La conception paramétrique et la structure / Parametric Design and its Applications to Structural Engineering
C’est quoi la conception paramétrique ?
Une conception dite paramétrique permet de créer un modèle à partir duquel plusieurs paramètres peuvent être modifiés (Wikipedia). Ce modèle est créé à partir de liens entre des actions afin d’aboutir à un algorithme permettant de modifier la relation entre ces actions. Lorsqu’un des paramètres de l’algorithme est changé, des nouvelles possibilités sont générées automatiquement.
What is parametric design?
Parametric design allows us to create living models of buildings or structures where parameters can be changed. The model is created by developing an algorithm that defines links between actions. As parameters are changed, the model geometry is updated instantly.
Quels sont ces paramètres qui peuvent être changés ?
On peut penser à modifier l’angle entre des membrures ou entre des surfaces. On peut imaginer changer la façon dont une plaque est ajourée. La longueur et la courbure de segments peuvent être transformées. L’épaisseur ou la densité peut se transformer de façon organique et continue.
What parameters can be changed?
We can play with the angles between members or surfaces. A plate structure can be designed to have lace-like openings. A transformation of the length and bend in segments can be achieved. The density or thickness of structure can be optimized. The possibilities are endless.
C’est quoi la relation avec l’ingénierie de structure ?
En structure, nous avons l’habitude d’optimiser le type de membrure en fonction des efforts. Ce type de conception paramétrique est bien connu et fait partie de notre quotidien. Cependant, l’optimisation des géométries, des densités et l’optimisation des formes sont peu exploitées par les ingénieurs en structure. C’est cet aspect de la conception paramétrique que les ingénieurs chez Latéral tentent de développer et de mieux comprendre.
What does this have to do with structural engineering?
Structural engineers are used to optimizing the sizing of members based on forces. This is a type of parametric design which we carry out daily, without much thought. However, the optimization of the geometry and the density of members or optimizing the shape of a structure is under-exploited by structural engineers. This experimental approach to engineering is what the engineers at Latéral are working on bringing into the real world.
Quelques exemples de conception paramétrique en relation avec l’ingénierie de structure
La pergola de la Place Alta Vista, Terrebonne
En 2015, Latéral a été mandaté par la Ville de Terrebonne pour réaliser la conception d’une structure d’envergure pour la place Alta Vista. Cet espace public deviendra le point focal du nouveau quartier Urbanova. La structure en question est une pergola de très grande dimension, flottante et autoportante sur des colonnes d’acier élancées. Nous avons préconisé l’utilisation de la découpe au laser et l’usinage par CNC grand-format afin d’aboutir à une structure très mince conçue à partir de plaques d’acier.
Place Alta Vista, Terrebonne : conception paramétrique d’un pergola en acier. Parametric design of a steel pergola with Rhino and Grasshopper.
Un patron ajouré basé sur un concept de cellules de plantes allège la structure et projette des ombres organiques au sol. La densité, la taille et la forme des ouvertures dans les plaques ont été conçues paramétriquement en fonction des efforts et des contraintes dans les plaques. Ce lien entre l’algorithme qui crée le patron ajouré, et le calcul structurel des contraintes dans les plaques est au coeur du concept.
Au fur et à mesure que nous augmentons les contraintes dans la plaque (équivalent à augmenter la charge de neige sur la pergola), le patron ajouré se développe et s’optimise.
Le chantier débute en février 2016 et la pergola sera érigée à l’été 2016.
Le sapin de Noël paramétrique
Le concept du sapin de Noël était de créer une structure simple autoportante pouvant être fabriquée et installée facilement (voir aussi notre carte de Noël 2015). Des tiges de bois sont accotées l’une à côté de l’autre et sont soit coupées, soit percées. Des pentures et câbles d’acier assemblent le tout pour créer un mécanisme qui se déploie. Lorsque le sapin n’est pas déployé, il forme un panneau plat de dimensions 36″ sur 96″ (flat-pack). La forme des jointures est contrôlée paramétriquement par des courbes qui déterminent la position des pentures et la position des points de pivot. Le sapin qui vous est présenté n’est qu’une seule variation. Ceci confère une possibilité de forme quasi infinie. Plusieurs variations sont montrées ci-dessous.
Parametric design of a self-supporting structure using Grasshopper and Rhino from Lateral on Vimeo.
