photographie du projet installé sur le toit de la cité de la mode
Contexte
Sculpture Tectonique
Le cours Sculpture Tectonique est un cours de construction à l’échelle 1 proposé aux étudiants de Master 1. Il est encadré par Marc Leyral (ing. Archi.) et Frédéric Martinet (Archi). Le cours prend comme thématique principale la réalisation de pavillons en bois de petites section proposant des structures expérimentales.
Le Cours est composé de deux phases représentant chacune un semestre:
La phase Concours
La première phase du cours, se déroulant sur un semestre, est un concours confrontant les projets des étudiants inscrits aux cours. Ce concours confrontait une vingtaine de projet.
L’organisation du concours reprenais le phasage d’un projet d’architecture réel:
- La phase Esquisse, à l’issu de laquelle n’étais retenus que 15 projets
- La phase APS, à l’issu de laquelle n’étais retenus que 11 projets
- La phase APD, à l’issu de laquelle n’était retenus que 7 projets
- La phase PRO, à l’issu de laquelle n’était retenus que 4 projets
- La phase DCE, à l’issu de laquelle n’était retenus que 2 projets
- La phase EXE, à l’issu de laquelle étais retenus le projet final à construire
Récapitulatif de la phase concours de 2018: https://www.construire-l-architecture.com/st-concours-2018
La phase Étude et Chantier
Le second semestre du cours Sculpture tectonique est consacré à l’étude, la préfabrication et la construction du projet lauréat de la phase concours. durant cette phase, le groupe d’étudiant inscrits au cours est scindé en plusieurs sous groupe dirigés par des chefs d’équipes eux même dirigés par les deux chefs de Projet ( les concepteurs du projet lauréat de la phase concours), chacun s’occupant d’un aspect du projet:
- un groupe évènementiel, pur organiser les évènements liés au projet (expositions)
- un groupe partenariat, pour récolter les fonds nécessaire à la mise en œuvre du projet et la gestion de son budget
- un groupe chantier, pour mener une réflexion sur l’organisation du chantier et l’entretien des outils de production du projet
- un groupe logistique, chargé la gestion des commandes et du stockage des matériaux au sein de l’école et sur le chantier
- un groupe calculs, chargé de calculer la structure pour la faire valider par un bureau de contrôle
La Vrillette
La Vrillette est le projet lauréat de la phase concours du cours sculpture tectonique. C’est un projet en bois courbé croisé de 7 mètres de haut. Le projet, initialement conçu pour être installé sur le toit de la chaufferie de l’ENSAPLV, proposait de reprendre le motif régulier et tramé des murs rideaux de l’école et de les faire « vriller » en l’enroulant autour d’une forme libre
La section des lattes a courber est de 68mm*45mm
Modélisation Paramétrique
Au vu de la complexité du projet retenu, le choix de la modélisation paramétrique comme méthode de conception de la structure s’est vite révélé comme le plus adapté. La génération d’un modèle paramétrique permet de moduler l’aspect du pavillon rapidement et de manipuler le modèle rapidement afin de tester différentes configurations.
La première action réalisée sur le modèle de base à été de rationaliser sa géométrie en faisant en sorte que toutes les courbes du modèle soient bidimensionnelles, autrement dit qu’elles soient contenues dans un plan
La seconde à été de réfléchir à une méthode pour le cintrage du bois s’offrait à nous deux méthodes:
- Le moulage des lattes en lamellé collé: processus ou chacune des lattes est décomposé en plusieurs sous sections assemblées entre elles par collage
- Une méthode de cintrage en bois étuvé: processus ou le bois est chauffé et saturé en eau par vaporisation affin de faire fondre sa lignine (composant du bois avec la cellulose) et puis cintré pour lui donné sa forme définitive
Nous avons choisi le procédé du bois étuvé, pour son coté expérimental (l’étuvage est peu utilisé dans les domaines de la construction, il permet pourtant de conserver l’aspect naturel du bois)
Processus de génération du modèle paramétrique de La Vrillette
courbes de base pour la génération de la surface
surface de base
Forme de Base
La première phase de la génération du modèle à été de définir une forme de base grâce à son emprise au sol et sa vue en coupe. nous avons donc utilisé trois courbes insérées dans Grasshopper pour modéliser une surface de base avec un composant sweep 2 rails.
La forme à été retravaillé pur éviter quelques défauts de géométrie en retravaillant sa forme par plans successifs.
intersection d’une matrice de plan inclinés avec la surface de base
résultat de l’intersection
Définition des lames courbes
La seconde phase dans la génération du modèle à été de créer une matrice de plans inclinés pour en faire l’intersection avec la surface de base afin de générer les courbes suivant la forme. ces courbes étant planes, elles ne sont courbées que dans deux dimensions, elle peuvent toute être mises « à plat » (aucune des courbes n’est en trois dimensions)
intersection de plans inclinés
résultat du découpage altimétrique des courbes
Recoupage altimétrique
un recoupage altimétrique des lattes par des plans inclinés successif nous a permis d’obtenir le filaire définitif de la structure. 
modèle 3D définitif
Modèle final
L’extrusion d’une section rectangulaire le long des courbes nous a permis d’obtenir le modèle final.
Optimisation Structurelle
L’optimisation structurelle du pavillon et la note de calcul pour la validation de la structure auprès d’un bureau de contrôle à été réalisée sur Grasshopper grâce à un plugin de calcul de structure nommé « Karamba », cet algorithme est développé par l’agence Bollinger +Grohmann.
Site internet de Karamba: https://www.karamba3d.com/
Algorithme d’exécution
Pour réaliser la structure, il nous fallait développer les outils de production des plans d’exécution en accord avec la complexité du projet et le principe de conception horizontale (on nous pouvions créer une rétroaction sur la conception du modèle de base sans avoir à reproduire tous les documents d’exécution.
Chacune des 200 lattes étant différents, la production « manuelle » de ces plans d’exécution aurait été trop fastidieuse. Ainsi, nous avons choisi de les réaliser avec Grasshopper en extrayant chacune des lattes de la structure pour les mettre en plan et générer la position des chariots de la cintreuse que nous avions fabriquer en fonction de chacune des courbes.
Adaptabilité du modèle
Le choix de la modélisation paramétrique comme méthode de conception nous a permis d’effectuer certaines rétro action sur la conception de la forme de base ou de l’échelle du projet pour l’adapter au contraintes économique et temporelles du projet. Certaines situation auxquelles nous avons été confrontés nous ont obligé à redéfinir la forme de base. Ainsi tout le travail de modélisation n’a pas du être refait.
Préfabrication
La méthode de construction choisie par l’équipe pour minimiser le temps de montage de la structure et s’adapter aux contraintes économiques du projet, à été une préfabrication à l’école. L’atelier de cintrage de l’équipe de la Vrillette était installé dans la salle d’exposition pour présenter la méthode du cintrage au bois étuvé aux étudiants de l’ENSAPLV. La fabrication des pièces métalliques à été réalisé grâce à un partenariat avec une entreprise de charpente métallique: BM Montage.
Fabrication des machines
Le processus de fabrication nécessité la construction de différentes machines pour effectuer le cintrage des lattes de bois.
L’étuve
Cintreuse construite spécialement pour le projet
L’équipe de la Vrillette a conçu et fabriqué une étuve à injection de vapeur d’eau pour chauffer et humidifier le bois avant le processus de cintrage. C’est une machine fabriquée à partir d’un tube en acier de 4 mètres de long (longueur maximum des lattes à courber) dans lequel à été inséré un conduit en cuivre micro-percé pour diffuser la vapeur sur toute la longueur de l’étuve. L’injection de vapeur été réalisé grâce à des génératrices de vapeur et des cocottes minutes. L’étuve pouvait chauffer et humidifier deux lattes de bois toutes les deux heures
La cintreuse
L’équipe de la Vrillette a construit deux cintreuses sur mesure, adaptées aux dimensions des sections de bois du projet pour réaliser le cintrage du bois après l’étuvage.
Cerce métallique cintrée selon un tracé de triangulation généré sous Grasshopper
Chantier
Installation
Le pavillon a été installé sur le roof-top de la cité de la mode pendant en aout et septembre 2018, elle à été démonté pour être reconstruite en Auvergne dans une des carrières du couvent de la thébaïde pour une installation permanente dès le printemps 2019.
Photographies professionnelles de l’installation:
Publications dans la presse:
filière bois N°29: http://www.filiere-bois.fr/#
Construire l’architecture:
https://www.construire-l-architecture.com/