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MODULE COMPOSITE///26.04.10///30.04.10
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u q o C
Grid shell
Corian
Master 1 Architecture et Cultures Constructives///ENSAG///EncadrĂŠ par Luc Boulais et Olivier Baverel///
GRID-SHELL Samuel Chapuis-Breyton///Christophe De Tricaud///Manuel Henry/// Christophe Legendre///Crtistian Manea///AurĂŠlien Messa///Vanessa Nirlo///
Détermination de la forme = Modélisation 3D
Modélisation avec le logiciel 3DSmax
F’ È R Mise en forme à partir d’une grille géodésique : Structure tridimensionnelle formée de tubes arcs inclinés permettant la naissance d’une forme singulière, la déformation d’un tore.
recherche formelle
Détermination des points d’ancrage et des noeuds d’intersection à partir du modèle 3D A partir des logiciels 3DS & Sketchup, le nombre de barres, leur longueur, la position (selon un quadrillage rectangulaire) des points d’ancrage au sol et des points d’intersection, a pu être déterminé.
Structure uni-directionnelle
Les barres et les points d’ancrage au sol correspondant sont nommés selon une lettre ou un chiffre (selon la direction des barres) ce qui permet une organisation raisonnée de la structure. La troisième direction des barres (barres de contreventement) est déterminée par la suite sur le chantier.
Structure bi-directionnelle
modélisation
Positionnement des points d’ancrage au sol
1
2
3
1 - Mise en place d’un quadrillage (trame = 1m/1m) 2 & 3 - Positionnement des points d’ancrage : marquage au sol et mise en place des pieux métalliques. 4 - Les barres sont fixées aux points d’ancrage grâce aux noix de plombier.
4
mise en oeuvre
Découpe et marquage des intersections des tubes
Mise en place des tubes selon les trois directions Une fois découpés et les positions des intersections marquées, les tubes ont été mis en place un par un, en respectant l’ordre et la numération établis précedemment. Chaque tube fut fixé par l’une de ses extrémités à son point d’ancrage central puis à l’autre en périphérie. Le système de fixation consistait en des noix de plombier vissées auparavant sur les pieux métalliques enfoncés dans le sol. Tous les tubes ont été mis en place dans la première direction, des étais et des tréteaux ont permis de donner une forme primaire à l’ensemble.
mise en oeuvre
Fixation des intersections et troisième direction La mise en place de la deuxième direction s’est effectuée de la même manière, en suivant la numération des tubes et en faisant passer les pièces par dessus les tubes suivant la première direction. Des étais ont ensuite été installé pour donner à la structure sa forme théorique finale. Il restait à fixer les noix à toutes les intersections suivant le marquage des tubes, parfois en forçant manuellement le cintrage des tubes. Une fois les deux premières directions en place, la structure pouvait tenir sans étais mais s’affaissait de 60 à 80 cm environ. La rigidité de l’ensemble n’était pas suffisante et une troisième direction fut nécessaire. Six tubes ont été fixés suivant une troisième direction, du coté le plus haut de la structure. Symétriquement par rapport à son axe Est Ouest. La structure n’a alors plus eu de changement de hauteur apparent lors de l’enlèvement des étais.
mise en oeuvre
_ Une grande liberté dans l’expérimentation et la recherche de solutions constructives. _Utilisation de logiciels de modélisation. _Réussite de la construction d’un objet de forme complexe. _Esthétique du projet et performance du matériau mise en valeur. _Manque de temps dans la conception du projet. _Avancée des travaux retardée par la démarche approximative et les questions liées à la mise en oeuvre. _Les noix de plombier ont manqués au final pour mettre en place tous les tubes dans la troisième direction. Ce système de fixation est correct mais pas optimal pour résister à des efforts importants: déformation des pas de vis....
regard critique
COQUE Laura Bect///Yoann Chaussinand///AnaĂŻs Chesneau///Justine Dufour///Yolaine Giovannini///Mariana Gomez///Claudia Leone///StĂŠphanie Materne///Elsa Pillon///
Matériaux à disposition
Recherches à partir de croquis
10 panneaux en nids d’abeilles Nidaplast 8, de dimensions 2500 x 1200 mm, d’épaisseur 20 mm. o Fibre de lin Linéo. o Résine Epoxy Araladite. o
Recherches à partir de pâte à modeler
Recherches à partir de modélisation 3D
recherche formelle
Anneau de Moebius
La particularité de l’anneau de Moebius est de n’être composé que d’une surface et un côté. Du point de vue de l’espace il est donc très fascinant : passant de «l’extérieur» à «l’intérieur» sans pouvoir déterminer le point de changement. Enfin, de par son unité, il est auto-stable.
Maquette papier avec les proportions.
Le projet final met en oeuvre un anneau de grandes dimensions créé à partir d’une bande de largeur 1,25 m et de longueur 10 m.
Réflexion sur la mise en oeuvre, création d’une maquette à l’échelle 1/20 aux grands ateliers...
projet final
Assemblage des nids d’abeille Les différents tests nous ont permis de voir comment la matière réagissait. Nous avons au final choisi d’associer le thermo-collage et la colle au système de «dents» pour les encoches entre panneaux.
test avec le thermo-collage
test au pistolet à colle
test à la couture
Assemblage de l’anneau de Moebius
Maintien de la structure La recherche d’une double courbure pour solidifier l’anneau a demandé un système de gabarits complexes. Ceci a été amplifié par le besoin de surfaces dégagées pour stratifier. test avec un «coffre» en bois
test avec des tasseaux
test avec des gabarits pour donner une double courbure
phasage
Préparation de la résine Les proportions théoriques pour la résine sont : 10 de résine pour 4 de durcisseur. Par peur de manque de produit et l’expérimentation d’un nouveau produit, les proportions n’ont pas été totalement respectées et souvent modifiées en cours (entraînant peut-être un ralentissement de l’action du durcisseur...).
essai des combinaisons
pesée des différents composants : durcisseur et résine époxy
Stratification
pose de la fibre de lin (bande de 1m sur 1m 20) sur une première couche de résine et marouflage afin d’obtenir une surface lisse
Finitions
une fois les gabarits enlevés, découpe à la meuleuse et au cutter des débords superflus
phasage
Vues de l’anneau de Moebius
Difficile à concevoir... entre maquette non proportionnelle dans l’épaisseur, les gabarits... prise du durcisseur trop lente... Temps inadéquat (pluie mais surtout beaucoup de vent) et mise en oeuvre pas vraiment compatible avec le principe de stratification (pas de surface verticale...) Rendu pas vraiment satisfaisant... plus de l’expérimentation, mais pas trop motivant pour terminer certains détails finaux...
Approche de la mise en oeuvre par la stratification avec justement ses différentes étapes et exigences. Capacité à rebondir continuellement au fil des questionnements et problèmes rencontrés. Essayer de garder un oeil d’architecte sur l’anneau de moebius qui se présente plus comme un objet type sculpture (voir son intérêt dans l’espace, les effets souhaités, l’usage...) Savoir que dans l’expérimentation il n’y a pas que des réussites : parfois cela ne marche pas bien mais il faut savoir faire ressortir les points positifs de l’expérimentation.
regard critique
CORIAN Mathieu Biberon /// Ana誰de De Pachtere /// Virginie Granger /// Caroline Impergre /// Fanny Lapertot /// Franco Noriega ///
En se déplaçant, on perçoit différemment la façade. des plis avec un angle identique et une variation de l’espacement entre les plis. x
peu de résistance aux efforts horizontaux. rigidifier: recherche de triangulation par treillis
F’ È R
Amanda Levete Architectes
premières recherches
F’ È R
rech e
rche final e
Leonardo Glass Cube///3Deluxe
premières recherches
Premiers essais Essai sur du plexiglas 5mm avec un moule de bois. Deux essaies avec une forme inspirée de l’étude de départ a été effectué. Le premier essaie avec un moule simple et des appuis aléatoires (fait avec les mains), le second essaie avec un moule et contre moule afin de contraindre le matériau sur un plan horizontale. Ces expériences nous ont apportés des pistes de mise en œuvre du matériau corian, avec une forme aléatoire plus adaptée a une petite échelle.
Conception La composition final se constitue ainsi de forme répéter (grâce aux systèmes de déformation du matériau) mais toutes différentes. L’objectif été de créer une paroi verticale avec des modules de corian déformés aléatoirement assemblés les uns aux autres. Un travail précis de l’assemblage des modules a permis de faire disparaître les liaisons entre les pièces. La qualité du matériau amène à chercher la disparition des assemblages afin de créer des parois continue.
les prémices
Pré découpage de la plaque de Corian à chauffer dans le four. (Dimension de 60 X 100cm) Les plaques de Corian ont été découpées grossièrement pour entrer dans le four des Grands Ateliers. Nous avons été limités à un four avec un secteur de chauffe de 60 X 60cm se qui correspond a l’emprise de la déformation sur les plaques. - Chauffage des plaques au four. - Déplacement de la plaque chauffante grâce à deux personnes (avec des gants). Mise en place des plaques sur un gabarit en bois. A l’aide de serre joint un côté de la plaque est fixé précisément sur la partie relevé du gabarits bois. La fixation de l’autre côté se fait grâce aux pressions exercées par des boules de béton sur le matériau qui permette de réduire la longueur total et ainsi de contraindre chaque plaques a avoir les mêmes dimensions extérieurs et de créer les déformations souhaité. - La plaques une fois fixé doit être soumis a de forte pression jusqu'à stabilisation de la déformation. - La plaque est détaché une fois que le matériau est refroidis (20min, vérification grâce au touché)
réalisation
- Découpage des modules final 80 x 60 cm. (Scie sauteuse, ponceuse) - Collage de parois verticales de 2.40 m de hauteur (3 pièces). - Fabrication de cadre en bois pour la mise en place des trois bandes de 60X240cm. Mise en place à la verticale. Emplacements des parois dans des encoches haute et basse.
réalisation
Trois lignes verticales en corian de 60 X 240cm (composé de trois modules corian) encastrées dans un cadre en bois massif. Le collage des plaques n’est pas à négliger, il doit se faire avec rigueur pour qu’il soit quasi invisible une fois la structure finie. Pour cela, il faut nettoyer les deux plaques à l’acétone et les maintenir assemblé temporairement avec des sangles lors du séchage. Ce qui est intéressant avec le matériau corian, c’est cette faciliter de jointure entre deux plaques. La colle agit comme une soudure, elle refond le matériau et lie les deux plaques. Un coup de ponceuse après séchage nous permettait de rendre la liaison quasi invisible.
assemblage
Le côté aléatoire de la structure est bien visible et nous ne ressentons pas cette impression de répétitivité de modules. Lorsque je corian est trop chauffé, des cloques apparaissent sur la surface. Il faut donc maîtriser la température et le temps de chauffe. Nous avons plus étudié un principe de mise en forme plutôt que de mise en place ; c’est à dire que nous n’avons pas cherché à faire une façade, à poser les plaques de corian sur une structure en étudiant le système d’accroche.
conclusion
Les visites et les réalisations faites aux grands ateliers nous ont permis de bien assimiler les notions de plastiques thermodurcissable (visite usine Allibert) et thermoformables (réalisations aux grands ateliers). La visite de l’usine Akerma s’est révélée intéressante par sa singularité, mais le processus de fabrication nous est resté assez obscure par un manque de visibilité de la production (au delà des tuyaux, bien que les explications permettaient de nourrir notre imaginaire). La diversité de matériaux dans ce module (tige en fibres plastiques, corian et résine époxy) nous a permis de travailler en trois groupes abordant des logiques constructives différentes (grid shell, coque, façade). Chacun de ces groupes a développé une approche des composites par le biais d’un projet utilisant les propriétés de chaque matériau mis à disposition. Bien que l’on ait souhaité réalisé un projet commun, incluant chaque groupe dans un projet global, mais la réalité de matériaux disponible nous a contraint à réaliser trois structures différentes. Mettre en oeuvre les différents matériaux utilisés dans ce module exige la maîtrise de logiciels de CAO-DAO 3d. La qualité de ces matériaux composites réside dans la complexité de mise en oeuvre et de forme. Il semble donc indispensable de mettre en place des cours sur ces logiciels pour nous faciliter l’appréhension de ce matériau qui -bien que permettant une certaine approximation- nécessite une rigueur de mise en oeuvre et de calcul de ces structures.
conclusion générale
Nous remercions Luc Boulais et Olivier Baverel qui nous ont encadré pendant cette semaine de workshop et nous ont permis de visiter différents lieux de production et entreprises. Ces entreprises que nous remercions aussi pour leur accueil, les visites organisées, les présentations. Nous remercions aussi les entreprises qui nous ont fournis les différents matériaux, indispensables pour pouvoir réaliser des projets ambitieux.
- AKERMA, Mme Obrecht - ALLIBERT, Mr Ravier - CORIAN, Mme Lalaux - DIL france, Mlle Burcelle - HUNSMAN, Mr Servignat - LINEO, Mr Vanfleteren - NIDAPLAST, Mme Huberson
Merci à tous pour votre implication et votre soutien!
remerciements