FAÇADES CINÉTIQUES
Rapport de Licence rédigé par Melis YUREKLI,
2021-2022
Sous la diréction de Fabien BELLAT, Professeur 0
Source de l’illustration de la page de garde : archdaily.com
ENSAPVS - Rapport de Licence - Melis Yurekli 2021 / 2022
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REMERCIEMENTS
Merci à Fabien Bellat pour ce suivi de rapport de licence et ses conseils précieux. Je tiens également à remercier toutes les personnes qui ont contribué de près de loin à l’accomplissement de ce rapport.
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SOMMAIRE
Remerciements
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Sommaire
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Introduction
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Analyse des façades cinétiques -
Institut du Monde Arabe Kiefer Technic Showroom Brisbane Domestic Terminal Car Park Al Bahar Towers
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Conclusion
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Bibliographie
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INTRODUCTION
Tout au long de l'histoire de l'architecture, il y a eu des recherches sur les moyens de transformer le traitement de la façade en un impact visuel agréable pour le public. Mais ce qui repousse nos limites maintenant, c'est comment faire de la façade plus qu'un simple élément architectural vertical statique. Et si une façade fonctionnait plus qu'une simple enveloppe pour un bâtiment ? Et si une façade pouvait constamment réagir à l'environnement et former par elle-même un schéma de mouvement ? Est-ce un jeu esthétique ou une fonction vraiment utile que l'architecture cinétique s'insère ainsi dans nos vies ?
Le terme cinétique est un adjectif qui exprime ce que produit le mouvement. L'architecture est une combinaison d'art, de technique de conception et de construction. L'architecture cinétique définit la conception des bâtiments et des façades produits par le mouvement. Les façades mobiles attirent le regard, donnent vie aux bâtiments et leur permettent de se transformer selon des conditions et des envies spécifiques. Toutes les façades dynamiques ne se distinguent pas de la même manière.
Au cours des vingt dernières années de l'histoire de l'architecture, le bâtiment et les systèmes physiques qui le composent se sont transformés en machines qui réagissent dynamiquement à leur environnement avec l'évolution des siècles et le développement de la technologie. Les structures cinétiques formées dans ce processus modifient la forme du bâtiment et deviennent capables de modifier la relation du bâtiment avec l'environnement.
Certaines conceptions se limitent purement aux éléments décoratifs et esthétiques, tandis que d'autres interagissent avec la structure et l'aménagement réel du bâtiment. Certaines autres façades cinétiques peuvent être utilisées pour gérer la lumière, l'air et l'énergie. Ils peuvent agir pour réduire le gain solaire ainsi que pour permettre le passage de l'air frais dans le bâtiment, contribuant ainsi à modifier l'environnement intérieur.
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Cette capacité collecte généralement des informations avec des systèmes mécaniques, les fait fonctionner et nous permet de contrôler des facteurs tels que la croissance de l'espace, le contrôle de la température, la protection contre les facteurs externes naturels. On voit les premières approches de cette architecture sensible envisagées dans la science-fiction dans les années 60.
Nicholas Negroponte (1975) a suggéré que la puissance informatique pourrait être intégrée aux bâtiments afin qu'ils puissent mieux fonctionner en transformant les bâtiments en «machines architecturales», c'est-à-dire des mécanismes que l'ordinateur «assiste», «réplique» et «évolue». À peu près en travaillant sur les «machines architecturales» de Negroponte, Charles Eastman (1972) a développé le concept d'«architecture adaptative et conditionnelle» qui s'adapte grâce aux réactions des espaces et des utilisateurs.
Aujourd'hui, différents architectes et bureaux d'architectes ont réalisé des projets très spéciaux dans le monde entier à des fins différentes avec l'utilisation de différents matériaux. Nous examinerons ces bâtiments, qui font l'objet principal de mon rapport, dans la section suivante.
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ANALYSE DES FAÇADES CINÉTIQUES Institut du Monde Arabe
(a)
(b)
Figure 1 : (a) Façade de IMA (source : amc-archi.com). (b) Vue des moucharabiehs de l’intérieur du bâtiment (source : jeannouvel.com).
Client : Institut du Monde Arabe Architecte : Jean Nouvel Architecture Studio Surface : 16.894 m² Début des travaux : 1981 Achèvement : 1987
Institut du Monde Arabe offre un lieu de rencontre et qui représente les deux cultures; France et une vingtaine de pays arabes. Il offre un lieu d'échanges artistique, scientifique et technique. Le site du projet se situe sur la partie la plus ancienne de Paris, entouré par la Seine et quai Saint-Bernard, en face de Notre-Dame de Paris. Un concours a été organisé pour le projet et plusieurs architectes ont été invités. Le projet final a été sélectionné par le président François Mitterrand. Le projet gagnant a été celui de Jean Nouvel.
La surface utile est estimée à 13.000 m² et couvrir toute la zone bâtie 20.000 m², se composait de ; le musée d'art et civilisation arabes, la bibliothèque, l'auditorium et salle de conférences, la salle du haut conseil et des services connexes, le hall, le restaurant et cafétéria, les services publics, autres espaces administratifs, techniques, services et l'aire de stationnement.
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Pour la façade sud du bâtiment, Jean Nouvel a utilisé des unités d'une interprétation moderne du « moucharabieh », un type de cloison ajourée composée de différents types de motifs géométriques. C'est un élément de conception caractéristique de l'architecture islamique traditionnelle médiévale qui était populaire dans de nombreux pays islamiques autour du Monde. Ce paravent a été conçu pour laisser entrer l'air et la lumière tout en gardant les femmes cachées du public. Vous trouverez ci-dessous des moucharabiehs traditionnels arabes.
(a)
(b)
(c)
Figure 2 : Moucharabiehs traditionnels arabe (source : (a) allureetbois.com /(b) babzman.com /(c) vitaminedz.com).
Jean Nouvel a combiné le besoin de brise solaire avec le motif moucharabieh et l'idée d'un diaphragme qui contrôle la lumière dans un objectif d'appareils photo. Le résultat a été un immense rideau islamique qui a donné au bâtiment une sensation audacieuse et un éclat. [Sharp, 1990]. Le long de la façade sud, Institut du Monde Arabe réinterprète les moucharabiehs arabes traditionnels de verre et d'acier. 30.000 diaphragmes photosensibles sont conçus pour réguler l'entrée de la lumière dans le bâtiment. L'utilisation unique de dispositifs mécaniques photosensibles est pour contrôler les niveaux de la lumière. Ces moucharabiehs, qui sont la principale caractéristique de l'édifice, ont causé son dysfonctionnement faute d'entretien. donc ces mécanismes étaient à l'arrêt depuis lontemps.
Figure 3 : Fonctionnement des moucharabiehs (source : amc-archi.com).
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Kiefer Technic Showroom
Figure 4 : Une vue extérieure du bâtiment (Deisenberger, 2009, p.21).
Client : Kiefer Technic GmbH Architecte : Ernst Giselbrecht + Partenaire ZT GmbH Surface : 545 m² Début des travaux : 2006 Achèvement : 2007
Le showroom Kiefer Technic est construit sur une zone surplombant le parc de Bad Gleichenberg, à Graz, en Autriche. C’est un espace d'exposition mixte et d'un immeuble de bureaux qui se déplace par rapport aux conditions météorologiques générales. La façade sud du bâtiment, tournée vers le parc, présente une charpente extérieure de 112 tuiles pliées en rangées sur commande. C'est un exemple contemporain de façade cinétique et d'architecture interactive moderne.
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La façade se dilate et se contracte pour réguler la quantité de lumière solaire autorisée. Cette conception réactive minimise le besoin de climatisation en fournissant un bouclier en mouvement constant contre la chaleur extérieure.
Figure 5 : La façade qui se dilate de KTS (Somboonwit, 2017).
Kiefer, un fabricant de portes et d'équipements pour blocs opératoire hospitaliers et de mobilier en acier inoxydable, souhaitait une salle d'exposition aérée donnant sur le parc, mettant en valeur les meilleurs produits de l'entreprise. La solution de Giselbrecht était de couvrir toute l'extrémité sud de la salle d'exposition avec un mur de panneaux de persiennes en aluminium blanc qui s'ouvrent et se ferment à l'aide d'une série de charnières horizontales à commande électronique.
La
construction de l'enveloppe de la façade se compose de murs en briques pleines, de plafonds et de sols en béton armé et de colonnes en béton revêtues d'acier. Figure 6 : La détaille constructive de la façade cinétique (source : moremorexless.blogspot.com).
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Ernst Giselbrecht, qui est à la fois architecte et ingénieur en mécanique, souligne qu'autrefois, les façades étaient constituées d'agencements de fenêtres et d'axes, et que le nombre d'axes de fenêtre dans une pièce indiquait l'importance de la fonction de l'utilisateur. Le résultat est un bâtiment dont la façade est gracieusement façonnée en une série de plis en accordéon, en fonction des besoins en lumière et de la tolérance à la température des occupants. Le système peut être programmé pour afficher une innombrable de motifs et de configurations, donnant à un bureau ordinaire une façade animée fascinante. Kiefer Technic était également l'entrepreneur pour cette façade cinétique. Ainsi, ce bâtiment et sa façade sont à la fois un immeuble de bureaux et une vitrine où le propriétaire de l'immeuble montre son produit.
(a)
(b)
Figure 7 : (a) La fonctionnement de la façade (source : moremorexless.blogspot.com). (b) Vue extérieure de la façade (source : fictionfact.com).
“ Avec l'introduction des bandes de fenêtre, ces hiérarchies ont été abandonnées. Aujourd'hui, il est possible que tout l'extérieur soit transparent, et cette transparence est l'indice d'un caractère moderne. Dans le même temps, les besoins individuels augmentent et doivent être conciliés avec le désir de confort. C'est pourquoi nous travaillons depuis un certain temps déjà sur des façades dynamiques qui peuvent être adaptées individuellement aux conditions et aux besoins changeants. Bien sûr, si les utilisateurs ne sont pas dans les arrière-salles, ils peuvent également être contrôlés en optimisant les programmes. Il est ainsi possible de donner vie à ces nouvelles façades transparentes tout en conservant une atmosphère confortable dans les pièces. Ces façades changent constamment ; chaque jour, chaque heure, il montre un nouveau "visage" - la façade se transforme en une sculpture dynamique.” – Ernst Giselbrecht
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Brisbane Domestic Terminal Car Park
Figure 8 : Façade cinétique de Brisbane Domestic Terminal Car Park (source : archdaily.com).
Client : Brisbane Airport Cooparation, Australia Architecte : Urban Art Projects (UAP) + Ned Kahn Surface : 5.000 m² Début des travaux : 2010 Achèvement : 2011
Le parking du terminal domestique est un parking à plusieurs étages à court terme pour le terminal domestique du Queensland, en Australie. Il fait partie d'une rénovation majeure du terminal domestique de Brisbane et offre également un espace de stationnement pour 5.300 véhicules sous couverture. Opérations de l'aéroport de Brisbane ont commandé le projet d'arts urbains pour transformer la façade du nouveau parking à plusieurs étages du terminal domestique de l'aéroport en un projet d'art public cinétique de huit étages. Urban Art Projects a collaboré avec l'équipe de conception, l'artiste Ned Kahn, pour créer une façade cinétique de 5.000 pieds carrés sur une façade du parking.
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De l'extérieur, le concept de Kahn pour un côté du parking semble bouger et créer un effet d'entraînement en raison du vent soufflant derrière les 250.000 panneaux en aluminium. La rivière Brisban, élément naturel le plus emblématique de la ville, donne une référence particulière à l'endroit. Cette caractéristique est l'effet des vagues à la surface de la rivière sur le mouvement du revêtement de la façade.
Figure 9 : les panneaux en aluminium qui bouge sur la façade (source : uapcompany.com).
À l'intérieur du parking, lorsque la lumière du soleil traverse cette façade cinétique, des motifs complexes de l’ombre et de la lumière sont projetés sur les murs et le sol. Outre le vent invisible révélant les motifs en constante évolution, l'œuvre d'art présente de nombreux avantages environnementaux car elle est conçue pour fournir une ventilation et de l'ombre à l'intérieur du parking. Le parking comprend également un certain nombre d'initiatives environnementales, telles que la ventilation naturelle et la récupération des eaux de pluie du toit. De plus, dans le cadre de ce projet de stationnement, Brisbane Airport Cooperations est le premier client du conseil municipal de Brisbane à recevoir de l'eau recyclée pour l'irrigation et les eaux usées du point de jonction.
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Al Bahar Towers
Figure 10 : Les façades des tours Al Bahar (source : protenders.com).
Client : Council Investment Abu Dhabi Architecte : Aedas Architecture Surface : 56.000 m² Début des travaux : 2009 Achèvement : 2012
Al Bahar Towers se compose de deux bâtiments en forme de cocon de 25 étages construits à Abu Dhabi, la capitale des Emirats Arabes Unis. Les conditions climatiques de la région montrent une température constante au-dessus de 50°C, un ensoleillement intense et 0% de probabilité de pluie. Outre le fait que le sable peut compromettre l'intégrité structurelle du bâtiment, la chaleur intense et l'éblouissement rendent un environnement intérieur confortable relativement impossible s'il n'est pas manipulé correctement. Aedas Architectes, basé à Londres, a conçu une façade sensible à toutes ces conditions climatiques, inspirée du dispositif d'ombrage islamique traditionnel, le « moucharabieh ».
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Les moucharabiehs des tours de 145 mètres ont été développés par l'équipe de conception informatique d'Aedas. En utilisant une définition paramétrique de la géométrie des panneaux de façade actionnées, l'équipe a pu simuler leur fonctionnement de réponse à l'exposition au soleil et aux différents angles d'incidence à différents jours de l'année.
(a)
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Figure 11 : (a) Modélisation du volume par l’équipe de conception informatique d’Aedas (source : igsmag.com). (b) Pliage de la façade cinétique (source : archdaily.com).
Les 2.100 unités dynamiques éliminent le besoin de verre fortement traité, réduisant ainsi le besoin d'un éclairage artificiel important et d'une climatisation mécanique. Par conséquent, la façade cinétique améliore la visibilité et le confort des utilisateurs tout en réduisant la consommation d'énergie et la taille des installations, fournissant ainsi un système efficace qui se prête à une solution plus durable. On estime qu'un tel écran réduira le gain d'énergie solaire de plus de 50% et réduira les besoins de climatisation énergivores du bâtiment. De plus, ce rideau laisse entrer plus de lumière, permettant l'utilisation de verre de couleur plus naturelle pour une meilleure vision et moins de la lumière artificielle nécessaire. Le système fonctionne avec de l'énergie renouvelable obtenue à partir de panneaux photovoltaïques. Le mouchrabieh géant enferme presque complètement les deux tours, à l'exception de la partie nord des façades. Le concept de pliage original de l'unité moucharabieh dynamique peut être expliqué avec un simple modèle d'origami qui révèle initialement le fonctionnement de l'unité triangulaire.
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(a)
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Figure 12 : (a) Fonctionnement de l’unité moucharabiehs (source : ahr.co.uk). (b) Détail constructif de l’unité (source : glassonweb.com).
Le rideau est placé sur un cadre autoportant qui fonctionne comme un mur et se trouve à deux mètres de l'extérieur du bâtiment. Chaque triangle est recouvert de fibre en verre et programmé pour répondre au mouvement du soleil afin de réduire l'apport solaire et l'éblouissement. Le soir tous les écrans sont éteints et la façade se manifeste entièrement. Le matin, alors que le soleil se lève de l'est, le moucharabieh à l'est du bâtiment commencera à se fermer comme un rideau, et que le soleil se déplacera autour du bâtiment, alors tout la bande verticale de moucharabieh sera conçue pour se déplacer avec le soleil . Pour l'ingénierie durable du projet et son approche culturelle et urbaine sensible, les tours ont reçu le prix 2012, Tall Building Innovation Award du Council on Tall Buildings and Urban Habitat. Cela souligne l'importance de l'intégration nécessaire de la forme architecturale, de la structure, des moucharabiehs, des systèmes et des stratégies de conception durable.
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CONCLUSION
Pour conclure, les façades cinétiques sont des œuvres architecturales interactives contemporaines qui conviennent pour être un nouveau symbole de l'architecture d'aujourd'hui et de demain. Le but et la fonction de chaque structure cinétique sont différents les uns des autres, ce qui permet à l'art et à l'architecture d'être intégrés dans notre vie quotidienne. Les façades interactives et cinétiques ajoutent une excitation inhabituelle à la vie de la société. Comme nous l'avons vu dans la recherche, les façades cinétiques peuvent être trouvées dans n'importe quel programme architectural, quelle que soit sa place dans le monde. Il peut s'agir d'un parking ou d'un musée. L'objectif commun ici est que l'architecture n'est pas un domaine qui se développe uniquement avec des principes structurels, et que le côté artistique de l'architecture peut être augmenté et que les bâtiments de la ville peuvent se transformer en œuvres d'art à des fins spécifiques.
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