Partie 3 : Etude d’exemples

Chapitre 1 : Design paramétrique + Techniques

vernaculaires : L’utilisation du Bambou et plantes régionales

1-L’utilisation traditionnelle du bambou :

1-1-Les propriétés du bambou : Dans leur habitat naturel, les bambous poussent à partir de graines ou de rhizomes. Le rhizome est très important pour le bambou. Comme le bambou n'a pas de tronc central comme dans arbres, les rhizomes constituent la base.

La propriété mécanique la plus importante est la masse du matériau par volume unitaire (qui est la masse volumique) exprimé généralement en kg/m3. Pour la plupart des bambous, la densité est d'environ 700-800 kg/m3, qui varie avec la qualité du site de culture, l’espèce, la position dans le chaume, etc.

Pourquoi cette propriété est-elle importante ? Plus la masse volumique augmente, plus le bambou est lourd car on a plus de molécules sont présentes dans l'unité de volume. En d'autres termes, plus la masse volumique est importante, plus le matériau est dense.

Évidemment, cela donne des propriétés qui sont souhaitables dans la plupart des situations. Ce rapport entre la masse par volume et la force donne quelques propriétés. Par exemple, la contrainte de flexion à la rupture (en N/mm2) peut être estimée à 0,14 fois la masse par volume (en kg/m3).14

Une caractéristique notable est que l'échec dans le cintrage du bambou n'est pas un échec. Cette déclaration illogique a besoin d'une explication. Si un essai de flexion est effectué sur une poutre de bois ou tout autre matériau de construction, d'abord une "fissure" se développe puis la poutre se brise en deux morceaux – un véritable échec. Tests de flexion, tels que le test de flexion à long terme illustré dans la Fig. 1, ont montré que le « fluage », qui augmente la déformation à long terme, ne se produit pas dans le bambou, alors que la plupart des bois sont bien connus pour cela.

1-2-L’utilisation du bambou :

Le bamboo a une variété d’utilisations, par exemple, Les échafaudages en bambou sont une riche tradition dans de nombreux pays asiatiques tels que la Chine, l'Inde et Thaïlande. L'échafaudage en bambou est bien connu pour sa capacité à résister aux ouragans. Des cas sont connus dans lesquels les échafaudages en bambou ont survécu aux ouragans qui ont emporté ceux en acier comme si c'étaient des allumettes.

Les échafaudages en bambou souffrent désormais de la concurrence échafaudage en acier, car ce dernier est un produit industriel aux dimensions normalisées, qui le rendent rapide à monter et à démonter. À cet égard, les échafaudages en bambou ont besoin quelques améliorations techniques. Certains aspects résistent au développement. Par exemple,dans la plupart des cas, la main-d'œuvre qui monte les échafaudages est organisée en corporations qui sont fermé aux personnes n'appartenant pas à certaines familles. Cette structure est une garantie pour bon transfert des savoirs traditionnels mais obstacle majeur à l'intégration développements.

Le bambou est une excellente option pour un logement pas cher.

Le bambou est aussi convenable pour la conception de toit en porte-à-faux, structure en chaumes de bambou, parois en panneaux de bambous fendus avec mortier de ciment des deux côtés, et ventilation par la partie supérieure des murs (cette méthode de construction a ensuite été simplifiée et améliorée).

1-3-Techniques d’utilisation traditionnelles : a-La connexion « corde à friction » est largement utilisée dans la construction traditionnelle. Ces connexions utilisent des matériaux naturels comme le rotin, la fibre de coco pour joindre les chaumes de bambou ensemble. Pour obtenir des connexions plus serrées, nous utilisons des bandes de bambou vertes. Ces bandes sont arrosées avant utilisation et rétrécissent en séchant, résultant en une connexion plus forte.15

15 « Construction techniques used in Bamboo Architecture - RTF | RethinkingTheFuture.com consulté le 29/11/2021

b- Connexion en cale

Dans une connexion en cale, une pièce de bois en forme de coin est enfoncée au niveau de l'articulation de deux membres en bambou.

Cependant, cette connexion nécessite un renforcement supplémentaire par l'utilisation de boulons.

c- Connexion boulonnée

La connexion boulonnée enfichable n'est pas très utilisée et fonctionne sur le même principe que l'assemblage à tenon et mortaise dans les menuiseries en bois. Il faut prendre soin d'éviter d'utiliser la connexion boulonnée enfichable près du bord de la tige pour éviter le fendillement du bambou.

d- Ajustement positif

Les connexions positives sont largement utilisées dans la construction traditionnelle en bambou. Ces connexions consistent à creuser un trou dans une tige de bambou et à insérer un bambou d'un diamètre légèrement plus petit. Le joint est encore renforcé à l'aide de boulons ou de chevilles. L'inconvénient de cette technique de jointoiement est la diminution de la résistance du bambou à cause de la découpe du trou.16

16 « Construction techniques used in Bamboo Architecture - RTF | RethinkingTheFuture.com consulté le 29/11/2021

2-Utilisation paramétrique, étude de cas : Bamboo Pavillon par ZUO STUDIO

2-1-introduction au Projet

Architecte : ZUO studio

Addresse : No.2, Fengzhou Rd., Fengyuan Dist., Taichung City 420, Taiwan

Equipe de design : Rex Chen, Alvaro Miñé Caloto, Amelie Chuang, Heidi Wong

Type de batiment : Pavilion surface : 1570.0 m2

Collaborateurs : FormGen Construction Ltd., Champion Construction Ltd.

Année : 2018

Traduction du texte descriptif fourni par les architectes à Parametricarchitecture.com: « La ville la plus habitée à Taiwan s’appelle Taichung. La ville se développe et, comme d'autres industries, maintient l'industrie de la construction en vie. Situé dans la quatrième zone du parc Fengyuan Huludun, le hall d'exposition Bamboo Pavilion est parrainé par l'Association de développement immobilier de Taichung.

Étant donné que l'association est principalement composée des plus grandes entreprises de construction de bâtiments, notre objectif principal était de combiner leur esprit pur avec Flora Exposition, y compris les soins de santé physique et mentale, le dévouement à l'utilité sociale et la méthode d'ingénierie, avec la force et la fonctionnalité des matériaux de construction écologiques de Taïwan.

Conformément au thème de l'exposition mondiale de la flore de Taichung - Beauté de Formosa de Taiwan - nous obtenons la vue de la chaîne de montagnes centrale, faisant de la perspective du pavillon de bambou l'apparence d'une graine née de la surface du sol, entourée d'eau.

À l'intérieur comme à l'extérieur, connectez-vous avec la Nature d'une manière fluide. La perception de l'utilisateur ressemble à une marche dans une forêt de bambous, ce qui améliore l'expérience dans ce pavillon. En levant la tête, on peut regarder le ciel au-dessus de la cime de la forêt. »17

Ce projet s’appuie fortement sur l’utilisation de matériau locaux, les matériaux utilisés sont tous des espèces indigènes de Taïwan, le bambou « Moso » et le bambou « Makino » originaires des régions de Nantou et Chiayi était le choix pris. Vu l'échelle de l'espace de l'installation, le pavillon exprime pleinement la ténacité et les propriétés du bambou dans la conception.

En mélangeant dimension constructive et techniques de tissage, il crée un espace intemporel qui reflète la cohérence.

Le pavillon est constitué d’une séquence de courbes de différentes hauteurs, qui sont plus haute au centre du plan et moins hautes aux extrémités. Ces courbes sont en principes basées sur des courbes mathématiques chainette inversés.

En mathématiques, la chaînette est une courbe plane transcendante, qui correspond à la forme que prend un câble (ou une chaîne) lorsqu'il est suspendu par ses extrémités et soumis à une force gravitationnelle uniforme (son propre poids). On lui donne parfois le nom de vélaire. 19

Ces courbes ont été utilisé de manière paramétrique en augmentant graduellement la hauteur de chaque courbe en s’approchant du centre et vis versa vers les extrémités.

Ce résultat est achevable en utilisant les fonctions « Catenary » et « Scale du plug-in Grasshopper sur Rhino, » avec une condition de hauteur qui augmente vers le centre et diminue vers les extrémités.

2-3-Construction du pavillon : La construction du pavillon se fait par l’installation d’ailes métalliques, quand l’installation de ses structures métalliques en courbes de chainette est effectuée, la structure en bambou sera construite en même temps de chaque côté, de façon symétrique pendant la construction.

Lorsque toute les courbes seront mises en place, les artisans vont couvrir toute la structure en bambou, renforcent ainsi ses propriétés de résistance.

La dernière étape est le tissage, cette phase permet d’unifier la structure et de l’homogénéiser

Afin de permettre la construction de façon confortable aux ouvriers, un système d’échafaudage est mis en place :

2-4- détails techniques : -Details de construction :

Ci-dessous est un inventaire détaillé des différentes sections de construction et leurs dimensions.

3-Plus de constructions paramétriques avec plantes régionales :

3-1-Création d’espace intérieur : des studios par Enter Project Asia à Bangkok

Enter Project Asia a utilisé la plante du rotin, un type de plantes grimpantes avec des tiges de bois flexibles pour diviser un espace de 450m² en espaces triangulaires à Bangkok en séries de studio de Yoga.

Supporté par une structure de bois thaïlandais, le matériau a été utilisé pour diviser deux espaces à usage public de Yoga et renfermer totalement deuxplus petits- espaces privés.

L’utilisation de ce matériau a pour but de créer une oasis urbaine à Bangkok, pour s’éloigner du travail quotidien.

L’utilisation du rotin était un choix écologique, puisque cette plante est disponible dans un endroit du pays ou les studios se situent. Tous les éléments du projet sont fabriqués de matériaux naturels, locaux. Le résultat est un espace calme et tranquille dans une ville chaotique.20

20 « https://www.dezeen.com/2020/09/27/rattan-yoga-studio-bangkok-vikasa-enter-projectsasia/?li_source=LI&li_medium=rhs_block_1 ».

3-2-Urban Park Micro rénovation par Atelier cnS+School of Architecture, Sud de la Chine :

Architectes : Atelier cnS, School of Architecture, Sud de la China University of Technology

Surface: 480 m²

Photographs: Siming Wu, cnS

Clients: Gouvernement de Beijiao Town, Foshan City

Location: Foshan, China

Ce projet utilise des matériaux locaux et des techniques de constructions locales, la construction du projet à été effectuée en participation avec les villageois pendant la transformation et la production des éléments de construction.

Suivant ainsi une approche écologique et durable : l’utilisation de matériaux locaux, des techniques locales, et offrant une opportunité de travail au villageois, pour un projet doté d’un design paramétrique contemporain.21

Chapitre 2 : Design paramétrique + Techniques vernaculaires : recherche sur l’utilisation alternative de briques en Indonésie

1-introduction :

Quartier de Trowulan situé à Mojokerto (Java Est) a été établi autour 1900. Il existe de nombreux artefacts et sites historiques qui ont été découvert et ils donnent des informations sur les cultures anciennes de Trowulans et l'Empire de Majapahit. Outre sa valeur historique en tant qu'héritage de Majapahit, Trowulan est également connue comme un lieu d'artisanat. Il y a un groupe d'artistes qui s'étend dans des zones différentes et qui sont catégorisés en fonction de 3 matériaux principaux utilisés qui sont : la terre cuite, pierre et bronze. Cette catégorisation est basée sur les faits que la majorité des artefacts qui ont été découverts dans cette région ont été fabriqués à partir de ces 3 matériaux.22

Basé sur la définition de l'archéologie indonésienne, la terre cuite est une argile qui est passée par le processus de cuisson. Parmi les produits en terre cuite, il y a des formes de figurines (à la fois humaines et animales), modèles de temples, modèles de maisons traditionnelles ou détail de maison traditionnelle. Les produits en terre cuite soutiennent l'économie des villageois.

Outre l'artisanat, la brique est également un produit phare de ce quartier. Les Briques traditionnelles dont le processus de production et d’application sont encore intact de la technologie et des méthodes de design modernes existent aussi.

Les dimensions utilisées pour les briques sont principalement : 240x115x52 (longueur x Largeur x hauteur).

Cette recherche propose une manière de pose alternative de briques de Trowulan. L'intention initiale est d'impliquer la technologie émergente de conception paramétrique sur les étapes de conception.

Dans cette recherche, La technique de pose traditionnelle de briques sera réinterprétée par un logiciel paramétrique. La formation Bricks sera modélisée dans le logiciel de modélisation Rhino et les paramètres des études d'objets seront calculé et projeté par le plugin Grasshopper. Le modèle des objets sera simulé dans le logiciel Rhino et imprimé en modèles réduits par imprimante 3D.

2-La technique de construction en briques :

Les briques Trowulan sont fabriqué du même matériau que les produits artisanaux en terre cuite. Les Temples de Majapahit trouvés utilisent également le même matériau. Les briques sont dérivées de la sol rouge typique de la région. L'argile doit être mouillée avant d'être utilisée pour les briques. Une fois que le sol devient solide, il peut être moulé, suivi d'un processus de séchage et de cuisson.

Ce processus est connu depuis des centaines d'années. La plupart des fabricants de briques cuites travaillent depuis leurs domiciles et ont des compétences qui ont été enseignées de génération en génération. Les dimensions des briques produites n’est pas mathématiquement précise et la qualité est très dépendante des conditions météorologiques mais ce genre de briques est très abordable.

De nos jours, ils existent différentes dimensions de briques couramment utilisées dans pratique

1. Briques conventionnelles (23x11x5cm),

2. Briques modulaires (10x6x20cm),

3. « Norman Bricks » (10x6x30cm),

4. Briques conçues (10x8x20cm),

5. Briques Norvégiennes (10x8x30cm),

6. Briques Romaines (10x8x30cm),

7. Briques Économiques (10x10x30cm).

En Indonésie, il existe 3 types généraux de briques.

1. Les brique faite à la main, très abordable et la qualité dépend fortement des conditions météorologiques.

2. La brique pressée fabriquée en usine avec une machine. Les briques sont brûlées dans le four à haute température (1000 celcius) et refroidies pendant 48-72 heures. Les briques pressées ont une meilleure qualité.

3. brique de revêtement est un type de brique utilisé dans les finitions ou décorations.

Il y a aussi 4 manières différentes de poser les briques (figure 7, 8 et 9) 1. « Stretcher Bond » ou appelée « Running Bond » qui alternent entre la face la plus étroite et plus longue des briques. C'est un simple motif répétitif. 2. « Header » ou « heading bone » utilisé pour la construction de murs. 3. « English Bond » est une combinaison de « Stretcher bond » et « Flemish bond « 4. Le « Flemish Bond », également connu sous le nom de « Dutch Bond », est créé en posant des en-têtes alternatifs et brancards.

3-L’approche paramétrique du design : A partir de ce qu’il a été mentionné précédemment, on peut conclure que la technique de construction en brique reste séparée du processus du design.

L’approche paramétrique défie la méthode traditionnelle de pose de briques. Le design doit être intégré dès la phase de pose de brique.

La brique a de nombreuses fois utilisé pour les architectures contemporaines des matériaux, car le la qualité et le coût varient largement selon la gamme.

Cette recherche se concentre sur les briques qui sont faites par les villageois Trowuliens. La production est très traditionnelle et à forte intensité de main-d'œuvre, parce que le processus de moulage et le processus de cuisson sont principalement manuels.

Les L'avantage des briques de Trowulan sont : une longue durée de vie, résistant aux intempéries, ignifuge, imperméable à l'eau, n’ont pas besoin de compétences spéciales, ont une dimension relativement petite-facile pour le transport.

Les désavantages des briques faites à la main sont : le processus de construction est long, une forte température d'écart réduira la qualité des briques.

La pose de briques est généralement construite au long d’un système de coordonnées cartésiennes. Mathématiquement, l'emplacement des objets est spécifié par chaque point d'une paire de coordonnées numériques. La coordonnée décrite comme une position de projection perpendiculaire des points.

On génère un mur de briques traditionnelles de dimension 23x11x5cm sur le logiciel Rhino en utilisant le plug-in grasshopper, la liaison de brique est faite suivant le modèle de « stretcher bond » mentionné précédemment, qui est utilisé traditionnellement en Indonésie.

Après l’utilisation de la fonction loft pour créer la surface, et l’avoir divisée horizontalement, les briques sont placés sur la courbe.

D'après la définition compilée, on peut voir que la position des briques n'est pas placée correctement. Le curseur numérique de chaque définition est un paramètre pour façonner l'objet visuellement. L'utilisateur peut faire glisser chaque

Le processus de conception paramétrique peut alors être décrit comme le suit : 1. Un outil de conception 2. Un moyen de créer des variations 3. Un moyen de sélectionner des résultats souhaitables.24

La prochaine phase de ce processus consiste à construire un modèle à l'échelle.

Les modèles réduits sont imprimés avec une imprimante 3D. L'imprimante 3D fonctionne sur la base du « contouring procedure ». A partir du processus d'impression, on peut voir les possibilités de le construire.

4-Conclusion :

Les technologies émergentes ont permis de trouver des façons alternatives pour créer en utilisant les techniques traditionnelles, grâce au design paramétrique, la pose de brique est devenue une technique qui comble le fossé entre la technique traditionnelle et l’approche du design contemporain. Le design paramétrique est proposé alors pour trouver des façons alternatives pour produire des éléments architectoniques traditionnels.

5-D’autres exemples utilisant les techniques de brique de façon paramétrique :

5-1-Sienna Apartments : jeu de briques par Sameep Padora et associés :

Nom : Appartements Sienna

Client : Jagdish & Srinivas Idupuganti

Emplacement : Hyderabad, Telangana, Inde.

Superficie : 20,000 pieds carrés

Année d'achèvement : 2018

Architectes : Sameep Padora & Associates

Équipe de conception : Mythili Shetty, Vami Sheth, Aparna Dhareshwar, Diane Athiade

Sienna Apartments présente un ensemble exquis de briques apparentes, posant un motif incurvé conçu par Sameep Padora & Associates. Dans la ville d'Hyderabad en Inde, le site englobe un petit immeuble d'habitation dans la zone du poste de contrôle de Jubilee Hills.

L'environnement offre des vues panoramiques à l'échelle de la ville et du parc paysager attenant. Les architectes ont innové en lançant l'idée dans la ville d'Hyderabad, l'une des premières à utiliser des techniques de codage et des méthodes de construction basées sur la forme pour les nouveaux bâtiments. Le client a demandé aux architectes d'avancer les travaux sur le bâtiment après avoir reçu les autorisations municipales pour étendre l'enveloppe du bâtiment.25

Au fur et à mesure de l'évolution de la conception et du respect de l'enveloppe du bâtiment approuvée, les concepteurs ont repensé la disposition des étages afin d'accueillir deux appartements par étage. La conception des appartements intègre même des terrasses et des balcons à ventilation croisée sur les faces adjacentes de chaque phase, donnant sur des vues vertes prolifiques.

Deuxième point d'intervention, la peau du bâtiment de Sienna Apartments est composée de murs en briques décorées et de protections solaires horizontales. En faisant appel à des maîtres briquetiers de Pondichéry, dans le sud de l'Inde, ils ont conçu un système de murs intégrant des briques de 9 pouces. La structure est en encorbellement pour faire transiter la charge des linteaux/Chajjas en pierre qui l'encadrent. Des baies vitrées encastrées forment des ouvertures grâce à la maçonnerie en encorbellement et aux linteaux en pierre en porte-à-faux.

Pour certifier l'intégrité structurelle des murs en encorbellement, les architectes ont fabriqué des gabarits en bois pour que les maçons puissent assembler et placer les briques selon les angles requis. Les murs en encorbellement définissent visuellement le projet, ajoutant le potentiel systémique de la conception à partir de prototypes simples et de faible technicité qui consentent à l'encorbellement avec une précision clinique.

5-2-Kahrizak projet residentiel par CAAT studio :

Architectes : CAAT Studio

Superficie : 1660 m²

Emplacement : Kahrizak, Téhéran, Iran

Photographies : Parham Taghioff, Ashkan

Radnia

En s'inspirant de l'architecture traditionnelle des régions désertiques, CAAT Studio tisse un design modulaire en briques basé sur les motifs géométriques iraniens. Le projet résidentiel Kahrizak est déterminé à améliorer les conditions de vie des résidents. Les concepteurs ont conçu un bâtiment exceptionnel avec des solutions ingénieuses, adaptées au facteur de logement et au climat de la région.

La conception s'appuie sur la typologie culturelle d'une méthode rentable sans compromettre la qualité ou la norme, obtenue grâce à une interaction et une coopération efficace entre l'architecte, le client et les collaborateurs.26

Le principe historique de l'architecture iranienne met l'accent sur la richesse des détails et la coexistence avec la simplicité de l'échelle globale, qui s'intègre au contexte et aux fonctions. Dans l'architecture iranienne traditionnelle, les habitants construisaient leurs maisons en fonction des conditions durables et climatiques. Ces considérations architecturales ont conduit à la création d'une variété de typologies inspirées des différentes zones climatiques du pays.

Le choix du matériau était important pour choisir quelque chose d'abordable et facilement transportable sur le site. Les concepteurs ont envisagé des blocs d'argile, qui étaient produits dans une usine voisine, ce qui a considérablement réduit les frais de transport. Les modules en briques étaient adaptés aux cadres segmentés. Le béton était le matériau le moins cher qui permettait de créer l'impression d'espace souhaitée. De cette façon, ils ont réduit le coût du projet à son minimum tout en créant des espaces intérieurs de haute qualité.

Les ouvriers régionaux ont été spécialement formés par l'équipe du studio CAAT. Ils ont habilement disposé un nombre suffisant de modules après quelques modules tests avant le début de la phase de construction finale. L'étroite collaboration entre l'architecte et le client a permis de faire avancer ce projet dans un quartier à moitié oublié et d'atteindre enfin la satisfaction des habitants. Quelques unités ont été vendues pendant la phase de construction au même prix qu'un bâtiment terminé dans le quartier, alors qu'il y avait tant de bâtiments terminés restés invendus, ce qui a permis au client de rentabiliser le projet encore plus.27

Chapitre 3 :Design paramétrique et construction manuelle plus facile grâce à technologie de réalité augmentée : L’exposition 2021: A Steam Odyssey par Soomeen Hahm

1-Introduction :

La réalité augmentée est la superposition de la réalité et d'éléments (sons, images 2D, 3D, vidéos, etc.) calculés par un système informatique en temps réel. Elle désigne souvent les différentes méthodes qui permettent d'incruster de façon réaliste des objets virtuels dans une séquence d'images.28

La technologie de casque de réalité augmentée utilisé s’appelle Holo lens, le program utilisé s’appelle Fologram.

Microsoft HoloLens est une paire de lunettes de réalité mixte permettant de simuler des hologrammes qui s’intègrent dans le champ de vision de l’utilisateur. Microsoft l'a présenté lors de la conférence Windows 10: The Next Chapter le 21 janvier 20151,2,3. Il fait partie du projet Windows Holographic, une plateforme dédiée à la réalité augmentée et intégrée à Windows 10.29

Le programme utilisé « Fologram » permet de connecter le modèle développer sur Grassshopper et interagir avec en temps réel, permettant ainsi la création d’un guide perpétuel de construction, d’ailleurs plusieurs projets profitent de cette combinaison Fologram+ Holo lens, cette technologie se prouve utile pour la construction de murs inusuelles en briques.30

2-Le projet : 2021 : A Steam Odyssey est conceptualisé autour de l'idée que la fabrication en réalité augmentée revigore l'artisanat traditionnel en augmentant les compétences manuelles et matérielles avec la précision et les possibilités formelles de la modélisation numériqueoccupant le territoire entre la fabrication purement automatisée et exclusivement robotisée et les processus hautement artisanaux nécessitant du travail humain.

Crédit du projet : SoomeenHahm Design & Igor Pantic

Équipe de conception : Soomeen Hahm, Igor Pantic, Hanjun Kim

Équipe de construction : DaeWoong Kim, Shun Sasaki

Conception de l'application : MoFei Li

Montage vidéo : Yiguan Liu

Consultant : Format Engineers

La pièce maîtresse de l'exposition, conçue en collaboration avec Igor Pantic, est une structure construite en bois dur cintré à la vapeur à l'aide d'outils manuels primitifs et de la précision de guides holographiques intelligents. L'exposition explore des stratégies alternatives pour la fabrication de structures architecturales conçues numériquement, en utilisant des dispositifs de pointe montés sur la tête (HMD) pour assister par le biais d’holographes les travailleurs dans la fabrication et l'assemblage de composants très variés à l'aide de techniques artisanales traditionnelles.

La pièce d'exposition elle-même, qui est une section à l'échelle réelle d'un espace habitable plus grand, représente une nouvelle étape dans l'évolution des recherches en cours de Soomeen Hahm Design sur les structures complexes en bois, assemblées avec l'aide de la RA. Elle s'appuie sur la méthodologie développée pour le pavillon Steampunk de la Biennale de Tallinn 2019 (conçu par Hahm, Pantic, Gwyllim Jahn et Cameron Newnham), en l'étendant davantage dans le domaine de l'espace entièrement fonctionnel.31

Exposée dans la galerie SCI-Arc, l'équipe de conception a exploré une nouvelle application de la technologie de réalité augmentée sur la conception et la construction architecturale. 2021 : A Steam Odyssey conceptualise l'idée d'une RA rafraîchissant l'artisanat traditionnel en augmentant les compétences manuelles et matérielles avec la précision et les possibilités étendues de la modélisation numérique. L'exécution délimite le territoire entre la fabrication purement automatisée et la fabrication robotisée, en intégrant les processus hautement artisanaux au travail humain.32

31 « 2021: A STEAM ODYSSEY - SoomeenHahm.com». consulté le 29 Novembre 2021

32 « 2021: A Steam Odyssey by SoomeenHahm.com ». consulté le 29 Novembre 2021

Selon Hahm, il est essentiel de comprendre que la fabrication assistée par la réalité augmentée ne doit pas être considérée comme une alternative à l'automatisation et à la robotique, mais qu'elle vise à élargir la compréhension de la production automatisée. Il ajoute également que l'équipe s'intéresse à l'interaction entre l'homme, la machine et les données, ainsi qu'à leurs relations mutuelles, tout au long des processus de conception et de fabrication informatiques.

Chapitre 4 : Design paramétrique pour digitaliser le patrimoine : cas du Muqarnas’

1-Le Muqarnas en architecture islamique : Les muqarnas (سنرقم en persan moqarnas, صنرقم , mouqarnas en arabe, mocárabes en castillan) sont un motif ornemental de l'architecture islamique depuis l'époque médiévale.

Il s'agit d'éléments décoratifs en forme de nids d'abeilles et réalisés en stuc peint, en bois, en pierre ou en brique. Ces éléments dégringolent en stalactites ou garnissent les voûtes ou l'intérieur des coupoles de nombreux bâtiments musulmans.

Selon les thèses orientalistes classiques (notamment persophiles), les premiers muqarnas apparurent en Iran-Irak à la fin du xie siècle, sous la dynastie seldjoukide. Ils se répandirent ensuite rapidement en Syrie, en Turquie, en Égypte et jusqu'en Andalousie le siècle suivant1. Au xie siècle, la littérature persane les évoque pour la première fois vers 1077-1078 sous le nom de « pieds de gazelle » (ahou pây)2. Dans le monde chiite est répandue l'idée selon laquelle les muqarnas tireraient leur origine des réfugiés duodécimains dans les grottes calcaires des monts

Elbourz du nord de l'Iran, pleines de stalactites, pour échapper à la torture des Seldjoukides3. Ce furent d'abord les mausolées chiites qui se couvrirent de stalactites, avant de devenir à la mode dans le monde islamique. Mode répandue par les maçons duodécimains, puis soufis dont les couvents à l'inverse étaient protégés par les Seldjoukides. Ces grottes symboliques se multipliaient dans les imamzadehs. Ce motif fait écho inconsciemment aux grottes du culte de Mithra quelques siècles plus tôt.33

2- Une analyse comparative des reconstructions numériques des systèmes de muqarnas : L'étude de cas étude des muqarnas de Sultanhanı en Anatolie centrale

2-1-Introduction : Le Muqarnas est un système de conception informatique, largement utilisé pour les voûtes, les dômes, les niches, les arcs, les portails et les minarets.

Il existe de nombreux exemples de muqarnas de l'Inde à l'Asie occidentale, au MoyenOrient, en Anatolie, en Afrique du Nord et en Andalousie.

L'objectif principal des muqarnas est généralement défini comme une transition douce entre les éléments de construction dans les portails, les éléments prismatiques des muqarnas sont disposés dans un ordre spécifique de sorte qu'ils se chevauchent et s'élèvent en formant une saillie, à partir du côté intérieur de la surface du mur, transformant le plan rectangulaire en un polygone, pour ensuite se rassembler progressivement en un point du mur de façade.

Ainsi est créé un espace d'entrée élevé qui s'ouvre progressivement (Figure 1). La sophistication esthétique présentée par les compositions de muqarnas sont généralement associées à leur qualité visuelle sculpturale, provoquant des effets de lumière et d'ombre.

La plupart des sources indiquent que les premiers exemples connus de muqarnas proviennent d'Iran, au début du premier millénaire, et se sont répandus de l'Asie centrale à l'Andalousie. Bien qu'il soit apparu dans le monde islamique, des exemples ultérieurs sont visibles dans d'autres régions, comme la Cappella Palatina de Palerme et la chapelle de l'Assomption du monastère de Las Huelgas à Burgos (XIIIe siècle).

Certaines sources traduisent le mot muqarnas comme un mot arabe désignant une voûte de stalactites, mais les avis divergent quant aux racines du terme. L'une des hypothèses les plus acceptées est basée sur un mot arabe qurnas, signifiant similaire à pointu. L'autre argument est basé sur un mot grec κοrwνιs, signifiant courbé. Ödekan a avancé une autre hypothèse, basée sur Arseven, selon laquelle le mot pourrait être originaire de karnas, qui signifie saillie en yakut, ou turc sakha.

Les muqarnas ont été un champ de recherche majeur pour les historiens de l'art et les archéologues, étudiant l'art et l'architecture du Moyen-Orient et du Proche-Orient. Les études sur les muqarnas ont révélé de nombreuses interprétations différentes, dont la plupart affirment qu'elles sont uniques et originales. Il est possible de diviser ces études en deux grandes branches. L'une d'elles est la branche de recherche qui se concentre sur les significations sociales, politiques et théologiques des muqarnas. Comme le sujet couvre une large géographie et une large période, il est difficile, voire impossible, de faire des généralisations solides dans ce domaine de recherche. Pour cette raison, l'importance de concentrer ces études dans un certain contexte et une perspective historique devient évidente. Les contextes historiques, culturels, théologiques et politiques détaillés des muqarnas peuvent être suivis à partir des études de Tabbaa et Carillo. Une autre branche importante de la recherche sur les muqarnas se concentre sur les qualités géométriques, où les mathématiciens, architectes et les spécialistes de la conception informatique sont à l'avant-garde. L'objectif de cette étude est de contribuer aux études actuelles sur la géométrie des muqarnas.34

2-2- travaux connexes : La plupart des études sur l'analyse géométrique des muqarnas sont issues des travaux de Ghiyâth al-Dîn Jamshîd Kâshânî (al-Kashi) (1380-1429). Il est surtout connu pour son livre intitulé : Miftah al-Hisab (La clé de l'arithmétique) (1480-1429). de l'arithmétique) (1427). Dans ce livre, al-Kashi a donné la première définition analytique connue des muqarnas. L’ouvrage d'al-Kashi a non seulement expliqué les méthodes pratiques de conception et de construction des muqarnas mais a également permis aux mathématiciens et aux architectes d'établir un langage commun.

34 Dinçer et Yazar, « A Comparative Analysis of the Digital Re-Constructions of Muqarnas Systems ».

Bien qu'al-Kashi n'ait pas expliqué la méthodologie de construction des muqarnas, il s'est intéressé de près aux caractéristiques géométriques de ses éléments. Aujourd'hui, al-Kashi est toujours référencé comme une solution au problème de la géométrie computationnelle des muqarnas. Özdural14 et Dold-Samplonius6 ont expliqué les principes fondamentaux des unités de muqarnas, en se basant sur al-Kashi. Harb a également étudié les calculs d'al-Kashi. DoldSamplonius et Harmsen ont utilisé les méthodes de Harb et les calculs d'al-Kashi pour comprendre les principes de base de la conception des systèmes de muqarnas. Selon ces principes, les compositions de muqarnas se composent généralement de plusieurs types d'unités tridimensionnelles appelées éléments ou blocs. Ces éléments sont appelés losange, grand bipède, petit bipède, amande et cruche. Les combinaisons de ces éléments obéissent à certaines règles.

Shiro Takahashi a collecté des exemples de muqarnas dans le monde entier, les a classés et partagés dans une base de données en ligne. Dans cette base de données, les exemples de muqarnas sont classés en trois types différents : les muqarnas carrés les muqarnas en treillis carré, les muqarnas en table à poteaux et les autres qui n'appartiennent pas à ces deux types.

Le style carré contient des rhombes et des tuiles basées sur des carrés, le style table polaire se différencie en polygones et les autres styles ont des conceptions de muqarnas uniques basés sur une région ou un bâtiment.

La thèse de Silvia Harmsen porte sur les fondements mathématiques des systèmes de muqarnas. Harmsen a développé des outils logiciels qui sont utilisés pour déterminer les conceptions de muqarnas à partir de leurs vues de projection.

Cet ensemble de logiciels a prouvé qu'il est possible, d'un point de vue algorithmique, de traduire avec précision les motifs bidimensionnels des muqarnas en compositions tridimensionnelles.

En plus de ces études analytiques, il existe également des études de recherche en conception qui visent à étirer les règles et les limites de la géométrie des muqarnas et à ouvrir de nouvelles voies à la créativité mathématique. Par exemple, Yaghan a créé de nouvelles versions des formes classiques des muqarnas en développant de nouvelles unités.

Une autre recherche récente est la thèse de maîtrise de l'architecte Imani, qui a suggéré un flux de travail alternatif pour la reconstruction assistée par ordinateur des dessins de muqarnas. Imani a suggéré deux approches alternatives d'analyse, à savoir des analyses des motifs de muqarnas basées sur les motifs et sur les couches. Toujours en 2017, Alaçam a dirigé une équipe de chercheurs qui ont étudié les techniques de pliage du papier pour analyser la tectonique des muqarnas au niveau conceptuel.

Comme la conception habituelle des muqarnas dépend des mathématiques et de la logique, ils ont tenté une expérience alternative de recherche de formes pour comprendre les processus génératifs et structurels des muqarnas.

Alaçam et Güzelci ont aussi étudié l'utilisation d'un logiciel de modélisation paramétrique pour révéler les potentiels tacites de la de la géométrie abstraite des muqarnas et de générer de nouvelles conceptions.35

3-3-Méthodologie :

Cette recherche est basée sur une étude de cas, visant à définir, interpréter et généraliser plusieurs flux de travail de modélisation numérique dans le contexte expliqué cidessus.

Le logiciel Rhinoceros a été utilisé dans le processus de modélisation numérique.

Les algorithmes génératifs ont été créés avec l'interface Grasshopper pour Rhinoceros. Grasshopper est utilisé pour créer des diagrammes de flux de données, car il permet à des nonprogrammeurs de développer des algorithmes rapides et efficaces.

La recherche de Dinçer et Yazar plusieurs méthodes différentes de modélisation, nous allons nous contentez La première, à titre d’exemple, puis voir brièvement les autres méthodes.

3-4-Le workflow classique : Modélisation basée sur les éléments :

Le flux de travail de la modélisation par éléments comporte trois étapes principales :

Étape 1 : Calculer les formes 2D des éléments de muqarnas.Ces éléments sont les blocs de construction fondamentaux d'un muqarnas, et ils sont généralement appelés cruche, carré, demi-carré, grand bipède, petit bipède, amande et losange. Les définitions géométriques de ces éléments sont basées sur les travaux connexes trouvés dans la littérature, brièvement expliqués dans la section précédente. Dans la littérature, ces éléments sont généralement analysés en deux catégories principales. Les cellules sont considérées comme les éléments principaux d'un muqarnas, tandis que les pièces intermédiaires sont définies comme des éléments complémentaires aux cellules. Dans la vue en plan, la cruche et le grand bipède sont des pièces complémentaires, vues comme les deux parties d'un carré. L'amande et le grand bipède sont positionnés comme les deux parties d'un losange. Dans la vue en coupe, ces éléments sont géométriquement composés de facettes et de toits. Dold-Samplonius explique la méthode pour construire la courbe de profil de ces éléments. Cette méthode provient d’alKashi, qui l'aurait apprise des maçons.

[AB] défini comme une unité et dessiné verticalement. Ensuite, [BC] a le double de la longueur de [AB]. Du point A à [BC], [AE] est dessiné avec un angle BAE de 30°. [AE] divisé en cinq parties, on détermine le point F ou 2[AF] = 3[FE]. Sur [BC], on détermine G où [FE] = [EG]. Le cercle centré h tangent au point F et au point G, où le côté courbe des éléments est construit (figure 2). Comme ces éléments ont des relations géométriques et proportionnelles strictes, les potentiels génératifs de l'algorithme basé sur les éléments sont principalement basés sur les décisions prises à cette étape.

Dans la littérature des muqarnas seldjoukides anatoliennes, les éléments sont généralement réduits à deux catégories principales, nommées yaprak (feuille) qui est un nom général des éléments amande, cruche et losange ; et kaz ayağı (patte d'oie), qui est le nom général du petit et du grand bipède. Selon Tayla, les principaux éléments des muqarnas sont les unités concaves appelées yaprak (feuille). Dans cette approche, le kaz ayağı est considéré comme comme l'unité supplémentaire qui est utilisée pour compléter le yaprak.36

Étape 2 : Disposition des éléments pour construire une disposition en 2D. Au cours de cette étape, les caractéristiques proportionnelles des éléments sont utilisées pour les combiner et, en fin de compte, pour créer la projection en 2D des muqarnas qui remplissent la zone souhaitée sans lacunes ni chevauchements. Ceci représente également la projection en 2D des muqarnas et fournit des informations précieuses sur sa composition globale. À ce stade, les relations entre la disposition (figure 3(étape 2)) et les éléments (figure 3(étape 1)) deviennent importantes. Le processus de modélisation révèle une « feedback loop » entre ces deux étapes.

Étape 3 : Surélever les éléments en utilisant des niveaux. Les éléments d'un même niveau, partageant la même base horizontale, sont appelés un étage. Il existe un système de numérotation généralement accepté pour les niveaux des muqarnas. Selon ce système, les flèches sont dessinées pour indiquer la transition verticale des éléments. Le réseau de flèches crée un graphe dirigé de la configuration géométrique. Comme le muqarnas est un dessin qui s'élève progressivement, ce graphe dirigé se termine généralement au sommet du muqarnas (figure 3 (étape 3)). Un numéro est attribué à chaque flèche lors de la détermination de la montée de la composition, créant finalement les groupes de cellules sur le même niveau. Le processus de modélisation utilisant ce flux de travail « feedback loops » entre cette étape et les deux premières.

(Etape 1) les formes 2D des éléments de muqarnas, (Etape 2) l'arrangement des formes dans une mise en page, (Etape 3) la transformation 3D des muqarnas via un système de niveaux.

3-5-Autres workflows : a-Workflow basé sur tessellations : b-Workflow basé sur des blocks :

(Étape 1) une tessellation a été déterminée comme base de la construction, (Étape 2) le développement des composants à partir des cellules de la tessellation, (Étape 3) le placement des composants via un système de numérotation spécial, et (Étape 4) la transformation des références des composants par morphing des références des composants.

(a) Les blocs 3D des muqarnas sont déterminés, et (b) Le pour construire le modèle 3D.

3-6-Génerer d’itérations : L’utilisation des méthodes discutées, peut générer plusieurs itérations, juste en changeant quelques paramètres :

Variations de Sultanhanı muqarnas en utilisant la première méthode :

3- Conclusion

Le design paramétrique et la modélisation paramétrique peut servir d’outil de digitalisation de patrimoine ancien.

La traduction de ce patrimoine en algorithme permet non seulement de le préserver, mais aussi d’ouvrir un nouveau portail pour l’innovation, notamment par le biais d’itérations ; en générant plusieurs variations d’un seul modèle traditionnel il est possible de pousser la réflexion des designs traditionnels juste en changeant les paramètres d’algorithmes créés.