1-intro.html

<section class="plan center">
	<h5>Introduction to the concept</h5>
	<ul>
		<li class="highlight">Introduction to the concept</li>
		<li>Design process : overview</li>
		<hr>
		<li>Beam model : variational approach</li>
		<li>Beam model : equilibrium approach</li>
		<li>New discrete beam element</li>
		<hr>
		<li>Implementation & test case</li>
	</ul>
	<aside class="notes">
		Je me propose maintenant de présenter le concept de gridshell élastique et de souligner les aspects théoriques et techniques qui sont en jeu.
	</aside>
</section>

<!-- 
=============================================================================================== 
	APPLICATIONS
=============================================================================================== 
-->

<section class="black center" data-background-video="./img/mov/creteil.mp4" data-background-size="contain" data-background-video-muted >
	<h7 class="">Creteil 2013</h7>
	<aside class="notes">
	Premier projet, la cathédral éphémère de Créteil, réalisée en 2013 pour T/E/S/S.
	<hr>
	On voit ici la préfabrication de la structure faite en tubes pultrudés à base de fibre de verre ...
	<hr>
	Ainsi que l'assemblage de la grille au sol sur une surface d'environ 700m2.
	<hr>
	On devinne la grande légerté et la grande souplesse de cet objet qui pèse moins de 3 kilogrames au m2.
	<hr>
	L'ouvrage est soulevé pour être progressivement mis en forme. Au vu de la déformation générée, on imagine sans difficulté qu'on ne peut se contenter de mener de simple calculs linéaires pour dimensionner ces structures.
	<hr>
	La grille est ensuite ancrée au sol et l'on obtient l'état de forme définitif.
	<hr>
	Elle est finalement triangulée puis couverte d'une toile pour assurer le clos couvert du bâtiment.
	</aside>
</section>
<section class="black center" data-background-video="./img/mov/booby.mp4" data-background-size="contain" data-background-video-muted >
	<h7 class="">Hybrid Skin 2015</h7>
	<aside class="notes">
		Second projet, un prototype d'enveloppe structurelle hybride, réalisé en deuxième année de thèse. Il est visible sur le campus. Il couvre environ 10m2 pour une portée de 3m. 
		<hr>
		Ici on a tenté de répondre de manière combinée à la question du contreventement et de la couverture des gridshells élastiques. 
		<hr>
		Le gridshell est utilisé comme coffrage courbe pour une peau mince en béton fibré d'1.5cm d'épaisseur coulée en place. 
		<hr>
		Un béton fibré a été spécialement formulé pour obtenir les bonnes propriétés réhologiques.
		<hr>
		Cette peau offre une enveloppe plus préenne qu'une simple toile PVC comme à créteil. Par ailleurs, c'est elle qui assure le contreventement du gridshell et on espère ansi réduire l'étape fastidieuse de la triangulation.
	<ul>
	</aside>
</section>
<section class="center" data-background-image="./img/montpellier_1.jpg" data-background-size="cover" data-state="autohide">
	<h7 class="">Montpellier 2016</h7>
	<aside class="notes">
		Troisième projet, le gridshell de Montpellier est le second d'une série de 2 gridshells en bois réalisés en juin 2016, et d'environ 50m2 chacun.
		<hr>
		Le bois est utilisé pour des raisons architecturales mais la perte de performance mécanique est significative comparé au matériau composite, et le système constructif s'en trouve sensiblement modifié.
		<!-- <hr>
		La structure est réalisée sur le principe du gridshell double nape, plus complexe à mettre en oeuvre, bien que la portée soit réduite à seulement quelques mètres. -->
	</aside>
</section>
<section class="center" data-background-image="./img/montpellier_2.jpg" data-background-size="cover" data-state="autohide">
	<h7 class="" style="display:none">Montpellier 2016</h7>
	<aside class="notes">
		Les sections employées sont rectangulaires ce qui a pour conséquence de développer des contraintes de torsion non négligeables dans les poutres. Cela rend le calcul de recherche de forme plus complexe et demande des modèles qui ne sont pas purement flexionnels, ce qui est l'objet principal de cette thèse.		
		<hr>
		Enfin, on voit qu'on a proposé un nouveau système de contreventement par cable. Ce système a été mis en place directement sur la grille au sol puis embarqué au cours de la mise en forme. 
		<hr>
		Il permet de simplifier l'étape de contreventement, couteuse en temps et délicate du fait du travail en hauteur.
	</aside>
</section>
<!-- 
=============================================================================================== 
	CONCEPT
=============================================================================================== 
-->
<section class="plan center">
	<strong>Material + Typology + Process</strong>
	<aside class="notes">
		A l'issue de ces quelques exemples, on abordera le concept de gridshell élastique comme la combinaison indissociable :
		<ul>
			<li>d'un matériau flexible</li>
			<li>d'une typologie structurelle (le gridshell)</li>
			<li>et d'un processus de construction (la mise en forme)</li>
		</ul>
		<!-- <hr>
		Le terme Grid-Shell fera référence à la typologie structurelle
		Tandis que le terme élastique fera référence aussi bien à la flexitié du matériau employé qu'au procédé de mise en forme qiu en tire parti. -->
		<hr>
		Revenons de manière plus précise sur cette définition.
	</aside>
</section>

<section class="center" data-background-image="./img/creteil_1.jpg" data-background-size="cover" data-state="autohide">
	<h7 class="">Grid-Shell</h7>
	<aside class="notes">
	Le terme gridshell vient de la contraction de grid et shell. Ces structures sont des résilles de poutres qui se comportent mécaniquement comme des coques.
	<hr>
	Les coques peuvent franchir de grandes portées avec un minimum de matière car elles transmettent les efforts de manière membranaire.
	<hr>
	Ici l'élancement de la structure est proche du centième, ce qui est considérable.
	<!-- Pour de ouvrages classiques du génie civil, on porte plutôt à L/20 ou L/30. L/40 pour les paserelles piétonnes les plus élancées.
	<hr>
	On lit très bien cette légerté sur la photo. -->
	</aside>
</section>
<section class="center" data-background-image="./img/creteil_2.jpg" data-background-size="cover" data-state="autohide">
	<h7 class="">Assembly</h7>
	<aside class="notes">
	La structure n'est pas construite à partir d'élément courbes, qui seraient alors nécéssairement tous différents, mais à partir d'une grille plane et très standardisée.
	<hr>
	Cette grille régulière est réalisée en assemblant des poutres rectilignes avec un unique type de connexion.
	</aside>
</section>
<section class="center" data-background-image="./img/creteil_2b.jpg" data-background-size="cover" data-state="autohide">
	<h7 class="">Swivel Coupler</h7>
	<aside class="notes">
	Element clef du système, la connexion assure la libre rotation des tubes les uns par rapport aux autres selon son axe, tout en maintenant l'equidistance entre les noeuds.
	<hr>
	La grille n'a donc pas de raideur en cisaillement et c'est ce qui lui donne sa capacité à se déformer spatialement sans faire de pli (Feuille de Papier).
	<hr>
	On voit sur cette image que la cinématique de la connexion est loin d'être aussi simple que celle d'un joint sphérique. 
	<!-- En réalité il y trois axes de rotation et une excentricité qui peut générer des moments parasites. -->
	<hr>
	Pour décrire finement une telle connexion il faut un modèle qui soit riche.
	<!-- <hr>
	On cherche à prévenir le glissement des coliers le long des tubes, d'où l'ajout de cette couche d'interface en EPDM.
	En même temps on voudrait libérer la rotation des colliers autour des tubes pour éviter de mettre de la torsion dans les profiles qui sont faibles vis à vis de cette solicitation. -->
	<!-- <hr>
	Pour modéliser finement une telle connexion, il faut un modèle qui puisse prendre en compte la flexion et la torsion des poutres ainsi que le transfert d'efforts relativement localisés (auusi bien forces que moments). -->
	</aside>
</section>
<section class="center" data-background-image="./img/creteil_2c.jpg" data-background-size="cover" data-state="autohide">
	<h7 class="">Sleeve</h7>
	<aside class="notes">
	Autre détail sensible du système constructif, le manchon permet de reconstituer des poutres de très grande longueur.
	<hr>
	<!-- Bien que ce type de tube puisse être produit en continu par le procédé de la pultrusion, il ne peut pas être acheminé dans des longueurs supérieures à 12m pour des raisons évidentes de transportabilité.
	<hr>
	L'enjeu est de pouvoir transférer des efforts et d'assurer la continuité de la courbure. On passe du composite à l'acier par un assemblage collé-goupillé. La tige centrale est calculée comme un fusible pour écarter tout risque d'endommagement des tubes composites, difficiles à réparer ou à changer.
	<hr> -->
	C'est un développement important réalisé sur le projet de créteil et qu'on retrouve sur le détail d'ancrage.
	</aside>
</section>
<section class="center" data-background-image="./img/creteil_3.jpg" data-background-size="cover" data-state="autohide">
	<h7 class="">Elastic-Bending</h7>
	<aside class="notes">
	Puis vient l'étape spéctaculaire dans laquelle la grille est mise en forme à l'aide de moyens de levage adaptés.
	<hr>
	<!-- , ici deux grues mobiles de 35t utilisées de manière synchrone. -->
	<!-- <hr>
	La grille est prise par des élingues en 2 fois 6 points pour éviter une concentration excessive des efforts qui provoqueraient une rupture des tubes.
	<hr> -->
	On comprend mieux sur cette image le principe de déformation de la grille par mise en parallélogramme des mailles carées, grâce au dégré de liberté en rotation du noeud.
	</aside>
</section>
<section class="center" data-background-image="./img/creteil_3b.jpg" data-background-size="cover" data-state="autohide">
	<aside class="notes">
	Plus le calcul de forme est maîtrisé et plus il est possible d'aller loin dans l'étude de la mise en forme. Par un plan de levage bien choisi, on peut d'emblé donner à la grille, une forme la plus proche possible de la forme finale.
	<hr>
	On comprend aussi la nécessité de pouvoir simuler les étapes transitoires. Soulever une grille de cette taille ne s'improvise pas et les risques de casse sont élevés.
	<hr>
	On constate que le niveau de déformation de la structure est très important, et que donc les calculs seront à traiter en non linéaire, ce qui là encore est un point essentiel de cette thèse.
	</aside>
</section>
<section class="center" data-background-image="./img/creteil_4.jpg" data-background-size="cover" data-state="autohide">
	<h7 class="">Anchoring</h7>
	<aside class="notes">
	Une fois la grille positionnée au dessus de ses appuis, les tubes sont fixés un à un aux ancrages scellés dans la dalle.
	<hr>
	L'hyperstaticité de la structure rend cette étape compliquée et difficile à prévoir. Celà nécessiterait un grand nombre de calculs pour définir en amont la séquence de montage et l'ordre optimal dans lequel fixer les tubes.
	</aside>
</section>
<section class="center" data-background-image="./img/creteil_4b.jpg" data-background-size="cover" data-state="autohide">
	<aside class="notes">
	On retrouve au niveau de l'ancrage une complexité équivalente à celle de la connexion en partie courante.
	<!-- Au niveau des appuis les efforts se concentrent et il faut pouvoir transférer toutes les charges aux fondations.
	On retrouve dans le détail d'appuis le dispositif de transfert composite-acier utilisé pour le manchon.
	<hr>
	La cinématique de l'ancrage doit pouvoir accomoder toutes les directions de l'espace en restant le plus proche possible de la rotule.
	<hr>
	Ici, 3 axes de rotation combinés permettent d'orienter le détail dans toutes les directions de l'espace et également d'assurer une certaine reprise de jeu par des réglages. -->
	</aside>
</section>
<section class="center" data-background-image="./img/creteil_5b.jpg" data-background-size="cover" data-state="autohide">
	<h7 class="">Bracing > Shell</h7>
	<aside class="notes">
	La grille primaire est ensuite contreventée, ici par l'ajout d'une troisième direction de tubes. Moins spectaculaire que l'étape précédente, c'est pourtant à ce moment précis que l'on donne à la structure sa pleine performance mécanique.
	<hr>
	On a profité jusqu'ici du degré de liberté en cisaillement de la grille pour la déformer spatialement.
	<br>
	En bloquant ce degré de liberté on active le comportement membranaire de la structure et elle se comporte alors comme une coque.
	<!-- 
	Le différentiel de raideur est de l'ordre de 15.
	Et on a obtenu une structure courbe qui fonctionne plutôt comme un réseau d'arches précontraintes en flexion.
	<hr> -->
	<!-- En bloquant ce degré de liberté on active le comportement membranaire de la structure et elle se comporte alors comme une coque. Le différentiel de raideur calculé est de l'ordre de 15. -->
	<hr>
	L'optimisation de cette étape fastidieuse reste toujours ouverte et j'ai montré en introduction de ma présentation deux pistes que j'ai eu l'occasion d'explorer : le système à cable et la peau en béton.
	<!-- <hr>
	Cependant, cette étape requière un travail minutieux et délicat car effectué en hauteur. Il contraste avec l'efficacité des autres étapes et pénalise le coût global de l'ouvrage comme l'a montré le bilan économique dréssé dans ma thèse.
	<hr>
	L'optimisation de cette étape reste toujours ouverte et j'ai montré en introduction de ma présentation deux pistes que j'ai eu l'occasion d'explorer : le système à cable et la peau en béton. -->
	</aside>
</section>
<section class="center" data-background-image="./img/creteil_6.jpg" data-background-size="cover" data-state="autohide">
	<h7 class="">Roofing</h7>
	<aside class="notes">
	Pour finir la structure est couverte, ici par une toile en PVC précontraint.
	<hr>
	La toile est façonnée sur mesure à partir de la géométrie calculé. Il n'y a pas de prise d'information sur la structure réelle.
	<hr>
	En principe, c'est l'étape de vérité. Si la toile fait des plis, c'est que la forme obtenue ne correspond pas précisément à la forme calculée. On ne peut pas tricher.
	<!-- <hr> 
	Cette toile n'est finalement rien d'autre qu'un grand vêtement, patroné sur mesure, avec lequel on vient habiller le gridshell.
	<hr>
	La toile est façonée sur la base d'une surface 3D NURBS reconstruite à partir du resultat du calcul de recherche de forme. Il n'y a pas de prise d'information sur la structure réèlle.
	<hr>
	En principe, c'est l'étape de vérité quant à la précision des études. Si la toile fait des plis, c'est que la forme obtenue ne correspond pas précisément à la forme calculée. On ne peut pas tricher. -->
	</aside>
</section>

<!-- 
=============================================================================================== 
	PROS AND CONS 
=============================================================================================== 
-->
<section class="plan center">
	<strong>Summary</strong>
	<aside class="notes">
		Résumons les avantages et les complexités de ces structures.
	</aside>
</section>

<section class="center positive">
	<h5>Key Benefits</h5>
	<p>Material flexibility for <mark>structural rigidity</mark></p>
	<p><mark>Curved shape</mark> from flat and regular grid</p>
	<aside class="notes">
	Premièrement on titre partie de la souplesse du matériau pour générer de la forme, c'est à dire de la courbure, afin de développer de la raideur géométrique.
	<hr>
	Deuxièmement on accède à une manière efficace sur le plan constructif de créer une enveloppe courbe, à partir d'une résille complètement standardisée et initialement plane.
	<hr>
	On s'épargne ainsi la fabrication d'objets courbes, de moules, de coffrages, de dispositifs d'étaiement, qui sont en général complexes et couteux à réaliser et utilisés seulement de manière temporaire.
	</aside>
</section>
<section class="center" data-background-image="./img/pekin.jpg" data-background-size="cover">
	<!-- <h5 style="color:white">Application</h5> -->
	<h7 class="">Beijing Opera 2007</h7>
	<aside class="notes">
	Les gridshells ont semble-t-il un certain potentiel pour l'architecture contemporaine,  pour laquelle l'expression formelle est une composante prédominante. 
	<hr>
	Le gridshell élastique serait tout à fait adapté pour matérialiser une forme comme celle-là.
	</aside>
</section>
<section class="center negative">
	<h5>Key Complexities</h5>
	<p>Form <> Grid <> Structure</p>
	<p><mark>Nonlinear</mark> Formfinding</p>
	<p>Detailing & Envelope</p>
	<aside class="notes">
	On a vu cependant que cette efficacité n'est possible qu'au prix d'une vraie complexité ...
	<hr>
	Celle-ci se manifeste principalement dans l'interaction forme-résille-structure qui demande de maitriser des calculs non linéaires complexes, pour pouvoir prédire la forme d'équilibre de l'ouvrage.
	<hr>
	Et que par ailleurs se posent un certain nombre de questions technologiques délicates liées aux détails du système constructif (connexions, ancrages, manchons) et à la matérialité de l'enveloppe.
	</aside>
</section>

<!-- 
=============================================================================================== 
	HISTORY
=============================================================================================== 
-->
<!-- <section class="plan center">
	<strong>History</strong>
	<aside class="notes">
		
	</aside>
</section> -->
<section class="center" data-background-image="./img/mannheim_1.jpg" data-background-size="cover" data-state="autohide" data-autoslide="">
	<h7 class="">Frei Otto > Mannheim 1975</h7>
	<aside class="notes">
	Enfin, je ne pourrais pas terminer de bonne fois cette partie introductive sans mentionner Frei Otto, qui a inventé et étudié ces structures dans les années 60, et à qui on doit la multihalle de Mannheim : 
	<hr>
	un gridshell double nape en bois d'environ 8000m2 construit en 1975.
	</aside>
</section>

<section class="center" data-background-image="./img/hanging.jpg" data-background-size="cover" data-state="autohide">
	<h7 class="">Hanging Net</h7>
	<aside class="notes">
	En son temps, Frei otto avait développé des outils de recherche de forme pour concevoir ces structures.
	<hr>
	On voit ici une maquette d'étude du projet et le principe du filet inverse.
	<hr>
	La question des outils se présentait déjà comme un élément central de la réflexion de Frei Otto. 
	<br>Plus que jamais, cette question reste d'actualité, et j'ai tenté de la revisiter au cours de ma thèse en utilisant les possibilités offertes par les outils numériques.
	<!-- En son temps, Frei Otto avait développé au fil de ses recherches un processus de conception complet basé sur la manipulation de maquettes physiques et la prise de mesure par photogrammétrie.
	<hr>
	Très à la pointe dans les années 60 ces techniques sont aujourd'hui tombées en désuétudes et restent limitées au regard des possibilitées apportées par les outils numériques modernes, tant sur le plan de la géométrie que sur celui de la mécanique.
	<hr>
	Par ailleurs la méthode de Frei Otto était basée sur la recherche de forme à partir d'un fillet pesant, ce qui contraignait notablement l'espace de design accessible en terme de liberté formelle et qui par ailleurs ne permettait pas de prendre en compte la vrai raideur en flexion de la grille à construire.
	</aside> -->
</section>


<!-- <section class="">
	<h5>Legacy</h5>
		<ul>
			<li>concept : material flexibility for structural rigidity (x2)</li>
			<li>formfinding : physical models + photogrammetry</li>
			<li>detailing : joint, bracing, membrane covering</li>
			<li>computation : first numerical models</li>
		</ul>
</section> -->

<!-- <section data-state="">
	<object id="container" width="80%" type="image/svg+xml" data="img/projects.svg"></object>
</section> -->
<!-- <section class="center" data-background-image="./img/hannover_1.jpg" data-background-size="cover" data-state="autohide">
	<h7 class="">Hannover 2000</h7>
</section>
<section class="center" data-background-image="./img/downland_1.jpg" data-background-size="cover" data-state="autohide">
	<h7 class="">Downland 2002</h7>
</section>
<section class="center" data-background-image="./img/solidays_1.jpg" data-background-size="cover" data-state="autohide">
	<h7 class="">Solidays 2011</h7>
</section> -->
<!-- <section class="center" data-background-image="./img/creteil_5.jpg" data-background-size="cover" data-state="autohide">
	<h7 class="">Créteil 2013</h7>
</section>
<section class="center" data-background-image="./img/montpellier_1.jpg" data-background-size="cover" data-state="autohide">
	<h7 class="">Montpellier 2016</h7>
</section> -->