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Découvrir la conception paramétrique par la pratique

Courant fort en architecture, ingénierie et design, la conception paramétrique est un mode de conception assistée par ordinateur qui permet de générer des structures complexes et évolutives à l’aide de paramètres facilement modifiables. Pour concevoir ces formes, il faut utiliser des logiciels de CAO spécifiques, dont le populaire Rhino, avec son plug-in intégré Grasshopper.

Après une présentation des fondements de la conception paramétrique, l’ouvrage se tourne vers la mise en pratique avec Rhino et Grasshopper, en s’appuyant sur différents outils (modélisation géométrique, traitement des surfaces, simulation de phénomènes physiques, optimisation des données urbaines…) et des exercices dont les fichiers sont disponibles en téléchargement. Il présente également les connexions existant entre le design génératif et le BIM (Building Information Modelling) par l’intermédiaire des logiciels Revit et Archicad. Enfin, il se clôt par une analyse de plusieurs études de cas réels, de l’architecture à la sculpture en passant par l’optimisation structurelle et la simulation thermique.

À qui s’adresse ce livre ?

À tous les praticiens des agences d’architecture, bureaux d’études et studios de design

Aux étudiants en architecture, design et écoles d’ingénieurs

Au sommaire

Architecture et approches numériques • Architecture et outils d’aide à la conception • L’approche computationnelle • Outils disponibles • La plate-forme Rhino •...

JEAN-PIERRE COUWENBERGH

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ÉDITIONS EYROLLES

61, bd Saint-Germain

75240 Paris Cedex 05

www.editions-eyrolles.com...

CHEZ LE MÊME ÉDITEUR

J. GUÉZO et P. NAVARRA. – Mon premier projet d’architecture avec Revit.
N°67602, 2020, 72 pages.

J. GUÉZO...

Avant-propos

La révolution numérique, qui a largement bouleversé nos sociétés, trouve également son écho dans le monde de l’architecture et du design.

En un quart de siècle, le crayon et le Rotring ont été largement remplacés par la souris et l’ordinateur pour la conception et la représentation des projets. D’abord limités à deux dimensions (DAO), proches des méthodes traditionnelles de dessin, les outils numériques se sont rapidement tournés vers la 3D avec l’apparition des logiciels de modélisation (CAO), qui ont profondément changé la manière de travailler des concepteurs.

De plus, ces outils 3D, qui étaient à l’origine principalement basés sur l’aspect géométrique des formes modélisées, ont par la suite évolué grâce à l’ajout de paramètres, de données et d’intelligence pour donner naissance à la modélisation paramétrique, au BIM (Building Information Modeling) et au design génératif.

Objectif et structure de l’ouvrage

Ce livre a été rédigé afin de vous permettre de bien comprendre l’impact de la conception paramétrique dans l’élaboration de vos projets. Dans cette optique, les auteurs vous guident dans un parcours en trois parties : les bases théoriques, la mise en pratique et l’analyse d’études de cas.

La première partie (chapitre 1) constitue une introduction à la conception paramétrique et à son évolution, depuis la CAO jusqu’aux technologies issues de l’intelligence artificielle en passant par l’approche évolutionnaire et son utilisation d’algorithmes génétiques. Elle aborde également la question du passage d’une matérialité classique à une matérialité digitale, en considérant que la matière, initialement estimée comme une contrainte, devient progressivement un paramètre de conception. Par son approche plus théorique, cette partie est, en quelque sorte, une entrée en matière pour le reste de l’ouvrage, qui est davantage orienté vers la pratique de la conception paramétrique.

La deuxième partie (chapitres 2 à 5) est consacrée au volet pratique de la conception paramétrique à l’aide des outils Rhino/Grasshopper. Elle se compose en premier lieu d’une présentation rapide du logiciel Rhinoceros dans le chapitre 2, suivie d’une étude plus approfondie de l’outil Grasshopper, dont le langage et l’environnement de programmation visuel s’exécutent dans Rhinoceros. L’interface et la logique d’interaction de Grasshopper sont expliquées dans le chapitre 3...

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Architecture et approches numériques

L’utilité du numérique dans le domaine de l’architecture n’est plus à démontrer. Au-delà de l’approche classique amenée par la CAO, les derniers développements des techniques numériques étendent largement le champ d’action, offrant des potentialités spécifiques appliquées non seulement à la conception, mais aussi au calcul et à la réalisation des projets, assurant un continuum complet de la conception à la fabrication. Ces nouveaux développements, regroupés sous le vocable de « computation », entraînent un changement important de paradigme dans la manière de modéliser, voire de concevoir son projet d’architecture. En effet, avec l’approche computationnelle, le code et le calcul paramétrique investissent les méthodes de conception. L’architecte n’est plus uniquement celui qui dessine ou modélise la forme, mais aussi celui qui conçoit son code de génération.

L’architecture paramétrique peut être considérée comme une nouvelle manière de penser et de concevoir l’architecture dans la mouvance de la révolution numérique qui touche tous les secteurs d’activités. L’architecture se génère ainsi au sein de l’ordinateur à partir de paramètres liés à ses composantes que sont l’environnement, la structure, l’équipement, les matériaux etc. La production architecturale contemporaine (voir le chapitre 6) illustre largement cette nouvelle manière de faire.

Ce chapitre vise à présenter cette évolution de l’usage du numérique en architecture.

Architecture et outils d’aide à la conception

L’intégration de l’outil informatique dans la démarche conceptuelle de...

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La plate-forme de base – Rhinoceros

La modélisation paramétrique s’effectue à l’aide de logiciels appropriés dont le plus répandu est Rhinoceros (Rhino ou Rhino3D, en abrégé), accompagné de son applicatif Grasshopper. Si l’outil principal étudié dans cet ouvrage est Grasshopper, il est cependant utile de comprendre le fonctionnement de base de Rhino qui permet de visualiser les conceptions élaborées à partir de Grasshopper ou de modéliser les géométries de base qui seront ensuite utilisées par Grasshopper. Nous aborderons ainsi dans ce chapitre l’explication de l’interface de Rhino et les méthodes de création des six types d’objets de base.

Présentation de Rhino

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Interface et logique d’interaction sous Grasshopper

Grasshopper est un logiciel de modélisation paramétrique développé par David Rutten pour le compte de Robert McNeel & Associates. Il s’agit d’un module de programmation graphique associé au logiciel de modélisation Rhinoceros permettant d’ajouter à ce dernier de nouvelles applications dynamiques. La logique de modélisation sous Grasshopper est basée sur l’intégration d’un canevas de modules ayant différentes natures et fonctions que l'on peut interconnecter par des liens où transitent de l’information (géométrique, numérique ou autres) créant ainsi des séquences paramétriques.

Anecdote

Pour l’anecdote, le nom de Grasshopper vient du surnom de l’acteur principal de la série TV américaine Kung Fu diffusée dans les années 1970. Bob McNeel, fondateur de la société Robert McNeel, affirme lors d’une réunion avec des industriels que le fait de donner un nom technique à un logiciel technique n’est pas une bonne idée selon lui. Il prend alors comme exemple le nom du logiciel à l’époque, Explicit History, et mentionne qu’il pourrait être Grasshopper, en référence à la série télévisée, pour signaler qu’il est important d’établir une connexion émotionnelle avec les outils que l’on utilise et que l’on apprécie. À la fin de la réunion, tout le monde était convaincu qu’Explicit History devrait s’appeler Grasshopper. Après une série de tests linguistiques dans plusieurs langues, le nom fut officiellement adopté.

Présentation de Grasshopper

Lancement de Grasshopper

Grasshopper est un plug-in associé à Rhinoceros et ne peut fonctionner sans ce dernier. Depuis la version 6 de Rhinoceros, le lancement de Grasshopper se fait directement via l’interface du modeleur grâce à un bouton. Ce dernier remplace la ligne de commande Grasshopper que les utilisateurs de Rhinoceros devaient saisir auparavant dans la barre des commandes.

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BIM et approche computationnelle

Depuis quelques années, deux approches issues du monde digital ont révolutionné le secteur de l’architecture et de la construction : le BIM (Building Information Model, Modeling ou encore Management) et le design génératif (Design généré à l’aide d’algorithmes). Bien qu’il s’agisse de puissants outils au service des concepteurs et des designers, ils sont incomplets en tant qu’entités distinctes. En effet, la nature paramétrique des logiciels BIM est assez restreinte car elle se limite souvent au seul paramétrage demposants (mur, dalle, toiture…) préexistants dans les logiciels. Par ailleurs, si les outils de design génératif offrent une grande liberté de modélisation, voire de conception, ils sont néanmoins souvent limités au niveau des informations techniques nécessaires à l’exécution des projets. La combinaison des deux approches constitue ainsi la solution idéale.

Objectifs et historique du BIM

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