Fig 01: Ékilaya dans un salon , avec ardoise personnalisée en toiture
IDENTITÉ DU PROJET: Ékilaya, couverture de bois pour lieu éphémère
LIEU: Conçu à Toulouse (mais structure nomade)
CONCEPTEUR: Startup « Quaternion »
OBJET: Structure Gridshell, parfaitement démontable et réutilisable pour une autre forme, un autre lieu
Ékilaya, est une structure pour l’événementiel lancée par une jeune Startup Française à Toulouse: Quaternion.
Quaternion est une jeune entreprise née en 2016 qui s’inscrit pour changer l’approche dans l’architecture: développer les technologies du numériques pour renouveler les possibilités de conceptions.
Leurs démarches consistent à concevoir des structures éphémères et innovantes sur la base du Gridshell, imaginé par Frei Otto, tout en incluant de nouveau matériaux.
Fig 02: Mannheim Multihalle Frei Oto, Germany, 1975
LE GRIDSHELL ?!
Le terme gridshell désigne une coque discrète qui est obtenue par déformation élastique d’une grille bidirectionnelle continue plane sans rigidité en cisaillement puis rigidifiée par une troisième direction de barres. Ainsi défini, un gridshell a un potentiel structural intéressant et peut répondre à des exigences architecturales complexes. La recherche de forme de ces structures a été menée à travers l’histoire principalement par deux méthodes, la méthode du filet inversé et la relaxation dynamique. Ces deux méthodes permettent d’obtenir une forme approchée de celle proposée par l’architecte, dérivant d’une grille à plat et de conditions aux limites partiellement ou complètement imposées.
Définition issu de de la thèse « Optimisation structurelle des Gridshells » par Lina Bouhaya le 14 décembre 2010 à l’université Paris-Est
Le projet Ékilya s’inscrit donc dans cette nouvelle synergie entre de jeunes concepteurs, la conception numérique et des méthodes constructives adaptées à notre monde contemporain.
I/ CONCEPTION ET RÉALISATION
Mot clé: Outils de conception paramétrique
Ces types de structures demandent une précision que la main de l’homme ne peut pas dessiner sur le papier. Alors, pour aboutir au projet Ékilaya, il a été nécessaire d’utiliser des outils paramétriques pour modéliser parfaitement le « Gridshell ». L’ensemble de la structure n’a pas été conçu comme on pourrait concevoir un simple mur ou une toiture dans un logiciel 3D mais par une suite de calcul qui permet d’obtenir la forme voulue. De cette façon, l’entreprise a développe un « squelette logique » et sont rajoutés des paramètres où ces derniers peuvent être modifiés sans ébranler la logique générale. Ces calculs ont pu être exécutés grâce à l’environnement de 3D Rhinocéros avec l’extension Grasshopper.
Le squelette de conception numérique se compose d’outils de maillage « Compass » et de calcul « Marsupilami », tout deux spécifiques pour concevoir des gridshells élastiques. (Élaborés par le laboratoire Navier de l’école des Ponts ParisTech depuis une dizaine d’années).
La forme architecturale, les détails de liaisons, d’ancrages au sol, la toile ainsi que l’exportation des plans ont pu être directement dessinés depuis la modélisation 3D d’exécution. L’ensemble a ainsi été intégré dans une chaine numérique commune rendant possible l’étude géométrique et mécanique de la forme architecturale. Ceci permettant d’en tirer les informations de fabrication, d’une conception itérative en cycle court valorisant l’échange entre les architectes et les ingénieurs.
Fig 03: Principe « squelette » avec le chainon dans Grasshopper et la génération de la forme sur rhinocéros 3D, Illustrations tirées du site internet de quaternion,
2/ MATÉRIALISATION DU PROJET
Fig 04: La « grille » est entièrement montée à plat pour ensuite être montée selon des points précis définissant la forme (illustrations quaternion)
TYPE DE MATÉRIAUX: Bois (Bois local au siège de l’entreprise) / acier / Cordage élastique
ENTREPRISE: Charpente (La tournée du Coq), Couverture (Lahille), Menuiseire (Symbiosphère), prototypage (Artilect Fablab)
TIMING: 6 mois de conceptions / 2 semaines de préfabrication / 2 jours de montages et levage
CARACTÉRISTIQUES DIVERS: 1m3 de bois pour 200kg de bois au final (approximativement)
SURFACES De 40 m² à 200m²
MACHINES: – Machines CNC / Découpe numérique / Machines de charpentier traditionnel / Découpe Laser
SPÉCIFICITÉS: Tout les pièces peuvent être réutilisées pour une autre forme dans un autre lieu.
Les découpes sont assurés en partis au sein de Artilect Fablab avec l’aide de disqueuse CNC (Figue 06, 4), les encoches des structures (vue sur figure 06, 5) sont effectuées avec une fraiseuses CNC. Mais aussi dans des entrepôts « plus traditionnels » de charpentier la tournée du coq (Figure 06, 2)
Certaines pièces sont fabriqués au Fablab de Toulouse grâce aux machines CNC (computer numerical control) ou Machine – Outil à commande numérique (ici fraiseuse et disqueuse). On parle de machine CNC quand les commandes sont envoyés depuis un ordinateur (donc depuis les calculs effectués dans GrassHopper lancés sur le logiciel traitant ces données pour l’envoyer à la machine CNC).
Principes structurels 
Fig 05: Axonométrie éclatée de la structure (Image, Quaternion)
1 / Structure en frêne (calcul Terrel / Homologation par CTS, bureau de contrôle)
2 / Contreventement par cordage, parfaite stabilité de la structure
3/ Parois, en verre acrylique, toile ou bois pouvant isoler l’espace intérieur de son environnement extérieur
4/ Couverture en toile ou ardoise personnalisable (voir fig. 01)
5/ Plancher
6/ Ancrage, compatible à différents sol: terre, béton, plancher…
Fig 06: Montage de la méthodologie de construction, image de Quaternion, assemblage de l’auteur
L’avis de l’auteur
La conception avec l’aide de logiciels tel que Grashopper facilite l’accès à des structures qui ne pourrait pas se faire uniquement par la main. Grâce à ces procédés, l’échange concepteurs / ingénieurs et recherches peuvent aller beaucoup plus vite et sont optimisés. Ainsi, il est assez fort de pouvoir tirer à partir d’une maquette numérique, préalablement formée par des calculs et algorithme, les plans nécessaires à sa fabrication que l’ont envoie distinctement aux machines. Enfin, ceci est facilité par les lieux tels que les fablabs, rendant accessible des machines à commandes informatiques comme les impressions 3D (même si ici il n’y a pas lieu), impressions lasers ou machines à CNC, où l’ont aurait difficilement la possibilité d’arriver à être plus précis avec des outils traditionnels de charpentiers par exemple, pour l’utilisation du bois. Ici nous parlons « d’artisanat numérique », désignant une résilience d’un milieu non industriel revalorisé par les conceptions numériques.
SOURCES:
http://www.smdarq.net/
www.quaternion.fr et leur Fb
https://tel.archives-ouvertes.fr/