Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdorales, 2014-2015 / Cette recherche, Pour une architecture de l’écume ; Force, forme et matière dans la morphogenèse de l’architecture numérique, s’interroge sur les processus de prise de forme matérielle et leurs influences dans l’émergence de l’architecture numérique. La première partie de la thèse porte d’abord un regard historique, comme théorique, sur trois différentes phases dans la relation entre forme, force et matière. Par une analyse biologique, philosophique et physique, nous expliciterons une multitude de concepts, et leurs influences sur l’architecture ; elle qui se trouvera, à regret, sans cesse en retard face à eux. Ces idées pourront sembler éloignées, au premier abord, mais elles viendront peu à peu ficeler une nouvelle approche à l’architecture, celle du système matériel. De plus, la technologie numérique sera au cœur de cette convergence, ce qui facilitera le mélange du savoir multidisciplinaire, par la création de plates-formes de communication générales. Ensuite, la deuxième partie nous transporte vers l’architecture de l’écume. Nous débutons avec l’analyse morphogénétique de ces mousses savonneuses, ainsi que leur parallèle dans l’architecture expérimentale, des années 1950 jusqu’à aujourd’hui, pour y exposer leurs possibilités spatiales et atmosphériques. Il s’agit d’une démonstration des possibilités reliées à l’intégration des théories, mises en place dans la première partie, dans la conception d’un système matériel, inspiré des agrégations poly-sphériques et des solides cellulaires. Une méthodologie numérique exhaustive y est développée, allant de la génération algorithmique de l’écume, à sa fabrication numérique, en passant par l’optimisation topologique de sa structure matérielle.

Cette recherche propose un milieu virtuel comme un dispositif de représentation morphologique des ambiances lumineuses générées par une structure adaptative et dynamique, mettant en relation le rapport entre l’extérieur et l’intérieur à l’étape de conception architecturale. L’outil développé appelé DARMIN, « Daylight Adaptive aRchitecture Modeling INterface », devient l’inducteur exploratoire de la démarche de création, grâce à son système interactif. Le concepteur, en situation d’exploration typologique formelle, exploite les potentialités et les qualités de l’espace architectural que l’ambiance lumineuse recèle. De cette façon, la recherche proposée offre la possibilité de l'émergence de nouvelles réponses morphologiques complexes soutenant la démarche du design. Elle permet en outre aux concepteurs d’expérimenter un large éventail de solutions possibles dans un laboratoire virtuel, un environnement de conception contrôlée qui renforce la créativité de l’architecte. Ainsi, la recherche présentée s’intéresse particulièrement à montrer le potentiel d’une structure architecturale adaptative qui bonifie quantitativement et qualitativement l’expérience de l’espace interne et externe, à travers la nature dynamique de l’ambiance lumineuse. / This research proposes a virtual environment as a device for morphological representation of luminous ambiances generated by an adaptive and dynamic structure, linking the relationship between the outside and inside at the stage of architectural conception. This developed tool called DARMIN « Daylight Adaptive aRchitecture Modeling INterface », becomes an exploratory inductor within the creative process through its interactive system. The designer, in typologically formal exploration phase, exploits the potential and qualities of architectural space that luminous ambiances harbors. In this way, the proposed research offers the possibility of the emergence of new complex morphological responses supporting the process of design. It also allows designers to experiment with a wide range of possible solutions in a virtual laboratory, controlled design environment that enhances the creativity of the architect. Thus, the presented research is particularly interested in showing the potential of adaptive architectural structure that quantitatively and qualitatively improves the experience of internal and external space through the dynamic nature of the luminous ambiances.

Ce mémoire est issu d’une collaboration de recherche entre l’École d’architecture de l’Université Laval et L’Hôtel-Dieu de Québec (L’HDQ) à l’été et l’automne 2009 qui visait à développer et mettre à l’épreuve un outil d’aide à la conception et à la décision architecturale pour des unités de soins hospitalières. L’outil conçu présente les données les plus probantes identifiées dans la littérature scientifique quant à l’aménagement d’unités de soins généraux et intensifs optimales, accompagnées d’objectifs et de critères de conception. Cet outil s’adresse aux différents comités engagés dans le projet d’agrandissement et de rénovation d’unités de soins à L’HDQ ainsi qu’aux architectes responsables de développer des hypothèses d’aménagement. Conçu dans sa première version à l’été 2009, il a été évalué dans le cadre du module de spécialisation en Programmation et design du programme de maîtrise en architecture à l’automne 2009. Deux groupes distincts, constitués d’une part, des 15 candidats à la maîtrise participant à cette formation et d’autre part, des membres du comité expert accompagnant le travail de conception des étudiants, ont évalué la pertinence de l’outil utilisé sur une période de 15 semaines. Le comité expert était composé de six professionnels de L’HDQ et de spécialistes de l’aménagement des hôpitaux des secteurs privé et public. L’ensemble de ce travail a été réalisé dans le cadre de deux mémoires de recherche en sciences de l’architecture, soit ceux d’Isabelle Couillard et de Marie-Pier Morin. La recension des écrits scientifiques ayant servi à nourrir l’outil d’aide à la conception et à la décision architecturale a été partagée entre elles. Celle de Marie-Pier Morin traite de l’efficacité du personnel soignant, de chute de patients, d’erreurs médicales, d’ergonomie des lieux de travail ainsi que de contrôle, de surveillance et de communication interpersonnelle; tandis que celle d’Isabelle Couillard porte sur la flexibilité et l’adaptabilité des lieux, les infections nosocomiales et le concept de « milieu guérissant ». Quant à la mise à l’épreuve de l’outil, le mémoire de Marie-Pier Morin présente le point de vue des intervenants engagés dans le projet d’agrandissement et de rénovation d’unités de soins à L’HDQ sur l’outil en tant qu’aide à la décision architecturale, alors que celui d’Isabelle Couillard traite plutôt celui des étudiants concepteurs ayant évalué l’outil en tant qu’aide à la conception architecturale. / This thesis stems from a research collaboration between l’École d’architecture de l’Université Laval and L’Hôtel-Dieu de Québec (L’HDQ) during summer and autumn 2009, which aimed to develop and test an architectural conception and decision-making tool for nursing units. The tool presents the best available evidence from research to plan optimal general and intensive care units, along with objectives and design criteria. This tool is addressed to the different committees engaged in L’HDQ’s extension and renovation project of nursing units and to the architects in charge of the development of design hypotheses. Conceived in its first version during summer 2009, it was tested in the context of a specialization module in Programming and design of a master’s degree at Université Laval during autumn 2009. Two distinct groups, constituted on one hand of 15 students participating in this formation, and on the other hand of members of an expert committee guiding the conception works of the students, evaluated the relevance of the tool used during 15 weeks. The expert committee was composed of six professionals from L’HDQ and hospital planning specialists from public and private sectors. The whole work was done in the context of two theses in architectural sciences, being the ones of Isabelle Couillard and Marie-Pier Morin. The systematic review used to feed the architectural conception and decision-making tool was divided between them. Marie-Pier Morin’s one focuses on the subjects related to staff efficiency, patient fall, medical errors, workplace ergonomics and control, monitoring and interpersonal communication while Isabelle Couillard’s one concerns the flexibility and adaptability of the environment, hospital-acquired infection and healing environment. As for the test of the tool, Marie-Pier Morin’s thesis presents the point of view of the professionals engaged in L’HDQ’s extension and renovation project of nursing units on the tool to assist decision-making while Isabelle Couillard’s thesis rather presents the students’ point of view on the tool to help the conception of an architectural project.

Thèse en cotutelle: doctorat sur mesure en ambiance physiques architecturales et urbaines, Université Laval, Québec; Institut National des Sciences Appliquées (INSA), Toulouse, France / L’augmentation des températures estivales induites par le dérèglement climatique est préoccupante pour les villes des latitudes tempérées froides parce qu’elle exacerbe le phénomène d’îlot de chaleur urbain (ICU) et réduit le confort thermique à l’intérieur des bâtiments. Le territoire de la Communauté métropolitaine de Québec (CMQ) sert de cas d’étude. Les architectes et les designers urbains, s’ils acquièrent les connaissances et les compétences adéquates, peuvent être aussi des acteurs clés de l’adaptation au changement climatique. Deux ateliers de travail collaboratifs réunissant architectes, ingénieurs et designers urbains ont fait état de lacunes à ce sujet. La création d’un outil d’aide à la conception (AAC) spécialisé sur la question de l’adaptation du cadre bâti à la chaleur a été envisagée pour résoudre ce problème. Une recension et une catégorisation d’outils d’AAC ont été conduites pour identifier les qualités susceptibles d’atteindre ce but. Pour le confirmer, sept des outils d’AAC recensés ont été testés par 14 étudiants inscrits à un atelier d’architecture de deuxième cycle de l’Université Laval. Les résultats de l’enquête qui comprend une analyse des présentations finales des projets, un questionnaire électronique et deux groupes de discussion conduits avec les étudiants de l’atelier ont mis en évidence la diversité et la pluralité des besoins des utilisateurs d’outils d’AAC. Pour ces raisons, nous proposons une « feuille de route » (FDR) de l’adaptation au changement climatique pour orienter les praticiens à travers la création d’un projet adapté à la hausse des températures estivales. Celle-ci comprend deux volets : le premier cherche à améliorer la compréhension des praticiens des principaux enjeux de l’adaptation au changement climatique par une organisation graphique et systémique des savoirs. Le deuxième cible et hiérarchise des outils d’AAC qui leur permettent d’acquérir ou de parfaire leurs connaissances de manière autonome. Huit entretiens individuels avec des praticiens de la région de Québec ont été conduits pour vérifier l’atteinte de ces objectifs. Les principaux résultats confirment : i) la capacité de la FDR d’améliorer la compréhension des praticiens, ii) l’intérêt des praticiens pour la formule d’autoapprentissage proposée et iii) la présence des qualités recherchées par les utilisateurs d’outil d’AAC dans la FDR. / For mid-latitude cities, higher summer temperatures due to climate change are a cause for concern because they aggravate the urban heat island phenomenon and reduce thermal comfort inside buildings. The territory of the Quebec Metropolitan Community (CMQ) is used as a case study. By acquiring the appropriate knowledge and skills, architects and urban designers can become key actors in adaptation to climate change. Two workshops bringing together architects and urban designers provided evidence of deficiencies in this area. We hypothesized that a design support tool (DST) focused on the issue of adaptation of mid-latitude cities to rising summer temperatures could help improve knowledge and skills of professionals in the field. We conducted a review and classification of DSTs, which highlight the tools’ features that are likely to reach this goal. To verify this, seven DSTs were selected and tested by fourteen students enrolled in a graduate-level architecture design studio. The results from this test, including an analysis of the final projects, a web-based questionnaire and two focus groups, highlighted the diversity and plurality of DSTs user needs. For these reasons, we propose a "roadmap" (RM) of the climate change adaptation to guide practitioners through the design of a project adapted to higher summer temperatures. It includes two parts: the first aims to improve the practitioners understanding of the key issues of climate change adaptation through a graphical and systemic organization of knowledge. The second seeks to target and prioritize DSTs that enable practitioners to acquire or enhance their knowledge on a self-learning basis. Eight individual interviews with professionals working within the CMQ territory were conducted to verify the RM goals achievement. The main results confirm : i) the RM ability to improve the practitioners understanding, ii) the interest of practitioners for the RM formula based on self-learning and iii) the presence of the qualities sought by the DSTs users within the RM.