Assemblage non-séquentiel : principes géométriques et application constructive

Face à l’épuisement des ressources et au besoin de réduire l'empreinte carbone du secteur de la construction, il devient essentiel de repenser les modes de conception, d’assemblage et de déconstruction des bâtiments. La construction en bois constitue une alternative prometteuse pour limiter l’utilisation de béton et d’acier, deux matériaux dont la production est fortement émettrice de gaz à effet de serre. Parmi les techniques constructives en bois, on peut remarquer que les assemblages par friction, comme les assemblages tenon-mortaise, sont utilisés et étudiés depuis des siècles en Asie et en Europe. En raison de leur caractère réversible, ces assemblages ont un potentiel important, permettant de remplacer des éléments défectueux ainsi que de réparer les structures plutôt que de les démolir. La longévité de structures historiques en bois, comme le temple Hōryū-ji construit au VIIème siècle au Japon, illustre l’efficacité de ces principes. Cependant, l’industrialisation du secteur de la construction aux XIXème et XXème siècles, additionné à l’évolution des réglementations du travail, ont conduit à l’abandon des savoir-faire traditionnels de la charpenterie au profit de connecteurs métalliques standardisés. Si ces systèmes sont efficaces et économiques, ils limitent néanmoins la réversibilité et l’adaptabilité des structures. Dans le contexte actuel, où les bâtiments doivent s’adapter davantage à l’évolution des usages et réduire leur obsolescence, concevoir des structures réversibles, démontables et réutilisables présente une solution prometteuse pour diminuer la consommation de matériaux et l’impact environnemental. Le développement récent d’outils de conception numérique et de fabrication robotisée ouvre de nouvelles perspectives. Ils permettent de dépasser un modèle de production de masse au profit d’une fabrication sur mesure d’éléments optimisés. Cette thèse propose une méthode de réinterprétation des assemblages traditionnels en bois à l’aide d’outils numériques contemporains, grâce aux assemblages non-séquentiels. Ces assemblages se caractérisent par le mouvement simultané des pièces composant l’assemblage, s’emboîtant et se verrouillant uniquement par leur cinématique et permettant le (dé)montage contrôlé de la structure selon des mouvement prédéfinis. Historiquement, la précision de fabrication et de cinématique d’assemblage nécessaire au non-séquentiel ont limité sa mise en œuvre pratique. Toutefois, les avancées en conception numérique et en fabrication robotisée permettent aujourd’hui de modéliser, générer et contrôler des mouvements complexes avec une précision et une fiabilité accrues. Après avoir formalisé les définitions et proposé une méthode générative du non-séquentiel à l’échelle du nœud d’assemblage, cette recherche s’intéresse à l’échelle de la structure en abordant la planification d’assemblage pour des constructions de plus grande envergure. Les méthodes proposées sont validées par la fabrication de trois prototypes physiques, allant de l’échelle du mobilier à celle d’un démonstrateur de grande échelle. Ces expérimentations explorent différents scénarios de conception, de fabrication et d’assemblage afin de démontrer la pertinence pratique, la constructibilité et le potentiel des assemblages non-séquentiels pour la construction de structures en bois réversible et économe en ressources.