De nouvelles formes qui fonctionnent mieux

S depuis le dévoilement de la peau de titane de Frank Gehry Musée Guggenheim Bilbao en 1997, nous nous sommes habitués à des déclarations architecturales époustouflantes, que ce soit dans la géométrie complexe de Herzog & de Meuron Stade national de Pékin (également connu sous le nom de Nid d'oiseau) ou dans le porte-à-faux précaire du MAXXI de Zaha Hadid musée national à Rome. S'il semble qu'un système extrêmement compliqué soit utilisé pour concevoir ces arcs, rampes et courbes défiant la gravité, c'est parce qu'il y en a. Mais cette technologie, connue sous le nom de modélisation paramétrique, peut faire bien plus que faciliter les créations fantastiques de Gehry, Hadid et leurs semblables. De plus en plus, la conception paramétrique est utilisée non seulement pour rendre les bâtiments plus attrayants visuellement, mais pour régler avec précision presque tous les aspects de leurs performances, de l'acoustique à l'efficacité énergétique. Ce n'est pas une application aussi sexy, mais elle deviendra beaucoup plus précieuse pour l'architecture et la façon dont nous vivons et travaillons.

Le musée Guggenheim de Bilbao, en Espagne.

Un logiciel de conception paramétrique détermine automatiquement comment la modification de n'importe quel paramètre d'une structure affectera d'autres aspects physiques. C'est plus complexe que le logiciel de conception assistée par ordinateur (CAO) qui est la norme de l'industrie depuis les années 1980. Ce logiciel fonctionne essentiellement comme un crayon numérique ; il faut qu'une personne déplace une souris pour manipuler les lignes d'un dessin architectural. La technologie paramétrique d'aujourd'hui est plus qu'un simple outil de dessin. Non seulement il peut modéliser un bâtiment et nombre de ses attributs en 3D, mais il peut également réviser un modèle instantanément. Si un architecte souhaite modifier la pente d'un toit, par exemple, les murs suivent alors automatiquement la ligne de toit révisée. Comme Hao Ko, directeur du design au cabinet d'architectes Gensler , explique, le concepteur définit les règles et les paramètres, avec l'ordinateur faisant les itérations. Cela donne aux concepteurs plus de flexibilité pour explorer les conceptions et nous pouvons apporter des modifications plus rapidement. Cela signifie également que les architectes sont plus disposés à apporter des changements qui peuvent finalement améliorer un projet.

Cette histoire faisait partie de notre numéro de septembre 2013

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Au fur et à mesure que la technologie s'est améliorée, les modèles paramétriques ont pu accepter de plus en plus d'entrées. Les architectes peuvent utiliser le logiciel pour étudier de quoi un bâtiment pourrait être fait ou comment son éclairage naturel pourrait être maximisé. Ou ils peuvent virtualiser les dimensions des fenêtres et les hauteurs de plafond et la façon dont une structure est chauffée et refroidie. Dans tout projet, il y a un million de possibilités, selon l'architecte Matthew Pierce de Perkins + Will

Choses examinées

• Analyse Ecotect et Revit réalisés par Autodesk

• Rhinocéros

  fait par McNeel

  
  
  

• Sauterelle

• un plug-in pour Rhino

Phil Bernstein, architecte et vice-président du fabricant de logiciels Autodesk , croit que la technologie paramétrique contribuera à rendre les nouveaux bâtiments plus durables sur le plan environnemental. (Ceci est crucial, étant donné que les bâtiments représentent 40 pour cent de la consommation d'énergie mondiale et un tiers de toutes les émissions de dioxyde de carbone.) La norme actuelle de l'industrie pour l'efficacité énergétique est TRISTESSE —Leadership en conception énergétique et environnementale. Les architectes qui utilisent des éléments verts tels que des plantes résistantes à la sécheresse et des systèmes de chauffage, de ventilation et de climatisation efficaces peuvent demander la certification LEED.

Les courbes caractéristiques du stade olympique de Pékin sont nées d'une géométrie complexe nécessitant une modélisation informatique.

Mais les critiques de cette approche soulignent qu'il est difficile de mesurer les résultats. La technologie paramétrique pourrait fournir des mesures plus précises. De combien d'énergie un bâtiment aura-t-il réellement besoin ? Ou combien pourrait-il générer? Combien d'eau va-t-il utiliser ? Ces éléments peuvent être déterminés pendant le processus de conception et rapidement optimisés. Vous pouvez ajuster le modèle jusqu'à ce que vous obteniez les résultats que vous recherchez.

Ce fut le cas avec la conception de Perkins + Will pour le Laboratoire Bigelow pour les sciences océaniques , à East Boothbay, Maine. L'entreprise a utilisé un logiciel appelé Ecotect Analyse (maintenant détenue par Autodesk) pour tout modéliser, des performances thermiques à l'éclairage naturel - la pratique de placer les fenêtres ou d'autres ouvertures de telle sorte que lumière naturelle peut éclairer de manière fiable l'intérieur. Au fur et à mesure que les architectes bricolaient la conception dans un ordinateur, ils calculaient et analysaient des propriétés telles que la surface au sol du bâtiment, son volume et les quantités de matériaux requises. Ils pourraient simuler les performances thermiques de différents assemblages de murs, de toits et de fenêtres et évaluer les performances par rapport au coût. Ils pourraient étudier les performances de différents types de verre, non seulement en général, mais sur le mur nord-est à l'emplacement exact du bâtiment, dans des conditions suggérées par les données météorologiques à long terme.

Le MAXXI–Musée national des arts du XXIe siècle à Rome, Italie.

Les avantages de la technologie paramétrique peuvent également être observés dans le projet de Gensler, qui sera bientôt terminé. Tour de Shanghaï , qui, à 630 mètres, sera la deuxième plus haute tour du monde et la plus haute de Chine. Sa forme tordue et incurvée était un choix esthétique, bien sûr, mais en branchant cette géométrie dans un outil de modélisation connu sous le nom de Sauterelle , les concepteurs ont pu modifier la forme pour minimiser la force des vents sur la façade. Comme l'explique Ko, si vous avez une grande tour comme celle-ci, vous étudiez les différents degrés de rotation. Ce serait fastidieux si vous deviez le faire manuellement. En utilisant la rotation comme l'un des paramètres, vous pouvez parcourir les différentes itérations pour arriver à la situation finale.

Subdivisions idiosyncratiques

Pour l'instant, les expressions construites les plus familières de la conception paramétrique restent des projets extrêmes comme ceux créés par Zaha Hadid Architects, une entreprise connue pour éviter les coins, les angles droits et les typologies familières. Nous constatons un évitement similaire des coins dans les incroyables 19 000 pièces moulées en béton renforcé de verre et 3 500 panneaux de verre incurvés personnalisés qui composent la conception de Frank Gehry pour le Fondation Louis Vuitton pour la Création , un musée de plus de 100 millions de dollars qui devrait ouvrir ses portes à Paris l'année prochaine.

L'éclairage naturel était l'un des éléments que les architectes ont essayé de maximiser dans le laboratoire Bigelow pour les sciences océaniques.

Pourtant, de nombreux architectes (et leurs clients) affirment de plus en plus que le geste et la complexité ne suffisent pas à eux-mêmes. En conséquence, l'industrie du bâtiment est de mieux en mieux informée sur l'amélioration de la fonction d'une structure. Les diplômés en architecture arrivent dans des entreprises dotées d'une expertise dans les outils paramétriques tels que Revit, Grasshopper et Rhino ; ils n'ont peut-être jamais conçu sans l'aide d'ordinateurs, et la modélisation paramétrique leur est familière. Parmi les constructeurs, les ingénieurs et les architectes, l'adoption d'outils numériques avancés pour ce qu'on appelle Création de systèmes de représentation de l'information est passé de 28 % en 2007 à 49 % en 2009 et 71 % en 2012.

Certaines des formes les plus spectaculaires conçues avec la technologie paramétrique sont venues de Frank Gehry, dont la Fondation Louis Vuitton pour la création ouvrira bientôt ses portes à Paris.

Et bien qu'une telle technologie soit utile pour les bâtiments formellement complexes, même les formes les plus simples devraient en bénéficier. Les architectes Nataly Gattegno et Jason Kelly Johnson de Laboratoire des villes futures Je crois que la conception paramétrique peut changer notre façon de penser les plans d'étage des maisons ou les modèles de grille des communautés planifiées. Ces maisons doivent-elles toutes être identiques ? demande Gattegno. La modélisation paramétrique pourrait ouvrir toutes sortes de possibilités sur ce que pourrait être une maison. Les logements fabriqués en série pourraient devenir moins simples, plus idiosyncratiques, plus économiques et plus éconergétiques.

De même, la technologie pourrait remodeler la planification urbaine. Tout comme il peut créer une représentation détaillée d'un mur, il peut modéliser un quartier entier pour déterminer la taille et la forme optimales des différentes structures qui s'y trouvent, explique Bernstein d'Autodesk. Les McMansions maladroitement dimensionnés pourraient être repensés pour une utilisation plus efficace des terrains, des matériaux de construction et de l'énergie.

La modélisation paramétrique peut même prendre en compte les proportions et les mouvements humains. Une société appelée Technologie AnyBody , par exemple, fait des simulations physiques du corps entier pour la conception de cockpits ou d'espaces de travail. L'entreprise a commencé à collaborer sur la R&D avec des architectes afin qu'un modèle paramétrique puisse être utilisé pour simuler un corps marchant dans un espace donné. À terme, les architectes pourraient concevoir, par exemple, une maison de retraite d'une manière qui optimise les distances de marche ou l'ergonomie.

Bien entendu, les modèles ne sont encore que de simples simulations. Et une chose que cette modélisation ne peut pas automatiquement expliquer - encore, de toute façon - est le comportement humain. Bernstein m'a dit que lorsqu'Autodesk a construit son siège social certifié LEED, ses concepteurs ont modélisé l'énergie de l'enfer dans un logiciel paramétrique pour découvrir que le bâtiment utilisait 30 % d'énergie en plus qu'ils ne l'avaient prévu. Pourquoi? Entre autres choses, après l'extinction automatique des lumières à 18 h 30, les équipes de nettoyage les ont rallumées et ne les ont plus éteintes.

Allison Arieff est stratège de contenu pour SPUR, un groupe de réflexion sur l'urbanisme et les politiques à San Francisco, et chroniqueuse contributrice au New York Times.

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