• La créativité technique
    par Anton Miserachs et Pilar Navarro

    TP Architectura i Construccio Tèxtil est une entreprise qui explore depuis une trentaine d'année les possibilités techniques des architectures gonflables et textiles. Entreprises à l'origine de la fabrication des projets gonflables AZC, ils nous racontent leurs évolutions et leurs refus des projets standardisés au profit d'une "créativité technique".

    prototype de pont gonflable - module de base

    TP Arquitectura i Construcció Tèxtil est une entreprise familiale spécialisée dans le domaine des constructions textiles fondée il y a trente ans en Catalogne par Anton Miserachs et Pilar Navarro. Notre souhait a toujours été d’offrir un service sur mesure.

    Nous sommes sans cesse à la recherche de nouveaux matériaux et de techniques innovantes. Ainsi, nous pouvons respecter les dessins des architectes et des designers tout en leur proposant des améliorations techniques. Depuis le début, nous sommes en relation avec le professeur Ramon Sastre, docteur en architecture, et l’Université polytechnique de Catalogne. Nous avons ainsi profité du premier logiciel de calcul des surfaces tendues et pneumatiques WinTess, créé par Ramon Sastre. Au fil des améliorations, il nous a impliqués dans toutes les étapes de développement du logiciel. D’un processus totalement manuel, WinTess est devenu un véritable outil de conception et de construction (CAD/CAM) au service de notre savoir-faire. Grâce à l’expérience, aux améliorations techniques et à un personnel de plus en plus qualifié, nous avons pu diversifier notre activité.

    Rejoints par certains de nos enfants, nous avons développé, depuis 2009, une série de solutions destinées aux énergies renouvelables et plus précisément au secteur du biogaz sous la marque Upbiogas. Une fois de plus, nous avons su innover et, en collaboration avec l’Université polytechnique et Ramon Sastre, nous avons créé le premier logiciel de calcul au monde permettant la conception de toitures pour digesteurs de biogaz. Nous avons pu réduire les risques en rationnalisant le calcul et le dimensionnement de tous les éléments pour le développement des toitures double ou simple membrane pour digesteurs.

    Nous avons développé un logiciel complet indiquant les efforts, les ancrages, les mètres cubes stockables, la pression des gaz et réalisant même le patronage selon la géométrie des toitures. Au cours de notre développement, nos recherches se sont particulièrement portées sur le contrôle de la consommation des équipements de pression.

    Nous avons éliminé toutes les coutures au profit de la soudure haute fréquence, souvent double. Un système de test en cours de fabrication nous permet de vérifier la résistance et l’étanchéité avant l’installation des toitures. Ce procédé nous permet de renforcer la résistance et la pérennité des soudures, mais surtout de contrôler la pression interne, puisqu’il n’y a plus de fuites dues aux trous de la couture. On réalise donc des structures pneumatiques pratiquement étanches, avec contrôle de la pression ; les suppresseurs fonctionnent seulement lorsque cela est nécessaire. Ainsi, le volume d’air intérieur n’est pas affecté par les charges et tensions extérieures, ce qui est essentiel pour la résistance aux vents ou à la neige. Le contrôle de tous les paramètres nous permet de définir avec précision les coefficients et les limites de résistance et d’établir un protocole de sécurité. Nous travaillons avec des tissus 100 % recyclables, même en fin de vie. Depuis la mise en place du system Texyloop, même les pièces les plus petites sont intégrées dans la chaîne recyclage. Ce qui nous pousse, chez TP Arquitectura i Construcció Tèxtil, c’est la création d’installations uniques, durables et sûres, fruits d’une longue expérience.

    Bouncing Bridge

    Nous avons découvert un jour grâce aux réseaux sociaux des images du Bouncing Bridge. Le projet d’AZC nous a tellement impressionnés que nous avons tout naturellement cherché les auteurs pour les féliciter et pour leur proposer notre collaboration. Ce n’est pas courant que des personnes étrangères au domaine des constructions textiles conçoivent un projet si singulier par sa forme et déjà pratiquement réalisable en l’état ! La réponse d’AZC a été immédiate, et nous avons rapidement réalisé la première maquette 1:10 pour pouvoir expérimenter les réactions de la structure gonflable et de la maille du trampoline. Une seconde maquette à l’échelle 1:3, réalisée grâce à des modifications du logiciel de calcul et de patronage WinTess, a confirmé la viabilité technique du projet. Depuis la première image que nous avions vue du Bouncing Bridge, nous avions la certitude que le projet était réalisable. Il restait beaucoup de travail et beaucoup de problèmes techniques à résoudre, mais le dessin était cohérent avec les matériaux à mettre en oeuvre, c’était le plus important. Grâce à cette aventure, nous avons rencontré des architectes avec qui, par leur expérience et leur professionnalisme, nous partageons la même façon de vivre et de ressentir les projets. Ils laissent s’exprimer l’enfant qui est en eux. C’est très émouvant, et cela leur permet d’écouter leurs rêves les plus fous, comme construire un pont sur lequel on peut rebondir. Un pont trampoline ? Pourquoi pas !

    Peace Pavilion

    Le Peace Pavilion a bénéficié des essais du Bouncing Bridge. Nous connaissions déjà les compétences de chaque participant au projet. Ainsi, un vrai dialogue a pu s’établir : les dessins étaient mis au point en même temps que l’équipe technique modifiait et vérifiait le design. Cette fois, nous savions que nous ne pourrions pas réaliser d’essais. L’usage du logiciel de calcul et de patronage WinTess a été très utile pour concevoir le projet. Sur la base de l’expérience du Bouncing Bridge, Ramon Sastre a développé les possibilités du logiciel en fonction des besoins. Malgré son apparente simplicité, le Peace Pavilion demandait une grande rigueur, car la beauté de sa forme réside dans la variation infinie des points de vue. On ne sait si on a réussi une structure gonflable qu’une fois celle-ci gonflée. Pendant le processus, on ne voit qu’un amas de toile. Une fois le design défini, nous devons être très minutieux dans l’ordre et toutes les étapes du processus de fabrication. La toiture du Peace Pavilion, d’une surface de 49,8 m2, a été réalisée avec 132 pièces. C’était un vrai défi de calculer cette toiture en PVC précontraint. La complexité de la forme nous imposait une précision au millimètre pour éviter toute présence de plis. Grâce à la performance du logiciel de patronage, aux découpes très précises obtenues par commandes numériques et à la qualité des soudures, nous avons obtenu les dimensions parfaites. En architecture textile, le PVC précontraint de la toiture respecte normalement un écart de 0,5 %. C’est-à-dire que la toiture doit être 0,5 % plus petite que la structure, pour qu’elle ait la bonne dimension avec la tension nécessaire. Malheureusement, avec la pression que nous voulions pour la structure, le diamètre du tube grossissait de 1 %, et nous avons dû modifier les dimensions de la toiture. À partir des dimensions finales, nous avons fait plusieurs essais de charge pour vérifier la rigidité et définir la couverture en textile précontraint. Le Peace Pavillon est comme un bijou. Son dessin très beau et très simple, d’une grande fragilité, demandait une technologie de pointe mais également un savoir-faire issu de nombreuses années d’expérience.

    Flower Pavilion

    Le Bouncing Bridge et le Peace Pavilion sont des objets d’un seul tenant. Pour leur fabrication, nous assemblons différentes pièces, mais une fois construit, c’est un élément unique – le tube gonflable – qui devient tour à tour horizontal et vertical, paroi et toiture. L’unicité et l’apparente simplicité de l’objet rendent ces projets très séduisants. Le Flower Pavillon est un projet plus architectural. Il s’inspire d’un élément naturel, une fleur, à qui il faut donner une réalité matérielle tout en voulant garder l’ambiance d’un abri végétal. Nous devions concevoir un projet stable, aisément démontable et transportable. Pour convaincre le client de sa faisabilité, nous avons décidé de réaliser un prototype. La complexité résidait d’une part dans l’assemblage des poteaux verticaux avec la toiture horizontale, chacun ayant un fonctionnement différent en termes de forces, et d’autre part dans la définition des structures métalliques encerclant les modules gonflables de la toiture. Les structures arrondies, telles que les pétales de la toiture du pavillon, demandent une grande précision, car les forces de déformation sont plus complexes. À cela, il fallait ajouter les effets de la pression de l’air lors du gonflage des pétales, d’autant plus que les conditions climatiques de Berlin nécessitent une pression assez importante. Afin de pouvoir assembler les différents pétales et prévoir l’évacuation de l’eau, nous devions minimiser les déformations. Même si la forme des pétales en elle-même est assez favorable pour travailler en compression, nous avions tout de même prévu un cerclage épais pour obtenir la plus faible déformation. Lorsque nous avons gonflé les différents pétales, les forces étaient incroyables, et nous avons dû renforcer les pièces métalliques d’union entre les encadrements car elles se déformaient de quelques millimètres de plus que prévu.

    Après différents réglages entre la pression et l’épaisseur des cadres, nous sommes parvenus à mettre au point cette toiture. Ajouté à la réussite technique, le prototype a suscité un enthousiasme immédiat. Lors des essais effectués près de notre entreprise, des enfants du village voisin, intrigués par cette fleur, nous ont rapidement rejoints. Nous avons alors profité de leur énergie pour vérifier la solidité du pavillon en les faisant rebondir sur la toiture gonflable. Un ami ingénieur, enseignant en agronomie, à l’institut la Garrotxa d’Olot, voulait quant à lui utiliser le projet pour le festival Temps de flors, qui tous les ans remplit de fleurs la ville de Gérone.

  • Structure Textiles, tendues ou gonflables
    par Ramon Sastre

    Ramon Sastre, docteur en architecture, enseignant à l'université polytechnique de Catalogne et consultant en structure textile, s’intéresse depuis les années 70 à ces architectures. Il à notamment participé activement à l'élaboration technique du Bouncing Bridge avec le logiciel dont il est le créateur : Wintess.

    Cette année-là, un ami de ma promotion, Francesc Albardané, traduit en espagnol un livre sur Frei Otto. Fascinés par le travail de l’architecte allemand, nous nous passionnons immédiatement pour les constructions légères et, en 1978, nous avons l’occasion de travailler ensemble à la conception d’une toiture pneumatique pour la piscine de Sabadell, en Espagne.

    Prenant alors conscience de mes lacunes techniques, je décide de faire un doctorat sur ce type de constructions. Au cours de ma thèse, soutenue en 1981, j’ai mis au point la première version du logiciel de calcul Tess, qui, quelques années plus tard, avec l’arrivée de Windows, deviendra WinTess. Depuis, je n’ai jamais interrompu mes recherches sur la programmation appliquée aux architectures tendues et pneumatiques. Je me suis peu à peu spécialisé dans la conception et le calcul de ces structures, au début peu connues, mais qui sont devenues de plus en plus courantes. J’ai d’abord travaillé comme architecte, concevant et construisant mes propres projets. Puis, au fil des années, d’autres architectes ont fait appel à moi comme consultant. Le logiciel WinTess, initialement consacré à une utilisation privée, étant devenu un logiciel commercial, mon travail de consultant a ainsi pris progressivement le dessus. Je mène en parallèle une activité d’enseignant à l’école d’architecture de l’Université polytechnique de Catalogne. Il est important que les étudiants découvrent ces constructions à l’origine de nombreuses architectures contemporaines, ludiques, sportives ou industrielles. Ainsi nous consacrons, chaque année, un semestre aux constructions légères. Peu d’écoles d’architecture offrent cet enseignement, et je suis donc régulièrement invité à donner des cours ou à mener des workshops dans de nombreux pays d’Europe et d’Amérique.

    Le Bouncing Bridge

    TP Arquitectura i Construcció Tèxtil, une entreprise espagnole de construction spécialisée dans les structures textiles et gonflables que je connais depuis de nombreuses années, est venue un jour me présenter le Bouncing Bridge. Ils avaient découvert le projet sur Internet et proposé à AZC de le réaliser. En tant qu’architecte, j’ai tout de suite été séduit par le dessin du pont, et je me doutais qu’il susciterait un vif engouement. Mais en tant que spécialiste des constructions pneumatiques, je voyais le défi que représentait un tel projet pour une utilisation quotidienne. Je n’avais jamais rien construit sur l’eau, ce n’est pas le terrain habituel des architectes ! Encore moins sur une eau en mouvement. Dans un premier temps, je me suis donc concentré sur les études statiques, réservant la partie dynamique pour une prochaine étape. Le projet repose sur deux éléments importants : d’une part, l’anneau, à la fois structure et fondation, d’autre part, la membrane tendue, élément secondaire pour la structure mais primordial pour l’utilisation. Il est rapidement apparu qu’un certain nombre de questions ne pourraient se résoudre qu’empiriquement.

    Pour des raisons économiques et pour une meilleure analyse des résultats, nous avons créé un premier prototype à l’échelle 1:10, soit environ 3 mètres de diamètre, avec lequel nous voulions expérimenter le comportement structurel, la stabilité sur l’eau et la faisabilité d’exécution. La forme n’est pas créée par la torsion d’un anneau, mais, comme en couture, par un assemblage de différentes pièces qui vont constituer les courbures.

    La petite taille du prototype nous imposait beaucoup plus de travail pour le patronage des pièces, car leur nombre devait être le même qu’à taille réelle, afin d’apprécier la douceur des courbes. La conception géométrique a été vraiment très longue car nous n’avions pas l’outil informatique nécessaire. Nous avons cependant réalisé un premier prototype et pu l’expérimenter. D’abord au sec, en lui appliquant différentes charges et pressions. Nous devions bien prendre en compte le rapport de proportion entre le prototype 1:10 et l’objet à taille réelle pour analyser les éléments de fabrication de l’objet (caractéristiques des matériaux, dimensions, soudures) et les réactions aux tests (déplacements).

    Le comportement de la maquette a été celui que nous espérions, prévu par WinTess. Nous avons ensuite testé la stabilité sur l’eau dans une piscine familiale. Nous étions satisfaits des résultats, mais la taille du prototype nous empêchait de bien appréhender l’impact produit par des sauts sur la membrane du trampoline. C’est pourquoi nous avons construit un nouveau prototype à l’échelle 1:3, mesurant 10 mètres de diamètre, nous permettant de tester la navigabilité du projet mais également le comportement du trampoline en situation réelle. Une piscine ne suffisait plus, nous l’avons donc installé sur le lac de Banyoles.

    Les essais sur l’eau, avec plusieurs personnes sautant en même temps sur le trampoline, ont été un succès. Après cette expérience, nous brûlions d’envie de réaliser le projet à l’échelle réelle, soit 30 mètres de diamètre. Mais il nous fallait aussi exploiter les essais pour améliorer notre méthode. Principalement le patronage, car je voulais parvenir à définir plus efficacement ce type de structure tubulaire. Et justement, un nouveau projet nous en a donné l’opportunité !

    Peace Pavilion

    Le Peace Pavilion est un projet de plus petite envergure, avec une responsabilité civile moindre, mais avec une exécution plus compliquée. Sa beauté réside dans les différents points de vue qu’offrent les ondulations de l’anneau, une structure 3D assez complexe. Grâce à l’expérience du Bouncing Bridge, nous n’avions plus besoin de faire de prototype, mais nous savions que la difficulté résidait dans la construction du tube, ou plus précisément dans la mise au point du patron. Les courbes étaient plus complexes que celles de la bouée du pont. La création du patron de façon manuelle en utilisant WinTess, comme nous l’avions fait pour le pont, aurait été trop laborieuse étant donné le nombre de pièces de la structure. Chaque changement nous aurait obligés à tout redessiner. J’ai donc créé un nouveau module pour le logiciel, permettant de définir des tubes 3D et d’en réaliser automatiquement le patronage. La tâche fut longue, mais le résultat spectaculaire : nous pouvions créer différents patrons pour ce type de tube en quelques secondes ! Ainsi nous pouvions adapter la forme des pièces pour optimiser la quantité de matière et pour définir précisément les courbes de l’objet final. Contrairement au pont, la structure du pavillon ne supporte pas de charges dynamiques importantes, mais une simple couverture dont l’étanchéité et la transparence sont les seules exigences. Cependant, ce n’est pas facile de concevoir la couverture d’une structure en trois dimensions. Cela nécessite un logiciel de modélisation paramétrique structurelle et non géométrique. Nous avons donc pu utiliser WinTess. Le résultat a été à la hauteur de nos attentes : les images parlent d’elles-mêmes.

    Et après ?

    Pour le Peace Pavilion, le prochain défi serait de concevoir un objet permanent. Pour un événement éphémère, nous pouvons négliger les effets de la neige et du vent, les caractéristiques du terrain ou la pérennité du projet. Mais si nous envisageons un objet permanent, toutes ces considérations deviendront primordiales. Nous attendons l’occasion de prouver que c’est possible. Dans le cas du Bouncing Bridge, nous n’avons pas encore réalisé le projet imaginé par AZC composé de trois bouées de 30 mètres de diamètre chacune. De même, si le projet devait être permanent ou semi-permanent, les difficultés structurelles seraient plus grandes et il nous faudrait étudier les implications des différents lieux d’installation – rivière calme ou agitée, lac ou canal. Cependant, je suis certain que nous pouvons concevoir ce pont trampoline avec succès.

  • Structures gonflables : le nouveau terrain de jeu des architectes – Lily dans le 20h
    par TF1

    C'est un monument capable de s'élever en quelques secondes, grâce à un simple ventilateur. Un réfectoire, un atelier d'artiste ou même une pratique de golf, les structures gonflables se redécouvrent une nouvelle vie. Les détails en image dans la vidéo ci-dessous. Ce sujet a été diffusé dans le journal télévisé de 20H du 22/06/2019 présenté par Anne-Claire Coudray sur TF1.