Prospective créative énergie habitat territoires. Rapport de synthèse

Pour répondre aux enjeux de la transition énergétique, des chercheurs en Sciences Humaines et Sociales, en Sciences pour l’Ingénieur et en Architecture ont collaboré depuis 2013 dans le cadre de l'atelier «Prospective Créative Énergie Habitat Territoires» soutenu par l’ARC Energie de la Région Rhône-Alpes. Ils ont identifié les questionnements sociétaux et professionnels qui nécessitent des approches interdisciplinaires. Des projets de recherche ont été esquissés. Présentés à une cinquantaine d'acteurs de la R&D et de l'innovation urbaine, ils ont fait l'objet de fiches thématiques commentées par des grands témoins :- Coordination des systèmes énergétiques dans les espaces urbanisés- Nouveaux services pour le secteur du bâtiment- Résilience des bâtiments, des réseaux et du territoire- Conception collaborative centrée utilisateur- Généralisation des innovation

Prospective créative énergie habitat territoires. Rapport de synthèse

Pour répondre aux enjeux de la transition énergétique, des chercheurs en Sciences Humaines et Sociales, en Sciences pour l’Ingénieur et en Architecture ont collaboré depuis 2013 dans le cadre de l'atelier «Prospective Créative Énergie Habitat Territoires» soutenu par l’ARC Energie de la Région Rhône-Alpes. Ils ont identifié les questionnements sociétaux et professionnels qui nécessitent des approches interdisciplinaires. Des projets de recherche ont été esquissés. Présentés à une cinquantaine d'acteurs de la R&D et de l'innovation urbaine, ils ont fait l'objet de fiches thématiques commentées par des grands témoins :- Coordination des systèmes énergétiques dans les espaces urbanisés- Nouveaux services pour le secteur du bâtiment- Résilience des bâtiments, des réseaux et du territoire- Conception collaborative centrée utilisateur- Généralisation des innovation

Morphological and mechanical investigation of interconnected elastic gridshells

International audienceThis paper describes the structural reinforcement of elastic gridshells by interconnecting several gridshells together. Reference for the present investigation is taken from the composite (GFRP) gridshell structure built for the Forum of the Solidays music festival in Paris in 2011. The principle of interconnection is illustrated with various structures which are generated using numerical toolbox developed by the laboratory for the automatic meshing of free-forms structures on Rhino. Then the effect of the interconnection on the structural behaviour is briefly discussed based on elementary loading cases. Finally, the feasibility of the concept as well as its architectural and morphological potential is show by the construction of a double gridshell prototype. The authors conclude on the possible future developments of such morphologies which could give interesting and unexpected architectures

Optimisation structurelle des gridshells

National audienceSee http://hal.archives-ouvertes.fr/docs/00/59/29/58/ANNEX/r_Z5N5TCL9.pd

Optimization of gridshell bar orientation using a simplified genetic approach

Gridshells are defined as structures that have the shape and rigidity of a double curvature shell but consist of a grid instead of a continuous surface. This study concerns those obtained by elastic deformation of an initially flat two-way grid. This paper presents a novel approach to generate gridshells on an imposed shape under imposed boundary conditions. A numerical tool based on a geometrical method, the compass method, is developed. It is coupled with genetic algorithms to optimize the orientation of gridshell bars in order to minimize the stresses and therefore to avoid bar breakage during the construction phase. Examples of application are shown

Mapping two-way continuous elastic grid on an imposed surface: Application to grid shells

p. 989-998This paper presents a method to generate a grid shell on an imposed shape and imposed boundary conditions. The proposed method is done by mapping a two-way continuous elastic grid on an imposed surface using an explicit dynamic finite element method. An initially flat two-way grid, with free boundary conditions, is set up over a formwork like surface that has the desired shape. Then, the grid is dropped on the fixed surface. Moreover, different strategies of formfinding are presented and a comparison with other methods is done. Finally, many examples are shown to illustrate the proposed method.Bouhaya, L.; Baverel, O.; Caron, J. (2010). Mapping two-way continuous elastic grid on an imposed surface: Application to grid shells. Editorial Universitat Politècnica de València. http://hdl.handle.net/10251/696

Möbius Geometry and Cyclidic Nets: A Framework for Complex Shape Generation

International audienceFree-form architecture challenges architects, engineers and builders. The geometrical rationalization of complex structures requires sophisticated tools. To this day, two frameworks are commonly used: NURBS modeling and mesh-based approaches. The authors propose an alternative modeling framework called generalized cyclidic nets that automatically yields optimal geometrical properties for the façade and the structure. This framework uses a base circular mesh and Dupin cyclides, which are natural objects of the geometry of circles in space, also known as Möbius geometry. This paper illustrates how new shapes can be generated from generalized cyclidic nets. Finally, it is demonstrated that this framework gives a simple method to generate curved-creases on free-forms. These findings open new perspectives for structural design of complex shells

L'intégration des données énergétiques dans la conception architecturale située

Ce travail est une réflexion prospective sur la densification verticale de la ville par la tour d'habitation. Trois échelles sont considérées : le bâtiment seul (objet), la composition de sa façade et son insertion urbaine (bâtiment situé). Le parti pris est de n'examiner que le seul critère énergétique. Sont réalisées trois séries d'études morpho-énergétiques : 1 - une étude sur l'influence énergétique de la morphologie d'un bâtiment objet : l'objectif est de développer un outil d'évaluation simplifiée de la performance énergétique totale des bâtiments résidentiels. 2 - une extension du précédent modèle en insérant le bâtiment dans un morceau de ville : l'objectif est d'identifier l'influence des configurations urbaines sur leur performances énergétiques, à l'aide d'un outil d'optimisation par algorithmes génétiques. 3 - l'étude d'une nouvelle démarche de conception et de rénovation des bâtiments à travers le concept Core-Skin-Shell : l'objectif est d'évaluer l'intérêt énergétique d'une décomposition fonctionnelle du bâtiment.This thesis analyses the energy performance of dense cities and residential towers. It focuses on the energy performance of the built environment at three different scales the building, the façade and the city area. The details of the three morpho-energetic studies are as follows : 1 - the first one analyses the link between buildings' dimensions and their energy performance: it focuses on a simple calculation method to quickly approximate the whole energy balance of residential buildings. 2 - the second study analyses the morphology of energy and density reasoned city areas: the ultimate goal is to develop a tool helping to find the optimal form(s) of a low energy and dense city area. It is based on a genetic algorithm tool. 3 - the last one analyses the energy impact of a new design methodology for construction and refurbishment: the Core-Skin-Shell concept.SAVOIE-SCD - Bib.électronique (730659901) / SudocGRENOBLE1/INP-Bib.électronique (384210012) / SudocGRENOBLE2/3-Bib.électronique (384219901) / SudocSudocFranceF

Des constructions innovantes en matériaux composites : Premiers prototypes de Grid Shells = Grid Shells in composite materials

National audienceLes grid shells sont des structures grille ayant la forme et la rigidité d'une coque à double courbure. Les composites sont des candidats idéaux pour ces systèmes. On s'intéresse dans notre étude à la recherche de forme de ces structures. Pour ce faire, un algorithme de relaxation dynamique a été implémenté sous Scilab™. Cela a permis la conception et la construction de premiers grid shells en matériaux composites. Une deuxième approche a été développée dans un logiciel d'éléments finis. Elle permet de générer une grille sur une surface à forme et contour imposés. Ceci est fait en maillant une grille bidirectionnelle élastique continue sur une surface imposée en utilisant une méthode d'éléments finis explicite. De nombreux exemples sont présentés pour illustrer la méthode

Construction of gridshells composed of elastically bended elements and covered by a streched three-dimensional membrane

International audienceThis document deals with the gridshells built by the Navier laboratory in the last ten years. The numerical conception is developed, from the draft made by architects up to the final structure. To design a gridshell several numerical tasks have to be performed. The geometry of the gridshell is first considered. Then, an iterative step mixing geometry and mechanical considerations is important. In particular, it is explained how the naturally straight beams are bended to form the final shape. This active bending provides many interests like high stiffness for a light weight structure. After the numerical design of the grid, the geometry of the membrane is drawn from the numerical final geometry of the gridshell. The improvements of gridshells, including safety considerations as well as practical considerations are then developed, trough the four gridshells recently built