Du souple vers le raide : évolutivité entre les phases de construction et de service des structures de couverture et de franchissement en fibres végétales et en bois : Conception et fabrication issues de la confrontation de résultats expérimentaux sur modèles réduits aux modèles numériques par relaxation dynamique

From Flexibility to Rigidity : Evolvability between Construction and Service Phases of Vegetal Fibre and Wood-Based Roofing and Crossing Structures. Design and Fabrication through the Comparison of Experimental Results from Scale Models with Dynamic R

• Auteur / Autrice : Marc-Noël Leyral
• Direction : François Guéna
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Architecture, Urbanisme et Environnement
• Date : Soutenance le 26/10/2023
• Etablissement(s) : Paris, HESAM
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Abbé Grégoire
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Modélisations pour l'Assistance à l'Activité Cognitive de la Conception - Modèles et simulations pour l'Architecture et le Patrimoine
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation de la thèse : Conservatoire national des arts et métiers (France ; 1794-....)
• Jury : Président / Présidente : Tine Tysmans
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Klaas De Rycke, Sophie Wu
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Denis Zastavni, Liberato Ferrara

Mots clés

Mots clés contrôlés

Décoration architecturale

Construction -- Matériaux

Fibres naturelles

Mots clés libres

Gridshell élastique

Bois

Fibres naturelles

Relaxation dynamique

Coques

Recherche de forme

Elastic gridshell

Timber

Natural fibres

Dynamic relaxation

Shells

Form finding

Résumé

Un gridshell élastique est une typologie constructive efficace : une grille souple est construite à plat, mise en forme par flambement, et enfin raidie. Leur conception implique une recherche de forme menée grâce à un modèle physique ou un modèle numérique calculé en grandes déformations. Dans quelle mesure les résultats de ces modèles traduisent-ils le comportement réel de l’ouvrage ?L'utilisation de fibres naturelles comme l'osier pour fabriquer des objets est écologiquement intéressante. En architecture, les tressages sont généralement limités à des éléments de remplissage. Est-il possible de concevoir et de construire des coques structurelles tressées en osier à des fins architecturales ?Pour répondre à ces deux problématiques, des algorithmes de relaxation dynamique ont été développés et appliqués à des modèles numériques de coques. Les résultats sont comparés à ceux obtenus par essais de chargement de modèles réduits, menant à des analyses et conclusions utiles aux concepteurs.

An elastic gridshell is an efficient constructive typology: a flat elastic grid is built before buckling it into shape. Then, the structure is stiffened. Its design and structural analysis involve a stage of form finding that can be done with a physical model or with a numerical model calculated in large deflections. The question is: are the predictions of these models valid when extrapolated to the real-scale project?The use of natural fibres, such as wicker, to make objects is ecologically virtuous. In the field of architecture, braiding are generally limited to non-structural filling elements. Is it feasible to design and build structural wicker braided shells for architectural purpose?To provide an answer to both problematics, dynamic relaxation algorithms has been done and applied to numerical models of shells. Results are compared with loading tests on physical models at different scales. The analysis of this comparison provides useful conclusions to the designers.