ARTS - De la modélisation à la construction, le dessin d’architecture à l’ère numérique

Louis Destombes - École d’architecture — Faculté de l’aménagement

ARTS – De la modélisation à la construction, le dessin d’architecture à l’ère numérique

Photo : Détail d’un pilier de Metropol Parasol (Séville, Espagne) par Gzzz, sous licence CC BY-SA 3.0

Les modèles numériques constituent des dispositifs de plus en plus efficaces pour planifier et contrôler la construction des édifices. L’utilisation massive de ces outils dans les bureaux d’architecture demande de se réinterroger sur la manière dont la construction interfère dans l’élaboration du projet d’architecture. L’outil numérique contribue-t-il à rapprocher l’architecture de la construction ou au contraire, renforce-t-il la tendance postmoderne à disjoindre ces deux domaines?

Malgré le fait que les technologies numériques constituent en théorie des outils extrêmement efficaces pour décrire les dispositifs constructifs, l’ensemble des réalisations contemporaines montre que dans la pratique, leur utilisation tend à éloigner la conception architecturale des réalités propres à la construction. Cet article propose de documenter la relation entre architecture et construction à l’ère numérique en étudiant l’impact des outils numériques sur le rôle joué par la construction dans le processus de création d’une œuvre architecturale.

L’expérimentation numérique et le passage à la construction

Entre le milieu des années 1980 et le début des années 2000, les technologies numériques se sont progressivement imposées comme un support incontournable pour le travail de conception architecturale. Issus des domaines de l’ingénierie et du design industriel, les logiciels de dessin ont engendré une importante réorganisation méthodologique du processus d’élaboration du projet[1]. Parce qu’ils permettent de manipuler de grandes quantités d’information, ces outils s’avèrent particulièrement efficaces pour gérer la complexité de l’élaboration des détails techniques au cours des dernières phases de la conception.

L’informatisation de la conception architecturale s’accompagne pourtant d’un désintéressement des concepteurs pour la construction, au profit d’expérimentations portant sur les formes, les effets de surfaces et l’ornementation[2]. Les caractéristiques formelles de certains projets renvoient directement à des fonctionnalités géométriques offertes par les logiciels de modélisation, telles que la déformation tridimensionnelle d’une surface[3] ou les opérations de soustraction entre des solides[4]. Le projet Metropol Parasol, conçu en 2004 par Jurgen Mayer H. pour la ville de Séville, constitue un cas emblématique de cette tendance. L’immense structure donne l’impression d’être un modèle numérique qui aurait été matérialisé sans effort et déposé au milieu de la place publique qui l’accueille.

Dans la mesure où ces formes ne correspondent à aucun savoir-faire constructif existant, leur réalisation représente généralement un immense défi technique. La réalisation du Metropol Parasol a ainsi coûté trois fois le budget alloué et le chantier s’est étalé de 2005 à 2011, au lieu des deux ans initialement prévus. En élargissant considérablement le champ des formes que les architectes sont capables de manipuler, les logiciels de modélisation ont perturbé l’effet d’autorégulation entre ce que les architectes savent dessiner et ce que les entreprises savent construire[5].

On ne peut aborder la situation paradoxale de la construction dans les pratiques architecturales contemporaines sans situer d’abord la relation entre conception architecturale et construction dans une perspective historique. Afin de documenter l’impact de l’informatisation du dessin d’architecture sur l’anticipation de la construction par le projet, il est nécessaire de comprendre comment les techniques traditionnelles de la figuration architecturale ont permis d’organiser ce processus.

Face à la formidable capacité de description des modèles numériques, les techniques traditionnelles de dessin semblent devenir des outils obsolètes pour prévoir la construction d’un édifice. Cette étude vise à montrer que la culture de la figuration architecturale recèle des procédures particulièrement puissantes pour signifier les qualités subjectives et symboliques des objets construits, en lien avec la manière dont nous percevons notre environnement bâti. Si la généralisation des outils numériques de conception a amorcé une transformation radicale des procédures permettant d’anticiper la construction par le dessin d’architecture, on peut poser l’hypothèse, comme le fait Daniel Estevez, que ces procédures constituent en retour « un défi que la tradition lance à la technique moderne ».

Dessiner n’est pas construire; l’invention du projet

Jusqu’au XVe siècle, le plan était le seul document jugé indispensable pour faire construire un édifice. Il n’existait pas de documents qui prévoyaient l’apparence des bâtiments a priori de leur construction. Les techniques constructives, les dimensions et le style étaient définis par un ensemble de conventions partagées qui permettaient aux maîtres bâtisseurs d’élaborer « l’image » du bâtiment directement sur le chantier[6].

La séparation entre le moment de la conception et le moment de la réalisation d’un bâtiment apparaît à la Renaissance. Le développement des techniques de représentation rend possible de déterminer l’apparence d’un bâtiment avant le début de sa construction. Le dessin d’architecture institue dès lors une aire de jeu où les qualités architecturales d’un bâtiment peuvent être élaborées et mûries sans que celui-ci soit nécessairement réalisé.

Cette invention du projet − pro-jeter signifie littéralement « jeter en avant » − permet à la discipline architecturale d’acquérir progressivement une autonomie vis-à-vis du domaine de la construction. Au cours des XVIe et XVIIe siècles, les architectes ont élaboré un ensemble de théories et de doctrines qui servent de cadre pour aborder le problème de la conception des formes architecturales par le dessin. Les notions telles que la proportion et le style, qui trouvaient jusqu’alors leur justification dans les conventions constructives, sont dorénavant justifiées à l’aide de tracés géométriques[7]. Le dessin devient alors un support privilégié pour l’imagination de nouvelles formes architecturales. Il acquiert une fonction spéculative en plus de sa fonction de représentation.

La définition de l’architecture comme « art de bâtir », formulée durant l’Antiquité et reprise dans la plupart des traités d’architecture de la Renaissance[8], acquiert alors une signification paradoxale. Contrairement aux maîtres bâtisseurs du Moyen Âge, les architectes ne produisent plus des bâtiments, ils produisent des projets, c’est-à-dire les dessins qui servent à faire construire ces bâtiments. Afin que ces dessins puissent être utilisés pour construire, les éléments représentés doivent pouvoir être mesurés et interprétés sans ambiguïté pour être correctement retranscrits sur le chantier. Le dessin d’architecture assure donc également une fonction instrumentale, en tant qu’outil de prescription pour la construction.

Le XVIIIe siècle voit l’effondrement des corporations d’artisans et la disparition des conventions constructives. Parallèlement à ce phénomène, l’apparition de la figure de l’ingénieur dote les concepteurs de nouveaux outils de prescription qui accentuent le caractère instrumental de la représentation[9]. Le devis descriptif prévoit l’ensemble des opérations à effectuer pour réaliser un projet dans le but d’en anticiper le coût de construction. La géométrie descriptive, issue du savoir-faire lié à la découpe des pierres, permet de représenter n’importe quelle forme de manière à la rendre mesurable[10]. Ces inventions contribuent à renforcer le pouvoir normatif des concepteurs, mais instaurent une division entre architectes et ingénieurs. Les premiers se contentent de concevoir l’apparence extérieure et l’ornementation, laissant le soin de la construction aux seconds.

Bien que les centres d’intérêt des architectes aient évolué depuis la notion de style au XIXe siècle à la notion d’espace durant le modernisme et à celle de signification durant le postmodernisme, la relation du projet d’architecture à la construction n’a pas radicalement changé au cours de ces périodes. Elle reste une relation distante, où l’anticipation de la construction est principalement établie à travers un usage instrumental du dessin.

La notion de tectonique, issue de la théorie esthétique allemande du milieu du XIXe siècle, constitue une tentative d’associer l’anticipation de la construction à la fonction spéculative du dessin d’architecture. La dimension tectonique d’un édifice correspond à la manière dont l’organisation des éléments constructifs exprime la structure de l’édifice et participe à l’expression symbolique de l’œuvre architecturale. À la fin du XXe siècle, Kenneth Frampton définit la tectonique en tant que « poétique de la construction[11] ». Il emploie le terme d’a‑tectonique pour parler des bâtiments qui ne montrent pas comment ils sont construits, faisant de la tectonique un cheval de bataille contre la tendance postmoderne à disjoindre signification architecturale et édification.

L’instrumentalisation du dessin d’architecture et la crise de la tectonique

Les fonctions spéculatives et instrumentales de la représentation architecturale correspondent à deux types d’anticipation de la réalité construite du projet. Le premier renvoie à la manière dont le futur bâtiment sera perçu par ses utilisateurs. Les éléments constructifs sont alors pensés en fonction de qualités subjectives et symboliques liées à cette perception, telle que leur capacité à générer des espaces tantôt enveloppants tantôt ouverts, ou encore une impression de flottement ou d’ancrage au sol. Le second correspond à une description objective de ces éléments constructifs, basée sur une définition géométrique mesurable, et leurs caractéristiques physiques telles que la masse, la résistance, l’élasticité…

Les qualités subjectives et symboliques de l’espace architectural sont des dimensions incommensurables, qui ne peuvent pas être traduites à l’aide de données géométriques objectives. L’impression de légèreté ou de pesanteur donnée par un édifice ne coïncide pas forcément avec sa masse réelle. Le travail de dessin réalisé à l’aide d’outils numériques se limite à la manipulation de données qui sont quantifiables par le calcul et la géométrie : « [Les logiciels] imposent d’échanger la “géométrie” particulière, certainement mal définie de l’espace architectural en train de se constituer, contre la géométrie quantitative, analytique, cartésienne, instrumentale, assez facile à implanter sur des ordinateurs[12] ». La fonction spéculative du dessin d’architecture exercée à travers les outils numériques se trouve ainsi concentrée sur les dimensions formelles de l’objet architectural qui peuvent quant à elles être définies à l’aide de la géométrie. La difficulté d’anticiper les caractéristiques physiques subjectives de la forme architecturale à l’aide de la modélisation numérique amène certains théoriciens à parler d’une « crise de la tectonique » dans la production architecturale contemporaine[13]. De la même manière, la pesanteur peut être présentée comme un « bogue tectonique[14] ». Cette expression souligne le fait que notre perception de l’espace, orientée verticalement par notre propre pesanteur, diffère de l’espace abstrait et homogène imposé par la modélisation numérique.

Le dessin d’architecture comme dispositif de traduction

Dans la culture traditionnelle de la représentation architecturale, les fonctions spéculatives et instrumentales de l’anticipation constructive correspondent à différentes techniques de dessin qui ont chacune une capacité limitée à référer à la réalité[15]. Robin Evans montre que ces dessins ne constituent jamais une représentation neutre et objective de l’objet architectural qui est projeté, mais répondent à une intentionnalité du concepteur. Un dessin en perspective vise généralement à communiquer la manière dont un espace architectural peut être perçu, mais il ne permet pas de connaître les dispositifs constructifs nécessaires à la réalisation de cet espace. Au contraire, les dessins techniques, tels que les coupes ou les axonométries, ont pour objectif d’informer des dispositifs constructifs qui sont envisagés, mais ne correspondent pas à la perception qu’un individu aurait d’un tel espace.

Au cours du processus d’élaboration du projet, le concepteur alterne entre ces différents types de représentation afin de maintenir une cohérence entre l’élaboration de l’espace architectural et la définition des dispositifs constructifs qui serviront à matérialiser cet espace. L’auteur introduit la notion de traduction constructive pour aborder la transformation du projet au fil de son élaboration : « Le dessin en architecture n’est pas réalisé d’après nature, mais afin d’anticiper une construction. Il ne résulte pas de la réflexion d’une réalité extérieure au dessin, mais produit une réalité destinée à se retrouver hors du dessin[16] ». En linguistique, le sens d’un mot est transformé lorsqu’il passe d’une langue à une autre. Par analogie, la signification donnée à un objet architectural change avec le passage d’un langage graphique à un autre. Ce sont ces traductions successives qui permettent au dessin d’architecture d’assurer un rôle actif dans la tâche de définir une réalité constructive par anticipation.

La compréhension du rôle joué par la traduction constructive sur le plan théorique implique de reconnaître la différence qu’il existe entre les représentations d’un objet et l’objet construit potentiel auquel ces représentations réfèrent. Dans la pratique, les architectes ont plutôt tendance à faire abstraction de cette différence, agissant comme s’ils manipulaient directement l’objet réel. L’auteur qualifie ce phénomène de « fiction capacitante » (enabling fiction[17]) afin de souligner le rôle du dessin en tant que support de l’imagination architecturale.

L’utilisation de modèles numériques tend à substituer une valeur de réalité à cette fiction. Contrairement aux techniques traditionnelles de la représentation, où l’information relative au projet est morcelée entre différents dessins, le modèle numérique est constitué d’une base de données géométrique qui regroupe l’ensemble de ces informations. Les logiciels de modélisation permettent de visualiser l’évolution de cette structure de données géométrique en temps réel, de manière à « garantir à l’utilisateur la correspondance permanente, continue, ininterrompue, entre l’image visualisée et sa structure de données respective[18] ». Le fait que l’objet architectural soit entièrement décrit à travers le modèle numérique empêche le concepteur d’utiliser la modélisation comme support du processus de traduction constructive. Comme le montre Alberto Perez Gomez, les technologies de fabrication à commande numérique contribuent elles aussi à affaiblir ce processus de traduction, en permettant de matérialiser directement la géométrie définie par le modèle en parcours de découpe pour usiner des éléments constructifs : « La conception architecturale assume généralement une correspondance directe entre l’idée représentée et le bâtiment achevé. Le fait que les médias numériques augmentent la possibilité de cette transcription littérale par l’automatisation et la robotique entraîne une réticence à mettre en question ce postulat[19] ».

Revenons au processus de conception du projet Metropol Parasol. La forme organique de la structure, évoquant un groupe de champignons, a d’abord été modelée à l’aide d’un logiciel permettant de déformer une surface quelconque. Cette surface a ensuite été transférée dans un autre logiciel pour élaborer une description géométrique plus rationnelle. La solution structurelle adoptée pour matérialiser cette surface consiste en une nappe tridimensionnelle composée de caissons carrés de 1,5 m de côté et de profondeur variable. Le profil de ces caissons a été déterminé à l’aide du logiciel par l’intersection de la surface géométrique avec deux ensembles de plans verticaux espacés de 1,5 m et perpendiculaires entre eux[20]. Ces opérations de modélisation qui ont permis de concevoir le projet sont parfaitement perceptibles à travers la forme construite. Les caissons sont constitués de 3400 panneaux de bois contrecollé, de dimensions et de formes variables. Ces panneaux ont été réalisés en Allemagne à l’aide d’une machine de découpe à commande numérique[21]. Une telle absence de traduction entre le modèle numérique et la structure construite confère au projet une valeur « a‑tectonique ». Un observateur a l’impression d’être face à un objet qui n’est pas soumis à la gravité et il est généralement incapable d’en interpréter l’échelle réelle.

On peut émettre l’hypothèse qu’il existe un lien entre les difficultés rencontrées lors de la réalisation du projet et son caractère a‑tectonique issu de l’absence de traduction constructive lors de sa conception. L’aménagement intérieur de la librairie Loewy, réalisé par les architectes Jakob et Macfarlane en 2005, présente une forte similarité avec la structure du Metropol Parasol. Les mêmes opérations de modélisation ont permis d’aboutir à des éléments de mobilier et à une mégastructure urbaine, sans aucune considération pour la différence d’échelles entre ces projets. C’est pourtant ce changement d’échelle qui a engendré d’immenses désordres au cours de la réalisation du Metropol Parasol. Le chantier a dû être arrêté près de deux ans avant que les ingénieurs de chez Arup ne parviennent à inventer un système de jonction qui soit capable de reprendre les charges causées par le poids des panneaux : une illustration convaincante de la gravité comme « bogue » tectonique.

 

RÉFÉRENCES

[1] LEGLISE, Michel. « Conception assistée : modélisation et interprétation », dans G. D. P. T. Tidafi (dir.), Modélisation architecturale et outils informatiques entre cultures de la représentation et du savoir-faire, Montréal, Association canadienne-française pour l’avancement des sciences, 2000, p. 51-66.

 [2] KOETZ, Laurent et Estelle THIBAULT. « Ornement architectural et expression constructive : concepts d’hier et débats d’aujourd’hui », Images Revues, n10, 2012, http://imagesrevues.revues.org/2386, 13 janvier 2014.

 [3] LYNN, Greg et coll. Folds, Bodies & Blobs: Collected Essays. (2e éd.), Bruxelles, La Lettre volée, 2004.

 [4] JAKOB et MACFARLANE. Le cube orange, Lyon, 2010 et Jakob et Macfarlane, Siège Euronews, Lyon, 2013.

 [5] ESTEVEZ, Daniel. Dessin d’architecture et infographie : l’évolution contemporaine des pratiques graphiques. Paris, Éditions de CNRS, 2001.

 [6] DUPIRE, Alain. Deux essais sur la construction : conventions, dimensions et architecture, Bruxelles, Mardaga, 1981.

 [7] PÉREZ-GÓMEZ, Alberto. L’architecture et la crise de la science moderne, Bruxelles, Mardaga, 1987.

 [8] CHOAY, Françoise. La règle et le modèle : sur la théorie de l’architecture et de l’urbanisme, Paris, Seuil, 1980.

 [9] PICON, Antoine et École nationale des ponts et chaussées (France). L’invention de l’ingénieur moderne : l’École des ponts et chaussées, 1747-1851, Paris, Presses de l’École nationale des ponts et chaussées, 1992.

 [10] SAKAROVITCH, Joël. Épures d’architecture, De la coupe des pierres à la géométrie descriptive XVIe-XIXe siècles, vol. 21, Basel, Boston, Berlin, Birkhäuser, 1998.

 [11] FRAMPTON, Kenneth, John CAVA et coll. Studies in Tectonic Culture: The Poetics of Construction in Nineteenth and Twentieth Century Architecture, Cambridge, Mass., MIT Press, 1995.

 [12] LÉGLISE, Michel, 2000.

 [13] PICON, Antoine. Culture numérique et architecture : une introduction. Basel, Birkhauser, 2010.

 [14] CHUPIN, Jean-Pierre, « Le bogue tectonique (La loi de la chute du corps dans l’espace architectural) », dans Chupin, Jean-Pierre, Cyrille Simonnet et coll. Le projet tectonique, Gollion, In-folio, 2005, p. 183-200.

 [15] EVANS, Robin. Translations from Drawing to Building and Other Essays, Londres, Architectural Association, 1997, p. 153-194.

 [16] EVANS, Robin, 1997, p, 165.

 [17] EVANS, Robin, 1997, p. 153.

 [18] ESTEVEZ, Daniel et Gérard TINÉ. « Projet et projections : les efficiences du principe d’opacité », dans Les cahiers de la recherche architecturale et urbaine, no17, 2005, p. 151-162.

[19] PÉREZ-GÓMEZ, Alberto. « Questions of Representation, The Poetic Origin of Architecture », dans M.F.E. Alii, (dir.), From Models to Drawings, Imagination and Representation in Architecture, London, Routledge, 2007, p. 11-22.

[20] TEYSSOT, Georges et Olivier JACQUES. « In the Shade of Algorithms », dans Lepik, Andres, Andre Santer et coll. Metropol Parasol: J. Mayer H., Ostfildern, Allemagne, Hatje Cantz, 2011, p. 77-83.

[21] KOPPITZ, Jan-Peter, SCHMID, Volker et THURIK, Anja. « Bonding Moments, The Adventure of Engineering the Parasols », dans Lepik, Andres, Andre Santer et coll. Metropol Parasol: J. Mayer H., Ostfildern, Allemagne, Hatje Cantz, 2011, p. 115-123.

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