourquoi un deuxième modèle 3D, en plus du modèle géométrique des architectes, a été établi, qui comprenait la géométrie cambrée des structures des coques. Il a donc été nécessaire de faire la différence entre le modèle architectural (non déformé) et le modèle structurel (géométrie cambrée) lors de la suite du processus de conception. D’autres dessins ont été réalisés pour d’autres raisons a fur et à mesure de l’avancement de la conception. [45]

[45] Januszkiewicz K., Banachowicz M. « Nonlinear Shaping Architecture Designed with Using Evolutionary Structural Optimization Tools ». IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 68

MÉTHODE OPTIMISATION ÉVOLUTIONNAIRE POUR LES STRUCTURES L’optimisation structurelle évolutive, a été développée spécifiquement à des fins d’ingénierie en utilisant l’analyse par éléments finis comme cadre. La méthode repose sur l’idée simple que la structure optimale (rigidité maximale, poids minimal) peut être produite en retirant progressivement du domaine de la conception le matériau utilisé de manière inefficace. La méthode originale ne permettait pas de restaurer les éléments supprimés. Elle diffère en tant que telle des autres algorithmes d’optimisation qui étaient souvent basés sur une approche mathématique générale et qui ont maintenant une grande variété d’applications. La méthode, en revanche, est purement limitée à l’optimisation de forme et est guidée par des principes très simples. C’est pour cette raison que le terme «évolutionnaire» est un adjectif inapproprié, voire incorrect, pour désigner cet algorithme. [45] PRINCIPE DE LA MÉTHODE D’OPTIMISATION ÉVOLUTIONNAIRE STRUCTURELLE La méthode évolutive structurelle utilisée pour ce projet vise à analyser le volume et les forces exercées sur ce volume. Le but étant de supprimer la matière inutile pour constituer la structure nécessaire. L’algorithme développe une forme et continue à faire des essais exhaustifs jusqu’à atteindre un optimum entre contrainte de structure et contraintes formelle. Une forme organique est squelettique et optimale. [45]

Figure 71 : Modéle d’analyse structurelle Architecte: K. Dierichs, A. Menges Source: [43]

[45] Januszkiewicz K., Banachowicz M. « Nonlinear Shaping Architecture Designed with Using Evolutionary Structural Optimization Tools ». IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 69

Figure 72 : Maquettes du robot/groupes de particules Architecte: K. Dierichs, A. Menges

Pour la conception du Pavillon ICD le matériau conçu est normalisé ; il s’agit d’une seule unité qui se répète. Cela facilite le calcul, la prédictibilité de son comportement et simplifie la recherche sur cette nouvelle structure. Mais on peut aussi s’intéresser à connaître la fiabilité esthétique d’anciens matériaux, ou élément à recycler qu’on veut utiliser mais dont l’intégration au projet n’est pas évidente à cause leurs irrégularités.

EVOLUTION CAS D’ETUDE :

EUROPA – SIÉGE DU CONSEIL EUROPÉEN ET DU CONSEIL DE L’UE DE PHILLIPE SAMYN

L’un des messages que veut exprimer l’architecte à travers ce bâtiment en utilisant les matériaux recyclés réemployés c’est la symbolique de la diversité de la culture européenne et mettre en valeur les traditions artisanales. [80] Le patchwork s’inspire de la philosophie de la composition.Le patchwork est une technique qui met a proftit la rééutilisation [46]: Il a même utilisé ce fait pour augmenter la valeur des matériaux mis au rebut, mettre en valeur ces objets et restaurer les formes. Cette technique combine des fragments épars sur une surface plane: il mélange les différences. la technique de collage complete le tableau mais sans l’obligation d’avoir une trame réguliére .Ce qui évite les creux et supperpositions des cadres. 46] Un système de construction plastique et sensible, elle est extraite d’une vision purement formelle conceptuelle. [46] « L’assemblage n’est ni parfaitement régulier ni véritablement aléatoire. Une renforce aux ordres de la nature. Le travail de mosaïque est lié à l’écriture, au dessin et à la peinture. Il superpose des lignes comme le font les papiers calques, il juxtapose des signes, des icônes, des diagrammes, comme le font les cartes. Au-delà du désordre ambiant, le paysage disparate s’intègre dans une totalité : coordonnée par des réglementations (taille, distance minimale entre les bâtiments pour permettre des vues sans entrave, alignements) ; riche et ambiguë, en raison des différences et des similitudes de styles de l’époque, de matériaux ou de couleurs. Une mosaïque régule contre les risques de dispersion et de dislocation ; son rôle est la diminution relative du désordre. Cet usage civil du patchwork recèle, dans Philippe Samyn, une doctrine, coordonnée avec une double théorie de la mesure et de la perception. Mais c’est une théorie qui obligerait à une alliance inattendue du ready-made (cadres de fenêtres) avec l’abstraction géométrique.» [46] Jean Attali Les intentions de l’architecte ici se chevauchent, les raisons se croisent, il n’est pas certain que les meilleures règles de composition suffisent. L’entrelacement des cadres, des carters, des barres, au-delà de tout aspect esthétique, est porteur d’un message implicite et ambigu. Un cadre suffisamment souple est nécessaire : le patchwork offre son assemblage intermittent, inséré dans un cadre simple et robuste, avec une commande initiale, mais ouvert au développement : c’est une sorte de machine régie par des règles qui travailleront comme suit

INTERVENANTS POUR LA FAÇADE Le patchwork crée un systeme architectonique en rassembant des cadres en bois , verre et méta l avec des contraintes géométrique et structurelle.Il s’agit d’une sur-facade ou performance n’est pas prise en compte et le coté esthétique est au premier plan. Une entreprise specialisé «Antiekbouw» rassemble des chassis de batiments hisstorique de Ypres, des brocantes europeennes et a reussis a avoir 3000 cadres. Ces cadres sont par lla suite poncés ,lasurés et vitré .[46]

[46] Aimo F. « EUROPA - Siège du Conseil Européen et du Conseil de l’UE ». In : SAMYN & PARTNERS [En ligne]. Disponible sur : < https://samy nandpartners.com/fr/portfolio/europa-siege-du-conseil-europeen-et-du-conseil-de-union-europeenne/ > https://samynandpartners.com/17_e-books/Europa_fr/files/assets/basic-html/page72.html, http://www.bazed.fr/projet-exemplaire/europa-conseil-de-lue 71 [80] https://optigede.ademe.fr/fiche/reemploi-de-chassis-de-fenetres-pour-la-construction-du-siege-du-conseil-de-l-union-europeenne

LE DESSIN DE LA FAÇADE La façade est divisée numériquement en cadres qui vont être en acier inoxydable de 3,54 m de hauteur et de 5,4 m de largeur dans lesquels les vieux châssis ont été implantés en remplissant la surface. Une grille de lignes régulatrices divisant la hauteur et 2, 3, 5, 7 et 9 parties et la largeur en 2, 3, 5, 7, 9 et 11 parties, a servi de guide pour l’implantation des vieux châssis dont les dimensions aléatoires étaient fournies au fur et à mesure de la collecte par le brocanteur.en rajoutant a l’ineventaire numérique qui organise la composition. Par la suite, les architectes ont mesuré tous les châssis pour pouvoir concevoir l’entièreté de la façade de manière détaillée. En raison de l’instabilité dimensionnelle des châssis, ces derniers ont été montés dans des cadres de dimensions standards de 3,54 m de largeur sur 5,40 m de hauteur sur une structure en acier inoxydable. Les espaces entre les châssis et ces cadres ont été remplis à l’aide d’éléments en chêne. Un inventaire de tous les éléments disponibles a été réalisé. [47]

Figure 73 : trame irrégulière des chassis Architecte: P. Samyn Source: [46]

[47] « Réemploi de chassis de fenêtres pour la construction du siège du Conseil de l’Union Européenne | Optigede - Ademe » Disponible sur : < https:// www.optigede.ademe.fr/fiche/reemploi-de-chassis-de-fenetres-pour-la-construction-du-siege-du-conseil-de-l-union-europeenne >, https://www.optigede. org/fiche/reemploi-de-chassis-de-fenetres-pour-la-construction-du-siege-du-conseil-de-l-union-europeenne

ORDRE ET RÈGLES D’ORGANISATION DU PATCHWORK DE LA FAÇADE Comme présenté dans “EUROPA” écrit par Jean Attali à propos du projet * Chaque panel est divisé différemment des autres, mais suit les mêmes règles : 1) Sa largeur de 5,40 m est subdivisée en 4 x 1,35 m, une dimension utilisée pour sa flexibilité. 2) Ces dimensions sont divisées par les nombres primaires 2, 3, 5 et 7. 3) Ensuite, tous les résultats sont multipliés par 1,02 et 0,98 conformément à la théorie de H. van der Laan, qui montre qu’un espace inférieur à 2 % entre les segments de lignes droites de différentes longueurs est imperceptible à l’œil nu. Cet ensemble de lignes forme un tartan avec des lignes principales et secondaires. Des équilibres apparaissent. A partir de là, des lignes de régulation sont choisies, en fonction desquelles les cadres de fenêtres sont installés. *Cette méthode de génération du patchwork est stable et convergente: 1) Placement vertical des grands cadres, placement de quelques vantaux horizontalement sans rainures d’égouttement ; ensuite, les remplir de bois et de nouveaux cadres de fenêtre. 2) Tous les cadres sont contigus à au moins une ligne, et si possible et le plus souvent à deux lignes de réglage. Onze niveaux au-dessus du rez-de-chaussée, chaque niveau représentant une hauteur de 3,54 m, ainsi que les huit et neuf baies principales de 5,40 m de large sur les façades est et nord définissent une ossature rectangulaire régulière composée de 11 x 17 = 187 panneaux principaux de 3,54 m x 5,40 m, soit 19 116 m².31 demi-panneaux de 3,54 m x 2,70 matent l’angle ainsi qu’à l’autre extrémité de la façade nord et trois panneaux complets sur la façade ouest, la complètent. Il y a donc l’équivalent de 205,5 panneaux, soit une surface totale de 3 928 m². [48]

Figure 74 : Selection de quelques résultats d’arrangement des chassis Source: [48]

[48] 73

Jean Attali , « Europa EN » ,2013. Disponible sur : < https://samynandpartners.com/17_e-books/Europa_en/files/assets/basic-html/page1.html >

Bien que l’utilisation du BIM en agence chez Samyn soit avérée, je ne trouve pas la preuve de l’utilisation d’algorithme pour créer le dessin de patchwork des fenêtres en façade. Mais la pensée d’organisation de ces fenêtres par l’architecte comme par les ingénieurs du projet m’amène à penser qu’un programme équivalent a été utilisé car une liste exhaustive des châssis de fenêtres a été réalisée puis une d’ordre, de règles est montrée dans le travail est exprimé par l’architecte et les ingénieurs. Le calcul a joué un rôle primordial dans l’assemblage de la façade pour remplir les conditions énumérer. Le projet du pavillon et la façade du siège de Samyn démontre que grâce au numérique, au calcul et à la capacité de l’ordinateur de traiter les informations de manière exhaustive on peut dire que la notion de matériaux de construction deviens différente. Les objets deviennent des matériaux. Leur fiabilité peut être assurée par le calcul exhaustif que permet l’ordinateur. Et cela ouvre le champ à beaucoup plus de possibilité notamment pour le recyclage aussi bien de point de vue structurel que conceptuel.

Figure: EUROPA - Siége du Conseil Européen et du conseil de l’UE Architecte:Phillipe Samyn Année: 2016

Figure 75 : Façade du Siége du Conseil Européen et du conseil de l’UE Architecte: Phillipe Samyn

L’organisation d’éléments recyclé pour le projet Europa est une simple résolution par ordinateur d’un ensemble d’éléments semble être une tache facilement envisageable sans l’ordinateur et ne permet pas de dire que l’outil a joué un rôle irremplaçable dans fabrication de ces éléments de la façade car leur nombre est possiblement traitable le concepteur humain mais les logistiques d’une fabrication avec des millions d’éléments deviens est possible avec l’ordinateur aujourd’hui et change notre manière de penser le matériau d’une autre manière encore. Donc il est possible aujourd’hui grâce au numérique de créer des assemblages organisés d’éléments à une échelle facilement montable sur chantier. Hansnman démontre qu’on peut aller encore plus loin avec la fabrication numérique dans l’infiniment petit et la facilité d’exécutions. Ces œuvres artistiques remettent en question l’utilisation même de murs droits simples et plats en architecture si leur facilité d’exécutions pouvait éventuellement être comparable. [48]

Jean Attali , « Europa EN » ,2013. Disponible sur : < https://samynandpartners.com/17_e-books/Europa_en/files/assets/basic-html/page1.html > 74

III.EVOLUTION, OPTIMISATION ET FABRICATION 2.Concevoir la matière

b.Impression

CAS D’ETUDE : « DIGITALE GROTTESQUE » DE MICHEAL HANSMEYER

Figure 76 : Digitale grottesque II Architecte: M.Hansmayer Année: 2013 Source: michael-hansmeyer.com

Digital grotesque II est une grotte imprimée en 3D avec 1,35 milliard de surfaces générées par algorithme Hansmayer espère explorer les niveaux invisibles de résolution et de complexité topologique en architecture en développant des stratégies de synthèse basées sur des processus purement géométriques. En cours d’utilisation, ces algorithmes peuvent créer des formes à la fois synthétiques et organiques. Dans ce processus de conception, il espère trouver un équilibre entre l’anticipation et la surprise, et entre le contrôle et l’abandon. Peut-être que cela peut être prédit ou au contraire, ils ont le pouvoir de surprendre. L’architecture finale n’est pas adaptée au simple visuel. Au contraire, le processus peut concevoir des topologies auxquels on s’attend pas, qui sont bien au-delà de la plage traditionnellement imaginables. « Le Grotesque numérique se situe entre le chaos et l’ordre, à la fois naturel et artificiel, ni étranger ni familier. Toute référence à la nature ou à des styles existants n’est pas intégrée dans le processus de conception, mais n’est évoquée que sous forme d’associations dans l’œil du spectateur. » [49]

[49] « Michael Hansmeyer - Digital Grotesque II », 2017. Disponible sur : < http://www.michael-hansmeyer.com/digital-grotesque-II > https://www. huffingtonpost.fr/2014/06/07/14-projets-montrant-larchitecture-du-futur_n_5373714.html 75

Hansmayer espère créer un espace narratif virtuel à travers ce travail, et il s’intéresse moins à la fonctionnalité qu’au potentiel formel de la technologie numérique. Il examine la nouvelle expérience spatiale et le sentiment engendrés par ces technologies. Par conséquent, Digital Grotesque est un espace plein de détails au seuil de la perception, à découvrir et inspirant l’imagination des gens pour des choses qui n’ont pas encore été créées. Le terme grotesque est dérivé des complexités imprévues d’une grotte en forme d’eau, elle-même une architecture naturelle longtemps considérée pour la présence étrange d’espaces à taille humaine dans divers paysages. Le fait de déplacer le processus de conception sur ce plan abstrait a un impact considérable : au niveau du processus de conception, des milliers de variantes d’une forme peuvent être générées, et celles-ci peuvent être développées en parallèle. Un seul processus peut créer des familles entières de formes, qui peuvent être cultivées sur plusieurs générations. La combinaison de la conception informatique et de la fabrication additive peut conduire à une architecture non standardisée, très différenciée et spatialement complexe, définie à l’échelle du millimètre. Dans Digital Grotesque, chaque détail de l’architecture est généré par des algorithmes personnalisés, sans aucune intervention manuelle. Digital grotesque est un espace immersif à taille humaine entièrement construit en vexels imprimé en 3D.C’est une figure géométrique complexe qui se crée composés de millions de petits éléments d’une fraction de millimètre. La structure est conçue a à l’aide d’algorithmes personnalisés. C’est une impression 3D. L’impression 3d ne se limite plus donc aux prototypes et des productions de maquette à petite échelle La technologie de l’impression au sable est récemment apparue comme une technique de fabrication additive qui permet de surmonter ces limitations. Cette technologie est actuellement utilisée principalement pour créer des formes de moulage pour des applications industrielles. Pourtant, elle présente des caractéristiques uniques qui la rendent adaptée à la création d’éléments architecturaux. Plus précisément, elle permet de fabriquer des éléments de grande taille (actuellement jusqu’à 8 mètres cubes) avec une résolution et une précision élevées, à un prix compétitif et en peu de temps. En compression, ces éléments imprimés se comportent de manière similaire au grès naturel Ainsi en utilisant cette technologie d’impression en 3D, l’ornementation et les géométries libres ne sont plus limités par le facteur de coût de construction. L’échelle de la différenciation dimensionnelle potentielle est portée à un niveau micro. Cette technologie peut donner une plus grande liberté de composition et de construction et une fabrication rationalisée d’une architecture qui peut être non standardisée.

ARCHITECTURE D’IMPRESSION

Figure 77 : Digitale grottesque II Architecte: M.Hansmayer Année: 2013 Source: michael-hansmeyer.com

Les nouveaux matériaux et les nouvelles méthodes de fabrication ont historiquement entraîné des changements radicaux dans la conception architecturale. Ils ont en effet été les principaux moteurs de son évolution. Aujourd’hui, la fabrication additive annonce une révolution dans la conception. Pourtant, en architecture, cette technologie n’a jusqu’à présent été utilisée que pour les modèles à petite échelle. Digital Grotesque fait passer la technologie de fabrication additive à une véritable échelle architecturale. Digital Grotesque présente une structure fermée à l’échelle humaine, solide et totalement immersive, avec un niveau de détail déroutant. Sa géométrie se compose de centaines de millions de facettes individuelles imprimées à une résolution d’un dixième de millimètre, constituant un espace clos de 3,2 mètres de haut. Les possibilités de fabrication additive en architecture sont énormes. Les détails architecturaux peuvent atteindre le seuil de la perception humaine. La complexité n’a pas de prix : l’impression de cette grotte très détaillée coûte autant que l’impression d’un cube primitif. Il n’y a pas non plus de coût pour la personnalisation : la fabrication d’éléments très individuels ne coûte pas plus cher que l’impression d’une série standardisée. L’ornementation et l’expression formelle cessent donc d’être un luxe. C’est une liberté.

[49] 77

« Michael Hansmeyer - Digital Grotesque II », 2017. Disponible sur : < http://www.michael-hansmeyer.com/digital-grotesque-II >

ORNEMENTATION Le terme l’«ornement» sous entend une forme de subjectivité exprimant des traits personnels ces ornements prennent un nouveau sens aujourd’hui. L’ornement n’est plus un rajout sans fonction. Il ne s’agit plus d’ornement que les pionniers du mouvement moderne on voulut faire disparaître. Ce n’est plus un simple décor sur l’architecture , les meubles , les objets usuels, etc... par exemple ‘ornement et crime écrit par l’architecte viennois Adolf Loos rapporte l’inutilité de ce « décor ». Pour Antoine Picon l’ornement fait son retour architecture paramétrique [50], car il fait un avec la matière et tiens une relation importante avec des concepts de fluidités et émergence formelles marqué par la culture numérique des nouvelles générations dans un monde d’images. Il y a, en effet, un certain plaisir des formes et des textures manipulés informatiquement contemporaine d’une certaine « élégance contemporaine» de formes qui viennent envahir aujourd’hui la conscience commune et bientôt le paysage architectural. («culture numérique et architecture » Antoine Picon ) Ce que dit Antoine Picon à propos du « retour » de l’ornementation en architecture « L’opportunité vient moins d’une simple continuité entre le passé et le présent que d’un ensemble complexe, presque labyrinthique, de similitudes et de dissemblances entre ce qu’on appelait autrefois l’ornement et le type de décor qui se trouve maintenant sous nos yeux. Contrairement à ce que

[50]

Figure 78 : Vues interieurs de la Sixth Street House ; Escalier ; Cheminer ; Douche Architecte: Morphosis Année: Source:

Picon, Antoine. «Ornament the politics of architecture and subjectivity», 2013. 78

l’on pourrait imaginer, l’histoire se révèle plus productive lorsque le présent n’apparaît pas comme un simple prolongement du passé mais semble plutôt découler d’une réinterprétation complexe de certains de ses éléments, une réinterprétation dans laquelle les continuités et les discontinuités doivent être soigneusement triés et pondérés. » Dans The second digital Turn Mario Carpo explique en parlant des Grotto de Hansmayer Par conséquent, la grotte que nous voyons (y compris tous ses détails complexes) est plus rapide et moins chère qu’un bloc entier de cette taille (si elle est imprimée à la même résolution), simplement parce qu’il n’y a pas d’impression à l’intérieur du vide. Si nous avons besoin de la tuile entière, nous devrons continuer à imprimer et nous continuerons à dépenser. De même, tout spectateur connaissant les méthodes de fabrication traditionnelles (manuelles, mécaniques ou même les anciennes méthodes numériques) peut croire instinctivement que les détails extrêmement complexes de la grotte doivent payer plus de travail et d’argent, sinon l’ajout de ces détails aurait permis d’économiser du travail et de l’argent. Pour Mario Carpo, ce n’est pas le cas : parce que 260 millions de surfaces dans l’espace sur 30 milliards de voxels doivent être imprimées en 3D séparément, livrer le même nombre de voxels en une rangée régulière pour créer une nouvelle technologie coûtera une surface plane, plate et régulière. C’est exactement la même chose.Ces réalisations nous montrent un grand rapprochement entre l’architecte et la fabrication la relation devient directe. En Effet, des avancés technologiques ont déjà implémenté l’impression 3D dans le monde de la construction comme La maison construite par ICON à Austin, Texas, USA ou La maison d’Apis Cor qui été construite en moins de 24 heures. et bien que sur le marché du batiments l’impression n’est pas compétitive elle offre beaucoup d’avantage vis-a-vis des déchets de chantier par exemple. PROGRAMMER POUR ÉMOUVOIR Hansmayer explique en décrivant son œuvre que, l’ordinateur ne programme pas explicitement un ensemble de règles prédéterminées dans Digital Grottesque pour atteindre ces normes de conception, mais apprend à calibrer la conception pour susciter l’intérêt et l’intérêt du public. Nous utilisons des modifications de conception évaluées en ligne par des centaines de bénévoles pour former l’ordinateur. Les attributs géométriques abstraits identifiés ci-dessus sont associés à des données statistiques mesurant la préférence des téléspectateurs, et les données statistiques sont quantifiées par le nombre de temps de visualisation, le temps de visualisation et les temps de partage. Grâce à ce processus d’apprentissage, l’ordinateur peut construire un modèle de la relation entre les caractéristiques géométriques abstraites et la perception humaine. [49] Ce processus ne nécessite aucun précédent architectural ni de contrôle direct du formulaire. Le programme informatique est capable de concevoir activement des variantes invisibles et inimaginables, auxquelles les concepteurs humains ne peuvent pas penser en termes de détails et de différences. Le rôle du concepteur deviendra le rôle du conservateur, qui guide le processus et définit les objectifs de conception appropriés. [49] Au cours du processus de conception de Digital Grotesque, l’ordinateur a fourni des milliers de solutions de conception qui ont été optimisées pour susciter une réponse émotionnelle du public. Nous avons découvert de nouvelles possibilités de conception à chaque étape du processus itératif. Nous avons sélectionné des solutions spécifiques et les avons combinées dans des formes uniques. Cette nouvelle interaction homme-machine libère les concepteurs de la réflexion sur les prototypes et les catégories, et contribue finalement à élargir l’imagination et la créativité des concepteurs. [49]

[49] 79

« Michael Hansmeyer - Digital Grotesque II », 2017. Disponible sur : < http://www.michael-hansmeyer.com/digital-grotesque-II >

III.EVOLUTION, OPTIMISATION ET FABRICATION 2.Concevoir la matière

c.Architecture en mouvement CAS D’ETUDE : L’ART CINÉTIQUE DE THEO JANSEN DÉVELOPPEMENT DE TECHNIQUES CONSTRUCTIVES, NOTION DE TEMPS ET DE MOUVEMENT EN ARCHITECTURE PARAMÉTRIQUE

Figure 79 : Strandbeest sur la plage Artiste: T.Jansen Année: 2017

Un algorithme est un système que l’on fait varier , ces variations créent un mouvement changement continu quand l’utilisateur manipule un Slider sur Grasshopper la forme est mouvante; C’est en définition un nombre fixe que la forme arrête son mouvement : le temps est aplati. Une architecture étant une construction habitable est par définition inerte. Mais le monde, les besoins fonctionnels, climatique ou autres est en changement constant. C’est a ce paradoxe que ce confronte un architecte à chaque fois qu’il conçoit une architecture. On a vu précédemment que l’utilisation de l’algorithme pouvait offrir une optimisation pour ces besoins changeant et l’architecte en tant qu’utilisateur qui manipule les outils jauge excentricité d’une courbe, la largeur d’ouvertures sur une façade, l’adjacence programmatique des espaces ...ect et c’est cela qui constituerait le « mouvement » en architecture paramétrique mais si on prenait cette question du temps et de mouvement d’un angle plus littérales? STRANDBEESTS Depuis 1990, l’artiste Theo Jansen établi de nombreuses versions de ce mécanisme pour ces œuvres cinétiques. Les Strandbeests peuvent être considérés comme des créatures autonomes qui se forment au fil du temps et sont créées grâce à des modèles de conception assistée par ordinateur qui peuvent évoluer au fil des itérations du processus de conception. Lorsque la technologie rapide de l’algorithme génétique est utilisée pour fabriquer les étapes de conception du modèle, cela conduit au développement rapide du processus.il crée une série de Strandbeests. Le mécanisme de marche Le mécanisme du Standbeest est composé d’(1) un châssis (2) un vilebrequin qui s’étend sur toute la largeur de la structure (3)12 pattes articulées. Le vilebrequin est relié aux 12 pattes et régule la marche du Strandbeest.Se rajoute à cela le système de propulsion, les entre-

Figure 80 : Système de vilebrequin

toises et les fixations. Le mouvement du mécanisme La conception du mécanisme est basée sur un ensemble de composants spécifiquement proportionnés dont les mesures ont été déterminées empiriquement. La conception créée un mouvement dans lequel son point décrit une ligne horizontale le long du sol, est ensuite soulevé, avancé, reposé à nouveau, répétant ce cycle. Lorsqu’une jambe est soulevée, le Strandbeest est soutenu par ses autres jambes qui sont au sol à ce stade. La propulsion du Strandbeest est induite par l’énergie éolienne. Energie L’une des variantes comporte sont les grandes voiles ondulantes dynamiques. Ces voiles sont reliées au vilebrequin, ce qui propulse les mécanismes des jambes et met la structure en mouvement. Certains des Strandbeests contiennent également un système qui stocke l’énergie du vent au moyen d’air comprimé. La variante «Animaris Rhinoceros Vulgaris» peut également être mise en mouvement par la force humaine, en poussant ou en tirant la structure vers l’avant. [51]

Figure 81: Matériaux ;tubes de PVC, zippes, chaines , Architecte: Morphosis Année: Source:

La cybernétique, ou l’étude des mécanismes d’information des systèmes complexes, s’est développé dans des machines autonomes et semi-autonomes pendant la Seconde Guerre mondiale ensuite les concepts ont été utilisés pour comprendre les systèmes de contrôle en biologie et dans la société. Les architectes s’intéressent la cybernétique depuis les années 60. Les œuvres de Theo Jensen démontrent l’importance de l’exercice dans un environnement réel de ces modèles mécaniques analogues aux modèles numériques. Dans une pensée post-numérique ; l’artisanat, e design d’objet et l’expérimentation hybride par la fabrication ont toute leurs places. Une compréhension intime du physique et du tactile est prioritaire en architecture et doit être au premier plan pendant pour conception sensée du bâtiment. [52] Dans ce sens, le numérique semble nous pousser à envisager une architecture qui se déroule dans le temps et qui est matérielle, réactive à l’usager et entretenant une relation dynamique avec le contexte. La métaphore de la machine triviale de Heinz von Foerster est un exemple de cette pensée que dont le numérique a le potentiel comme explique Edgar Morin « Une machine triviale est une machine dont on connaît toujours le comportement quand on connaît son programme. » Edgar Morin [53] (source : la complexité humaine) Une architecture basée sur le temps est une architecture de l’évènement ou de série d’évènements dans le temps ; une performance avec l’usager et l’espace architecturale qui est basé sur la perception de l’usager et ces actions. Cette architecture se conçoit en donnant une réponse à ces actions par l’espace.

[51] [52] [53]

Jansen B., L. Doubrovski E., C. Verlinden J. « Animaris Geneticus Parvus: Design of a complex multi-body walking mechanism ». 2014 Sheil B. (éd.). Protoarchitecture: Analogue and Digital Hybrids. Chichester : Academy Press, 2008. 136 p.ISBN : 978-0-470-51947-9. Morin E. « La Complexité humaine de Edgar Morin - Editions Flammarion »

Figure 82 : Calcul du mĂŠcanisme source: Robotee.com

EVOLUTION CAS D’ETUDE :

ROOM VEHICULE DE GREG LYNN

Figure 83 : Maquette 1/5 éme de la «Room Vehicule» Architecte: Greg Lynn Année: 2012 Source: http://interieur.be/programme/future-primitives

L’outil numérique nous pousse à travailler avec des maquettes malléable et paramétré la variation des paramètres est forme de mouvement et le choix dans une jauge d’un paramètre se fait souvent selon une certaine contrainte en renonçant à d’autre choix qui aurait possibles. Mais faire le choix est primordiale un seul et unique choix car une architecture est une construction statique. Dès les années 50 deux typologies sont apparues, promettant confort, liberté et mouvement dynamique comme les vans aménagés, ou des fauteuils pliant cette idée d’avoir un élément de mobilier en mouvement accommodant ou de se déplacer tout en étant chez soi ou d’un meuble qui permet différentes positions confortable. Des pistes de mettre une architecture en mouvement est exploré par Gregg Lynn. Cette recherche d’espace dynamique découle directement d’une pensée numérique de l’espace. RV PROTOTYPE House est une maquette au 1/5e d’un logement qui augmente l’espace habitable en tournant sur deux axes sur une base robotisée. En plus d’un plancher dans une orientation, un mur et la surface du plafond peuvent être tournés comme de nouveaux planchers. 150 m² de surface habitable sont réalisés sur une surface au sol de 60 m². Fabriquée à partir d’un tissu léger en fibre de carbone, la coque entière pèse moins de 50 kilos, ce qui lui permet de tourner librement. [54] En plaçant toutes les fonctions de loisirs à portée de bras depuis un siège fixe,c’est les activités les fonctions de l’espace qui sont en mouvement et non plus l’usager. Les activités de la vie et la musculature de l’occupant ont tendance à se contracter en un point fixe. Le prototype de VR un mouvement intelligent et un plusieurs espaces fonctionnelles compacts en réduisant l’empreinte et les matériaux c’est une machine à vivre, comme un équipement sportif à la sphère de vie humaine. L’espace de vie se déplace autour de l’usager roulé et devez grimper, culbuter, traverser et épeler sur la surface ergonomique. Les matériaux et les méthodes de construction du prototype de camping-car remplacent la maçonnerie et l’acier par un tissu léger et très résistant collé à une âme en bois ou en liège. L’espace de vie de 60 m2 est réparti sur la surface de l’intérieur plutôt que sur le sol.

[54] 83

GREG LYNN FORM – RV (Room Vehicle) PROTOTYPE. GREG LYNN FORM, 2012. Disponible sur : < http://glform.com/room-vehicle/ >

Figure 84 : Dessin conceptuel de Gregg Lynn

Figure 85 : Coupe Ă 3 moments/position ; le moment chambre;le moment sanitaires ; le moment sĂŠjour Architecte: Gregg Lynn

III.EVOLUTION, OPTIMISATION ET FABRICATION 3.Processus complexes formelles en conception : Hybridation

Les algorithmes donnent un ordre au temps Ils connectent différents points dans le temps. Les algorithmes sont faits de nos cultures et de nos croyances. Ils nous permettent de contrôler ce temps aux degrés qu’on peut inventer à travers ces langages on fait des réglages et des manipulations pour jauger le degré de « métaphore de symbole et de substances » [55] Cecil Balmond donne la métaphore d’une ligne : une ligne est comme une horloge il n’y a pas de variation entre un instant et un autre. La durée répétée du jour et de la nuit nous donne une sinusoïde. L’année, jour, heure , minute… sont des compartiments limités dans le monde réel. Mais dans le monde digital on peut accéder a n’importe quel moment : le temps est fractionné. [55] Figure 86 : Vues interieurs de la Sixth Street House ; Escalier ; Cheminer ; Douche Architecte: Morphosis Année: Source:

Figure 87 : Shémas conception formelle

[55] 85

Cecil Balmond. «Crossover» , Prestel , 2012.

TAICHUNG OPERA HOUSE Pour le projet de l’opéra House Taichung au Taiwan , Toyo Ito crée un échiquier ou les lignes sont en flexion c’est une « trame émergente » [55] les ondulations vont créer les différents éléments du programme. L’odre de la forme est la, mais elle subit des transformations a certain endroit où elle se relâche , s’agrandit , se décale, entour la ligne : la forme est comme un labyrinthe sous terrain c’est « une colonie d’opportunité » [55] fonctionnelle pour habiter cette forme. [55] La forme obtenue inclus plusieurs caténoide : c’est la surface minimale obtenue entre deux cercle différents. Dans ce cas il s’agit de deux cercle parallèles et horizontaux. (Je peux supposer que les caténoides seront habités ). Le processus résultant en cette forme va être expliqué ici. [55] Cette forme sera aménagée : dalles , murs et le théâtre dans sa diagonale s’introduisent dans la forme avec fluidité. [55] Quand on utilise une forme comme celle-ci: hors norme et courbes qui sort des habitudes orthogonale et qui impose des défis structurels deux éléments s’opposent : le langage et la morphologie de cette forme et la logique tectonique (lien entre avec un théâtre à la diagonale, des murs verticaux et des dalles horizontale : la combinaison des deux choix rend la lecture du bâtiment hybride et c’est cette qualité dans cette qualité d’hybridité qu’il se vaut. Car c’est dans le cadre de cette problématique que la forme courbe dérange et son utilité est remise en question. [55] Ito considère, initialement, faire des escaliers filant à la verticale : c’est la solution pragmatique et qui épouserait le projet. Après tout la trame qu’il a crée est poreuse et avec ces ondulations elle ne sera pas compatible avec des fermetures. Mais il choisit de concevoir les espaces de manière cellulaire et fragmenté.

PROCESSUS NUMÉRIQUE

Figure 88 : Diagramme de voronoi

Le processus de dessin numérique de ce projet s’est fait d’abord par un modèle géométrique et dessiné sur Rhino et un algorithme grasshoper (dont j’ai tenté de recréer l’algorithme d’aprés ma compréhension de cette forme) Une fois les surfaces , les courbes et les points de la forme obtenu ces informations sont transmis sur un modèle BIM (revit) pour être développé : fondation, poutre, dalle, poteaux, matériaux…, toutes ces informations sont ensuite extraites pour le ferraillage à partir de ce modèle 3D (au format ACCII) grâce au logiciel Sofistik. Ce qui permettra d’avoir le modèle fini. [55]Le contrôle sur les sous-éléments qui composent la géométrie du plan de l’opera house à peu être été nécessaire pour ce projet ainsi qu’une prise de décision basée sur l’avoisinage des faces sur la trame sur projet, le nombre de nœuds ou l’adjacence entre les points, les réseaux de lignes et de mailles pour la relaxation dynamique, la planarisation des réseaux de polygones a été faite sur ce projet. [55] Des plug in tel que la SandBox sur grasshopper sont capable de faire ce genre d’opérations.

Figure 89 : Génération de la forme

[55]

Cecil Balmond. «Crossover» , Prestel , 2012. 86

LIMITES DE CETTE CONCEPTION L’hybridation de processus de conception de ce projet se manifeste non seulement sur le fait d’opposer choix de forme globale de projet et fonctionnalité intérieur et aussi dans le travail parallèle entre architecte et ingénieur. Ce projet est le résultat d’une réflexion par plusieurs disciplines.L’idée formelle et l’idée structurelle travaillent ensemble : son importance réside dans cette réponse structurelle qu’elle amène et non seulement dans son esthétique. La structure n’est pas pensée après coup mais fait partie intégrante du concept globale dans ce projet comme dans plusieurs projets de Toyo Ito. Le projet offre des espaces fluides avec ce concept formel d’intérieur/extérieur et qui ramenderait l’intérieur à l’extérieur mais ces formes en réalité reste enfermé dans la boite en verre qui est créé la transparence nous fait presque oublier qu’elle est la. Mais la boite en verre fait une rupture avec l’espace publique extérieur et il n’y a pas d’espace intermédiaire publique pour être a l’ombre ou éviter de s’exposer aux intempéries pour les usagers. [56] Ce qui m’amène encore a pensé que l’utilisation de l’outil numérique amène l’architecte a se focaliser sur certains aspects du projet qui vont être développés : dans ce cas la forme intérieure des espaces, leurs organisations, surface, contiguïtés et négliger d’autre comme le contexte le rapport à l’extérieur les espace publiques. Et quand le processus conceptuel numérique est utilisé sur un aspect du projet il reste à l’architecte d’intégrer d’autres aspects «de force dans son processus» même si cela «dénaturerait le processus»: Hybridation.

Figure 90 : Voronoi du projet proportionné en fonction du programme

Figure 91 : La Salle d’Opéra [1] 87

On peut dire qu’avec l’avènement de l’outil numérique l’architecture devient de plus en plus une simulation, son analyse et son étude pendant la phase de conception est simulé grâce à des facteurs complexes du contexte. Le diagramme de Voronoi divise et organise les espaces qui sont indiqués par différents points. Ce zonage naturel crée un équilibre organique recherché par l’architecte. Comme explique Fatemeh Bahraminejad et Kian Babaki dans leurs recherches sur les voronoi [57] , il existe de nombreuses raisons et avantages de utilisation de ces formes dans la conception architecturale :(1) Penser la structure à la fois en 2 et 3 dimensions, (2) Une façon de se diviser l’espace et une organisation de l’espace basée sur l’adjacence et la proximité, (3) de nombreuses formes « naturelles » et organique rationnalisé peuvent être décrites à l’aide de ce diagramme(4) Des relations plus interactives et dynamiques entre les composantes du projet (5) Création d’un processus de conception systématique pour la conception en utilisant un ce système paramétrique, (6) Équilibrer les forces et les tensions dans la conception, (7) Varier les options de conception grâce à ce système hiérarchique équilibré interactif. Mais dans ce projet de Toyo Ito , la forme pose des problèmes :la méthode de construction est spéciale a ce projet , les couts de construction ont été élevés et ils ont été difficiles à prévoir. On obtient des espaces non orthogonaux difficilement aménageables avec des éléments standards de mobilier et cloisonnement. Les espaces fluides sont plus faciles à aménager quand il s’agit de grands espaces ou des espaces de déambulation (grands halls, foyers de théâtres, terminaux aéroportuaires,…).Le système de Vonoid est un outil mathématique, géométrique qui permet la conception et l’analyse flexible de l’architecture. L’algorithme du vonoid est devenu une commande dans grasshopper auquel l’utilisateur peut donner des paramètres de conception et d’environnement [57]

Figure 92 : Vues interieurs Du Guggenheim , Bilbao Architecte: Frank Ghery

Figure 93 : Opera House Harbin Architecte: MAD Année: 2010 Source: archdaily.com

Figure 94 : Vues interieurs de Musée Sports Hall of Fame , Louisiana Architecte: Trahan Architects Année: 2013 Source: archdaily.com

Figure 95 : Vues interieurs de stattion Napoli Afragola , Napoli Architecte: Zaha Hadid Architects Année: 2017 Source: Marco Introini

[57] Kian Babaki, Fatemeh Bahraminejad. Application of coronoi diagram as an architectural and urban planning design tool. [En ligne]. Disponible sur : < https://www.cibtech.org/sp.ed/jls/2015/01/195-JLS-S1-212-0%20%28125%29.pdf > 88

EVOLUTION

CAS D’ETUDE : COMPOSITE HOUSE DE FERDA KATAN La maison composite est un concept dans lequel les composants individuels sont conçus en réponse à des besoins et des désirs fonctionnels et atmosphériques spécifiques. Ces composants sont ensuite combinés de diverses manières pour former un espace habituel continu. L’idée de la « composite house » est de prendre un cube et de faire de ces empreintes le reflet d’éléments de douche, de toilettes, des comptoirs de cuisine, etc. qui seraient imaginable dans le cube. Une série ou une famille d’objets individuels est développé pour les texturer en sur l’autonomie de texture. Un carrelage de salle de bain par exemple commence à se glisser et à changer de rôle en créant des tensions formelles. La maquette qu’on réalise est essentiellement une des combinaisons mais c’est comme un puzzle qui pourrait être organisé de multiples façons différentes » [58] Un projet comme Composite Housing intègre dans le concept de kit de pièces la possibilité d’une production de masse rapide et bon marché. Ce système flexible équivaut à un catalogue de pièces de programme fabriquées en usine, telles que l’évier de cuisine — la douche extérieure – le bain à remous sur le toit et la cheminée intérieure – le gril extérieur – l’escalier, qui sont branchés dans une boîte modulaire en bois construite sur place. Le résultat net est un hub de base qui peut être modifié indéfiniment, ajouté ou reconfiguré. Il n’y a pas un seul moment de créativité figée, selon Kolatan, mais il y a au moins un travail en cours continu. Cette vie intègre donc un processus de découverte où des pièces supplémentaires peuvent être commandées par catalogue ou par Internet lorsque les besoins ou les moyens de l’acheteur changent ou lorsque de nouvelles pièces sont introduites sur le marché. Ca remplace la synthèse architecturale par un processus de création de besoin et de désirs cumulatif (l’essence du marketing) – c’est pour moi le contraire de l’habiter, avec l’illusion de la customisation. À une époque où la plupart des produits de consommation sont commercialisés en tant que pièces d’expression individuelle plutôt qu’en tant que simples nécessités fonctionnelles, où les objets désirés sont des pièces uniques au sein d’un régiment de frères et sœurs beaucoup plus nombreux, nous nous demandons comment un état de choix, d’échangeabilité amélioré pourrait éclairer la production architecturale et son déploiement. [59]Le logement composite est une double approche pour développer une nouvelle

Figure 96 : Modèles numérique des fragmentsdu concept de la Composite House Architecte: Morphosis Année: 2002 Source: su11.com

[58] 89

Ferda Kolatan: In pursuit of the allusive object (March 7, 2018) , 2018. Disponible sur : < https://www.youtube.com/watch?v=sFl2ftimSRg >

réflexion sur la pré-fabrication et la personnalisation de masse grâce à de nouveaux concepts de conception, des technologies de matériaux et une stratégie marketing contemporaine L’ossature de cette maison unifamiliale indépendante est fournie par des entrepreneurs locaux, en bois ou en acier, selon la pratique habituelle de la région. Cela permet une construction rapide et abordable tout en faisant participer la communauté locale. De petites variétés de formes sont données pour permettre de construire des maisons de différentes tailles qui s’adressent aussi bien aux personnes seules qu’aux familles. [59] La deuxième branche de ce projet concerne les unités préfabriquées «Add-On», qui complètent la structure sur site pour en faire des bâtiments pleinement fonctionnels. Les unités d’appoint sont conçues comme une sorte d’extension d’appareil. Elles brouillent les frontières entre l’appareil, le mobilier et l’espace tout en créant un élément architectural qui défie toute catégorisation facile. Les appareils sont fréquemment mis à jour au sein d’un ménage pour suivre les dernières innovations. La possibilité d’échanger ces produits selon les souhaits du propriétaire est étendue aux appareils complémentaires et a donc un impact sur la configuration programmatique et spatiale de sa maison. Ces unités se présentent sous différentes variantes et seraient produites par des tiers afin de garantir un marché compétitif et une innovation progressive. [59] Le propriétaire peut configurer sa maison en choisissant lui-même les unités d’extension, les commander sur le web et les faire livrer et installer sur place. Au fil des ans, il peut les mettre à jour pour satisfaire son goût ou pour s’adapter à un concept programmatique différent. [59].Une partie low tech standard de structure en bois est apporté dans le processus de construction. Les modules de hautes technologies utilisant des matériaux innovants (laminé pressé, fibre de verre moulée…) sont des concentrés de fonctions de l’espace : des hybrides composés de meubles. Il y a aussi des modules plus neutres plus polyvalents. Cependant, la configuration finale des « plug-ins » ou de morceaux d’algorithmes crée des combinaisons intérieures et extérieures qui définissent l’espace à l’intérieur avec des formes et des caractères définitifs du composite qui en résulte ne sont pas laissés à l’appréciation du concepteur, mais au sens du design de l’utilisateur. [59]

[59]

Pankenier E. 306090 03: A Journal of Emergent Architecture + Design 09 2002 : Princeton Architectural Press, 2002. 112 p.ISBN : 978-1-56898-384-4. 90

Kolatan pense que la tache de concepteur consiste à contenir un ensemble d’action de l’usager permettant ainsi à une fonction de définir un espace à la place, comme « dormir » ou « manger »...etc. On peut supposer que cela encourage une certaine liberté d’habiter un espace, de manière formelle ou informelle, et de changer de fonctions au cours de la vie du foyer. Cette idée était en fait vrai pour une grande partie de l’architecture avant le 20e siècle, lorsque la cuisine se trouvait être la pièce où l’on faisait la cuisine, où l’on travaillait, dormait et mangeait, là où il y avait de l’espace. Le mouvement moderne n’a fait standardise des espaces fonctionnalistes. L’outil numérique nous fait l revenir vers cette ambiguïté/ polyvalence des espaces. Avec ces espaces de déambulations résultants de la forme orgaique de Vonoid des projets comme celui de Toyo Ito cité le démontre cela aussi. En parlant de son travail récent ferda Kolatan exprime l’importance de l’idée d’hybridation pour lui. Le numérique joue un rôle important pour développer cette idée. « I am really interested in avoiding abstraction and coming to a novel design expression a contemporary by actually being very literal with historical material, infrastructural material, geographical and organic material like park, trees and etc. and hybridize them in ways to generate these conditions, objects, and scenarios which we would call hybrid because they begin to form a relationship or respond to each other in unexpected ways.” [60] « Je suis vraiment intéressé par le fait d’éviter l’abstraction et d’arriver à une nouvelle expression du design contemporain en étant en fait très littéral avec des matériaux historiques, des matériaux d’infrastructure, des matériaux géographiques et organiques comme des parcs, des arbres, etc. et en les hybridant de manière à générer ces conditions, objets et scénarios que nous appellerions hybrides parce qu’ils commencent vraiment à former une relation ou à se répondre de manière inattendue. » [60]

[60] 91

« PA Talks 03 – Ferda Kolatan – Hybridity in Architecture - YouTube ». Disponible sur : < https://www.youtube.com/watch?v=5rUkkDR-J1I >

Figure 97 : Modèles pour une conception architecturale hybride Auteurs: Travaux d’étudiants de F.Kolatan Source: [61]

[61]

« Graduate Architecture | Weitzman School ». Disponible sur : < https://www.design.upenn.edu/architecture/graduate/student-gallery > 92

IV. LA COMPUTATION ET NOS BESOINS SENSIBLES Les processus computationnels en architecture réponds seulement à des besoins formels et des envies d’élégance ? Y a-t-il un potentiel de répondre à des problématiques sociaux quand on parle de paramétrique ? Il serait faux de croire que l’on peut simuler l’occupant, mais il existe des propriétés dans des configurations géométriques qui permettent une approximation des possibilités d’actions qu’un occupant perçoit comme le démonte Bill Hillier dans « Space is the machine» [39].Les graphes justifiés de Hillier utilisent une représentation à deux graphes pour cartographier la connectivité topologique les cloisons de séparation. Le graphique peut être ajusté pour chaque partition dans un plan du bâtiment et montre donc comment les bâtiments contiennent de nombreuses perméabilités configurations. [32] ou encore Les isovistes de Benedikt [62] qui peuvent être automatisés sur tous les bords visibles produire des graphiques de visibilité pour le traitement ultérieur des réseaux de circulation et la connectivité visuelle. Mais si les comportements humains peuvent être les résultats de l’analyse de certaines données et on peut déduire que l’état des espaces et leurs niveaux d’adéquation par la réaction des usagers aux espaces. [32] Ces actions génériques issues d’interprétations cognitives des conditions spatiales peuvent être considérées comme l’heuristique de l’occupant. Comme Kevin Lynch l’a démontré à travers les cartes mentales. Une carte mentale est le dessin de cartes par des individus l’espace par rapport à sa perception de cet espace. [63] Lynch nous montre que la représentation architecturale standard, comme les plans d’architecture, n’est pas nécessairement la façon dont un occupant perçoit l’espace. Pour avoir une approche proche des usagers d’un espace et concevoir à partir les propriétés cognitives des gens, on doit faire des cartes qui décodent l’expérience corporelle des usagers : Cette corrélation entre un modèle de calcul et l’expérience des usagers dans l’espace est ce que le mathématicien Seymour Papert appelait « la syntonie du corps [32] La relation entre l’espace et son utilisation est aussi lié à la théorie de l’action présentée par Talcott Parsons, où la connaissance exige l’action c’est-à-dire que la motivation elle-même est une action et que cela signifie qu’il faut tenir compte des objectifs pour simuler une action. “ Parsons sees motives as part of our actions. Therefore, he thought that social science must consider ends, purposes and ideals when looking at actions » Richard John Kosciejew [64] En architecture, l’interaction avec l’environnement et le contexte est au centre des réflexions conceptuel et la génération d’un sens pour une architecture est fortement liée à la gestion de conflits, c’est une recherche et une prédiction associé à la créativité du concepteur. Mais comment les outils numériques/ paramétrique peuvent-ils être liés au bien-être et à la santé des usagers d’un espace conçu ? Quels éléments offre l’ordinateur pour prendre en compte ces éléments sociaux en conception architecturale ? La constitution d’un modèle selon ce qu’on cherche à représenter, à projeter ou à simuler est important dans les processus de conception numériques : comme on l’a vue précédemment on peut faire des modèles de comportement de l’habitant comme le fait Schumacker, des modèles spatiales comme aedas , des modèles BIM comme pour chez Ghery.

[39] [62] [32] [64]

Hillier B. Space is the machine: A configurational theory of architecture: CreateSpace Independent Publishing Platform, 2015. Benedikt M. « To Take Hold of Space: Isovists and Isovist Fields ». Environment and Planning B: Planning and Design. 1 janvier 1979. Vol. 6, « Post-parametric Automation in Design and Construction: Alfredo Andia, Thomas Spiegelhalter: 9781608076932: Amazon.com: Books » Kosciejew R. J. The Adaptive Mind : AuthorHouse, 2019. 918 p.ISBN : 978-1-72831-974-2.

CONCEPTION ET PERCEPTION DES USAGERS

Chritian Derix en se basant sur le calcul des isovist comme le démontre Hillier développe une méthode de conception architecturale basé sur la perception visuelle des usagers d’un espace en calculant les différentes visibilités sur plusieurs points de l’espace et en les organisant grâce à ces données. Il utilise dans ces recherches le cas de plusieurs projets de banques ou la visibilité préférable des espaces diffère pour chaque fonction. L’analyse de cette contrainte de sécurité public/ privé qui est introduite au début de la conception. Il fait des mesures de champs visuelles, de dérive visuelle et de cloisons perméables (figure). Les valeurs de visibilité générées ont été dérivées de la géométrie d’un isoviste dessiné à un emplacement précis. Les couleurs générées sont classées par risque, soit comme opportunités pour un intrus, soit comme vulnérabilités pour un occupant (figure).[49] Le processus peut prendre son cours en utilisant une méthode similaire de simulation, en faisant les changements adéquats suivant le résultat et grâce à multiple tests. Un tel modèle carthographique peut influence directement , automatiquement et rationellement la conception architecturale. La réponse à la contrainte de sécurité grâce à ce modèle est très explicite. On peut penser que l’architecte dans ces choix conceptuels, en se basant sur les données d’un tel modèle, fait une conception fiable est proches de la perception des usagers.

[49]

Figure 98 : Shémas d’un Isovist Source: [39]

« Michael Hansmeyer - Digital Grotesque II », 2017. Disponible sur : < http://www.michael-hansmeyer.com/digital-grotesque-II > 94

Figure 100: Mesures des champs visuels ; Connectivité visuelle (à gauche), nombre de bords perméables (au centre), dérive visuelle (à droite) pour la banque « Länssparbanken Falun » Source: [65]

Figure 99 : Mesures de la centralité de proximité (à gauche) et mesures de centralité de proximité (à droite) pour la banque Länssparbanken Falun Source: [65]

[65] 95

Derix C., Jagannath P. « Digital Intuition: Autonomous classifiers for spatial analysis and empirical design ». Journal of Space Syntax, 2014.

CONCEPTION ET PERCEPTION DE L’ARCHITECTE Une méthode est « machine learning» si on considère que l’architecte a plus de connaissances sur le comportement humain et donc est capable d’organiser l’espace mieux que la machine en intégrant des règles sociales : il est possible d’apprendre a la machine ces différents éléments : l’ordinateur apprend les tendances en collectant toutes les données en gardant tout en mémoire pour générer en suite suivant les réglés collectés une nouvelle organisation un exemple simple de ce fonctionnement pour un appartement (hao zheng et weixin Huang) [66] Une couleur est affectée à chaque espace selon sa fonction incluant les portes et les fenêtres en introduisant les images de différents plan en données d’entrée (figure 101).L’algorithme est capable de les reconnaitre et de retourner un aplat de couleurs dans ces limites l’ordinateur a appris le contraire deviens possible en dessinant des aplats de couleurs et en les introduisant comme donnée d’entrée l’ordinateur retourne un plan dessiné. (figure 102). Les résultats sont multiples et le processus est plus complexe que ce qui est présenté ici ,avec des marges d’erreurs et un grand nombre de résultat à optimiser pour cet exemple mais ce processus démontre la capacité de l’ordinateur à apprendre une organisation spatiale proche de la vision de l’architecte a un plan.(figure 103) Les algorithmes « machine learning » ont des similitudes à l’apprentissage chez les êtres humains. Si la créativité c’est de pouvoir de contraintes contrainte concevoir des concepts architecturaux abstraits cet exemple nous montre que des algorithmes sont capable de faire ça et son inverse aussi : trouver des solutions concrètes à des contraintes floues. Le numérique nous aide déjà à éviter quelques taches répétitives de dessin et autre mais on pourrait penser, à travers cet exemple, que cette intelligence a le potentiel d’aide à la conception créative. Donc les éléments d’utilisation du numérique pour la conception architecturale proche de l’usager, du côté social et créatif qui sont importants sont le fait de cartographier et modéliser les informations sur l’usager et arriver éventuellement à cartographier, modéliser la pensée l’architecture :La capacité de générer des options de plans et ajouter des contraintes organisationnelles , au-delà des techniques d’optimisation normalisés en choisissant les bons outils et en apprenant à l’algorithme les problématiques simplement en isolant les contraintes , l’intelligence artificielle peut assister l’architecte à la conception.

[65] [66]

Derix C., Jagannath P. « Digital Intuition: Autonomous classifiers for spatial analysis and empirical design ». Journal of Space Syntax, 2014. Huang W., Zheng H. « Architectural Drawings Recognition and Generation through Machine Learning », 2018. 96

Figure 101: A gauche : dessin du plan d’étage. Au milieu : image étiquetée. A droite : règle d’étiquetage colorée. Source: [66]

[66] 97

Huang W., Zheng H. « Architectural Drawings Recognition and Generation through Machine Learning », 2018.

Figure 102: Alimentation de l’algorithme : Résultat sélectionné de la reconnaissance Architecte: Morphosis Source:

Figure 103: Résultat sélectionné du processus génératif Source: [66]

[66]

Huang W., Zheng H. « Architectural Drawings Recognition and Generation through Machine Learning », 2018. 98

Conclusion LE NUMÉRIQUE CHANGE NOTRE MANIÈRE DE CONCEVOIR Chacunes des architectures analysées est le fruit de l’envie d’un architecte d’intégrer un processus numérique dans sa conception. Les pavillons et projets expérimentaux choisis démontrent le potentiel que présente le numérique et qui nous fait changer nos pensées conceptuelles. Les processus numériques influent sur le résultat final du projet de plusieurs manières à différentes périodes de développements de ces méthodes. Ils diffèrent des processus de conception architecturale traditionnelle et donnent un nouveau visage à l’architecture d’aujourd’hui que ce soit d’une part rapport aux formes, la géométrie, l’aspect esthétique d’une architecture ou d’une manière plus discrète quand l’architecte s’intéresse à des processus plus complexes pour utiliser le paramétrique et ces algorithmes évolutionnaires. Le numérique change le travail de l’architecte, sa manière de se rendre utile et fait évoluer son rôle en offrant de nouvelles méthodes et le dessin reste au centre de ces pensées en représentant une méthode de penser ; des moyens subjectifs et parfois non reliés à l’architecture directement. En s’approchant à l’architecture. Ces méthodes deviennent de plus en plus organisées plus détaillées. La volonté de faire quelque chose qui sorte de l’ordinaire, la notion de « chance » et de « spontanéité » joue aussi un grand rôle dans le processus créatif d’un architecte et le numérique ouvre le champ pour ces notions-là et cela tout en utilisant un système qui est par définition organisé et rationnel: la computation. LA FABRICATION Le rôle de l’architecte passe d’une manière de notation divisée de la construction à un rôle beaucoup plus proche de la fabrication et de la matière. Il y a un changement de paradigme en architecture, l’outil numérique permettant un gain de temps et une flexibilité permet de nouvelle pensée de la conception. Étant donné que choisir c’est renoncer, la possibilité d’une réversibilité dans le processus créatif est attractive pour l’architecte et l’outil numérique permet d’avoir une démarche qualitative et plus fiable. Sa réversibilité le rend plus facilement transmissible. LE MANAGEMENT L’utilisation de la computation en agence est un choix judicieux quand la compétence computationnelle sont présentes comme pour ces agences qui associent la recherche et les laboratoires à leur agence d’architecture cela ouvre un nouveau champ de créativité qui pousse à rationaliser tout processus conceptuel par le calcul. Cela confirme la nécessité de l’architecte à avoir une formation multidisciplinaire qui inclus les langages informatiques, la biologie, les mathématiques, l’ingénierie. Collaborer avec les spécialistes de ces domaines toute en mettant une distance entre le processus conceptuel et ces domaines fait perdre tout son sens à une conception architecturale. Avant de débuter mes recherches sur le sujet du numérique je pensais que les processus numériques se limitaient au BIM que ces maquettes numériques produites en agence révolutionnaient l’architecture. Bien que cela soit vrai, quand on le compare à d’autres outils de dessin linéaire comme Autocad le BIM n’est qu’un ensemble d’éléments programmatiques normalisés pour le travail en agence et tue la créativité si on fait l’erreur de le prendre comme outil de conception. Un œil connaisseur reconnais désormais une

architecture qui a été paresseusement produite par des logiciels BIM par égard à une production faite à l’arrache dans un système ou l’architecte n’a pas le temps de recourir à des processus complexe de comportement , contrôle de trajectoire et la nature des matériaux de conception générative qui sont aujourd’hui difficile à implémenter dans le mieux professionnel. Avec son groupe de Computational Design and Research (CDR) rattaché à l’agence d’architecture Aedas, Christian Derix va utiliser des méthodes computationnelles en faisant abstraction de la forme au début ou en ayant une idée simple avec une contrainte rigide : la tour de logement sera cylindrique. La problématique d’adjacence des espaces et de fonctionnalité est au centre de cette préoccupation dans le projet du concours analysé. L’utilisation de l’outil numérique est discrète. Il offre une malléabilité des adjacences et des fonctions et une optimisation de ceux-ci et la transparence du processus lui donne tout son sens. ENTRE FORME ET DISCRÉTION Toyo Ito , lui place la forme au centre de ces intérêts il veut simuler des phénomènes physiques formels et les fonctions sont ensuite injectées dans la logique/grille formels qu’il a créé. La maniabilité de l’outil rend la forme créer très malléable et a adaptable au programme du projet. L’outil numérique offre pour lui la possibilité de construire ces nouvelles formes , la rend malléable et l’adapte aux contraintes fonctionnelles et organisationnelles par la suite. Plusieurs réponses à ces questions: une réponse complexe, hybride, d’optimisation, de découverte et une manière exhaustive avec laquel l’ordinateur l’ordinateur traite l’information mais aussi la notion de temps, de mouvement et de cinétique. Tous ces éléments contribuent clairement à la création de nouvelles formes aujourd’hui .D’abord le blob, le pli, le souple et l’organique ensuite le fragmenté, l’agrégationné, l’ornementé et l’hybride ensuite le complexe et le discret : Ces formes changent rapidement et continue nt de changer la manière dont on pense l’architecture. Je ne crois pas que le paramétrique soit un remède miracle aux problématiques sociale, économique auquelles se confrontent les urbanistes et architectes aujourd’hui. Mais paramétrer notre pensée et réflexion conceptuelle a le potentiel de nous rapprocher plus de la nature, de la biologie, de la fabrication, des artisans, des ingénieurs, des mathématiciens, des informaticiens et j’en passe. Je pense que l’architecte qui fait le pari d’utiliser de tels outils d’associer la recherche a son agence en sort gagnant. Surtout sur le plan de tâches répétitives que l’ordinateur peut épargner aux architectes. En prenant le temps de définir les règles et les contraintes de définir les problématiques car une méthode numérique de nature pousse l’architecte à faire des descriptions primordiales pour la rationalité de son travail et pour travailler d’une manière plus intelligente et abandonner des méthodes de « bricolage » car par nature le paramétrique et ses langages ont un rapport très fort avec la syntaxe et l’ordre. L’aspect « plaisir des formes » qu’est capable d’offrir les outils numériques peut nuire à l’architecte. Il est important d’eviter ces tendences. Les notions d’architecture objet nous éloignent de l’échelle humaine et vide l’architecture de ces sens. Quand on est conscient de cela on peut apprécier la liberté et toutes les possibilités que ces outils ont à nous offrir.

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Ce mémoire m’a permis de répondre au questionnement sur le numérique que je me posais au début quant à l’utilisation de ces outils, leur manière de fonctionner et la possibilité de les utiliser en agence dans le futur d’une manière plus concrète j’ai compris que les utiliser d’une manière extravaguent et formelle pouvais être intéressant et créatif quand on pense à une hybridation et que les utiliser d’une manière discrète pour trouver des processus d’organisation étais aussi intéressant et que ces éléments ne se contredisent pas mais ont le potentiel de se compléter si on a la motivation de les mettre en place et les compétences de gestion de le leur complexité. Utiliser ces processus donne une valeur ajoutée à une architecture ; sa fiabilité, son optimisation, son rapport aux processus naturels et sa flexibilité pendant le processus de conception. Le calcul, la simulation et l’optimisation ,souvent par le biais de les méthodes complexe comme les automates cellulaires ou les systèmes à base d’agents, font évoluer la discipline architecturale de plusieurs autres manières : Un algorithme est une phrase un paragraphe une partie d’un tout, une pièce d’un puzzle qui peut servir autre part pour faire autre chose pour d’autres personnes. Il y a aussi cette notion de partage d’information de partage de système qui enrichie notre pensée conceptuelle. Les machines tiennent un rôle de conservation de données intéressant pour l’automatisation conceptuelle et de « machine learning ». Aussi, la liaison entre CAO (conception) et FAO (fabrication) ouvre les possibles : quand on tire sur l’un on s’éloigne de l’autre et c’est l’une des raisons qui fait qu’en agence la délégation du travail en partie un groupe spécialisé en étroite relation avec les architectes deviens primordiale Cela ne veut pas dire que la machine remplacera un jour l’architecte mais que le côté social, de bien-être et de santé de l’être humain et l’échelle humaine peut être saisissable par les données et le calcul bien que ces notions aujourd’hui sont difficilement saisissable les quelques exemples cités ; comme la pensée phénoménologique ou les calculs comme celle Bill Hillier montre que l’architecture, grâce au calcul, pourra s’en saisir un jour.

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Annexes

iGeo* = est une bibliothèque de logiciels de modélisation 3D gratuite et open source en Java pour la conception informatique en architecture, la conception de produits, la conception d’interactions et plus encore. Il comprend des bibliothèques d’opérations mathématiques vectorielles, des courbes NURBS et des géométries de surface, des maillages polygonaux et des E / S de fichiers de modèle 3D. Il dispose également d’une interface spécialisée pour le traitement. [67] Agent based algorithms** = ( ABM ) est une classe de modèles informatiques pour simuler les actions et les interactions d’agents autonomes (entités individuelles ou collectives telles que des organisations ou des groupes) en vue d’évaluer leurs effets sur le système dans son ensemble. Il combine des éléments de théorie des jeux , de systèmes complexes , d’émergence , de sociologie computationnelle , de systèmes multi-agents et de programmation évolutive . Les méthodes de Monte Carlo sont utilisées pour introduire l’aléatoire. En particulier en écologie, les GAB sont également appelés modèles individuels( IBM ) [68] «La modélisation AB est une approche générique qui permet de mettre en évidence la complexité associée à la diversité des agents comme des réseaux formés par leurs relations. Un modèle AB est un système formé d’entités en relation entre elles. Ces entités peuvent être passives ou actives (les agents) » [69] Bentley Microstation*** = MicroStation est une plate-forme logicielle de CAO pour la conception et la rédaction en deux et trois dimensions, développée et vendue par Bentley Systems et utilisée dans les industries de l’architecture et de l’ingénierie. Il génère des objets et des éléments graphiques vectoriels 2D / 3D et comprend des fonctionnalités de modélisation des informations de construction. Microstation**** était un logiciel de CAO 2D qui a évolué vers un modélisateur 3D, qui a évolué plus tard les capacités BIM avec l’architecture triforma puis bentley. Microstation a l’avantage d’être compatible avec les exigences du DoD américain. [70] Python***** = Python est un langage de programmation populaire. Il a été créé en 1991 par Guido van Rossum. Il est utilisé pour : le développement web (côté serveur), le développement de logiciels, l’interface graphique, les mathématiques. ,script système, Réseaux Python a une syntaxe qui permet aux développeurs d’écrire des programmes avec moins de lignes que certains autres langages de programmation. Python fonctionne sur un système d’interprétation, ce qui signifie que le code peut être exécuté dès qu’il est écrit. Cela signifie que le prototypage peut être très rapide. Python peut être traité de manière procédurale, orientée objet ou fonctionnelle. [71] Form Z******= form-Z pro est une puissante application de conception 3D qui présente une variété d’outils de modélisation avec une interface facile à utiliser. Créé par AutoDesSys. S’étais l’un des premiers logiciels ustilisant les B-spline adopté par les architecte dans leur pratique.

[71]Rossum G. Python reference manual. NLD : CWI (Centre for Mathematics and Computer Science), 1995. https://www.exam-lib.com/threads/introduction-%C3%A0-python.958/ 106

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