Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Dans le cadre de la recherche, nous nous intéressons à la pratique du projet urbain dans les villes en décroissance (ou ville rétrécissante), plus connues sous le terme anglophone de shrinking cities. Cet intérêt est né d’un questionnement plus large sur la pratique de l’architecte-urbaniste et la fabrique de la ville en ce début du XXIe siècle, où les débats se multiplient sur la ville résiliante, économe, autosuffisante face aux crises écologiques, socio- économiques et politiques actuelles. La ville en décroissance offre ainsi un cadre intéressant pour nous confronter à cette problématique où l’architecte-urbaniste se retrouve à devoir s’adapter et se réinventer face à de multiples contraintes. Par ailleurs, le programme allemand Shrinking Cities et les réflexions portées par l’architecte-chercheur allemand Philipp Oswalt ont été un élément déclencheur. Ce dernier revendiquait l’idée que la ville en décroissance était le nouveau terrain de jeu pour explorer de nouvelles pensées architecturales et urbanistiques. Il le démontre à partir d’un travail de collecte d’expériences à travers le monde. Aujourd’hui, nous proposons de poursuivre cette réflexion et de nous poser la question suivante: quels enseignements pouvons-nous tirer de ces expériences pour notre pratique et imaginer la ville de demain ? À partir de ce questionnement, nous faisons l’hypothèse que ces nouvelles pensées architecturales et urbaines (concepts, langages architecturaux, formes urbaines, etc.) participeraient à la formulation de nouvelles formes d’habiter les territoires (usages, modèles urbains, paysage, modes de vie, etc.), permettant d’envisager différemment la fabrique urbaine en ce début du XXIe. Ces démarches seraient par ailleurs actrices dans la reconnaissance de terrains favorables pour une gestion urbaine raisonnée et dans le développement de nouveaux outils et protocoles d’action imaginés par les architecte-urbanistes.Pour répondre à notre hypothèse de recherche, nous nous intéressons plus spécifiquement aux projets impulsant une mutation profonde du tissu urbain, dans sa forme comme dans ses usages que nous nommons ici par remodelage urbain. Notre analyse se base sur six démarches dites « innovantes », théoriques et réalisées, dont un cas est mis en œuvre par des habitants. Elles illustrent cette pratique dans différentes villes en décroissance depuis ces vingt dernières années.Ces cas d’étude sont situés dans des tissus urbains différents (habitat dense en centre-ville et dans les bourgs ruraux, grands ensembles, habitat pavillonnaire) pour montrer la diversité des terrains auxquels l’architecte-urbaniste peut être confronté. Parallèlement aux deux cas français (Saint-Étienne, Livradois-Forez), nous observerons d’autres expériences dans deux contextes étrangers, précurseurs en termes d’initiatives locales et de politiques urbaines : l’Allemagne (Halle- Neustadt, Dessau) et les États-Unis (Detroit). La diversité des approches et des échelles de réflexion de ces projets ne permet pas de conduire une étude comparative. Plus adaptée à notre démarche, nous proposons leur mise en discussion pour comprendre l’impact du cadre politique, socio-économique et de l’environnement urbain sur le processus de projet ainsi que la capacité de ces projets à amorcer une transformation du tissu urbain et de la ville.Notre objectif sera ainsi de comprendre l’originalité et les spécificités de ces démarches, mais aussi leurs apports potentiels dans les débats actuels sur la ville et ses évolutions. Cette démarche cherche à apporter une dimension prospective sur le sujet de la ville en décroissance. / Within the methodological framework of the academic research, this study focuses on the urban development specific to shrinking cities. This interest raised from a broader interrogation on the professional practice of urban architects and the making of the city ongoing in this early XXIth century, with regards to contemporary debates about cities that are resilient, economical, self sufficient toward ecological, socio-economical and political crises. The shrinking city offers thus an interesting framework to study architects-urban planners reactions to such contexts and constraints adaptation. Furthermore the German programm Shrinking Cities and the reflexions raised by the German architect and researcher Philipp Oswalt have been a trigger component. He claims that the shrinking city was a new playground to explore new architectural and planning thoughts. He demonstrates it from a gathering of experiences around the world. Today, we suggest to follow this reflexion and raise the following issue: which lessons are to be learned from those experiences for today’s professional practice and imagine the city of tomorrow ?From this initial questioning, we took for granted that those new ways of seeing architecture and urban project (concepts, architectural languages, urban shape, etc.) lead to new leaving standards territories (uses, urban patterns, landscape, leaving conditions, etc.), changing thus the making of the city in this beginning of XXIth century. Indeed, those processes would be influential in the identification of favourable lands for a reasoned gestion of the city and the development of new tools and acting processes imagined by architects and urban planners.To answer to our hypothesis, we focus more specifically on projects initiating a deep mutation of the urban fabric, on its form and its uses that we would call here urban reshaping. Our analysis is based on six processes meant to be “innovative”, realized or no, one of them being built by inhabitants. They illustrate this practice in different shrinking cities since the 20 past years. Those case studies are located in different urban fabrics contexts to illustrate the diversity of situations that one can be facing. In parallel of two French case studies (Saint-Etienne, Livradois-Forez), we will observe other experiences in two foreign contexts, pioneers in terms of local initiatives and urban policy: Germany (Halle-Neustadt, Dessau) and the United states (Detroit). The diversity of projects, in terms of approach and scale does not constitute a comparative study. We suggest instead a more relevant approach consisting in questioning them to understand the political, socioeconomic and environment consequences on the process of project making and the capacity of those projects to initiate a transformation of urban fabric and of the city.Our goal will be to understand the originality and specifies of those initiatives, but also potential contributions to the contemporary debates on the city and its evolutions. This approach seeks bringing a prospective dimension about the shrinking city.

Environ trois quarts des ressources globales sont aujourd'hui consommés dans les aires urbaines. Le processus d'urbanisation induit des changements sévères du climat local, de la qualité environnementale des espaces, ainsi qu'une augmentation significative de la demande énergétique des bâtiments. Les projections statistiques sur la croissance de la population urbaine indiquent que cette situation tendra à s'aggraver dans les années à venir. Il devient donc impératif de chercher d'autres stratégies pour mieux adapter les environnements urbains aux nouvelles demandes énergétiques, afin de réduire l'empreinte environnementale des villes. Dans ce contexte, ce travail est une contribution à la recherche énergétique urbaine, plus particulièrement en ce qui concerne l'énergie consommée et potentiellement produite parles bâtiments à l'échelle urbaine locale. La morphologie urbaine est ici considérée comme un paramètre crucial dans le processus d'amélioration de l'efficacité énergétique du cadre bâti. Dans les zones de basses latitudes, sous climat tropical, l'énergie solaire incidente est extrêmement abondante. Toutefois, la bonne utilisation de cette ressource dans les bâtiments peut suggérer l'adoption de formes urbaines très peu denses et étales, en vue de réduire les obstructions produites par l'environnement proche. A rebours, ces formes urbaines très peu denses peuvent entrainer une augmentation des apports solaires sur les façades,élevant la demande énergétique. Le contrôle des gains solaires sur les façades pour la réduction de la demande énergétique peut ainsi représenter une perte potentielle en terme d'éclairement naturel des espaces, et une réduction du potentiel de production d'énergie solaire. Afin de quantifier le potentiel de ces stratégies conflictuelles, il devient indispensable de convoquer des modèles d'analyse pluridisciplinaires, permettant de mettre en oeuvre des approches multicritères dans le processus de conception de la forme urbaine. Cette thèse s'appuie sur une réflexion prospective sur les quartiers de la ville de Maceió, Alagoas, au Brésil. Dans un premier temps, un ensemble de paramètres morphologiques caractéristiques sont employés pour identifier et caractériser le potentiel solaire de typologies de référence de la ville. Ensuite, ces paramètres sont soumis à une analyse de sensibilité via un plan d'expérience. Les paramètres statistiquement significatifs sont alors intégrés à une méthode paramétrique d'optimisation dans laquelle l'algorithme génétique NSGA-II est couplé à un algorithme simplifiée de radiosité, visant à maximiser le potentiel de production d'énergie sur les toitures des bâtiments, tout en minimisant les apports solaires sur ses façades. Nous considérons des seuils d'éclairement naturel et intégrons des règles locales d'urbanisme comme contraintes aux projets. Cinq typologies représentatives du tissu urbain de Maceió ont ainsi été identifiées. L'ensemble des indicateurs les plus influents sur le potentiel solaire des formes urbaines a été hiérarchisé, en mettant l'accent notamment sur le rôle du prospect moyen ou de l'albédo des surfaces. La méthode d'optimisation a permis de tester plus de 80 000configurations d'ilots urbains et les résultats obtenus font apparaître une grande diversité de morphologies «optimum». Ces projets ont des performances solaires supérieures à celles des typologies existantes dans la ville. Cette intégration de stratégies énergétiques contradictoires montre qu'au-delà de l'intégration de contraintes variées et d'une meilleure adaptation à la complexité du processus de design urbain, l'approche utilisée ici apparaît très utile pour la recherche de solutions urbaines performantes à l'échelle des quartiers. Cette approche peut ainsi participer au renouvellement de l'Architecture de la Ville / At the beginning of 21th century, the world was faced with unprecedented environmental transformations. The urbanization process reached record levels and it keeps increasing, especiallyin developing countries. Around 3/4 of global resources are currently consumed in urban settlements, with corresponding adverse environmental consequences which leads to severe local climate changes, affecting environmental quality of spaces and leading to a significant increase of energy demand in buildings. A projection of the world urban population indicates that this situation will worsen in the coming years. It is therefore imperative that we understand how to design less resource intensive urban settlements. This research consists of a contribution to the energy debate in cities, focusing on the energy potentially consumed and produced by the built environment in the neighborhood scale. Urban morphology has been pointed out as a pivotal issue on shifting to climate adapted urban environments towards energy efficiency of buildings. In tropical climate regions, solar energy represents a high potential for renewable electric production in buildings, recording high levels of irradiation throughout the year. Though, engaging such a strategy may suggest applying sparsely low-density urban forms, aiming at reducing obstructions caused by the urban built surroundings. On one hand, scattered and less dense urban forms may result in significant increase of solar thermal load in buildings vertical facades, but on the other hand, the control of the solar heat gains in urban facades may represent significant losses on indoors daylight levels andalso reducing solar energy harness. Estimating the relative potential of these conflicting design strategies, taking into account the constrained parameters related to local building regulation, requires coupling multidisciplinary and multiobjective models of analysis in order to integrate multi-criteria approach in the urban design process. This thesis aims to contribute to a prospective energy debate toward sustainable urban districts for the city of Maceió in Brazil. Firstly, a set of energy-related morphological parameters are applied to identify, classify and characterize the solarpotential of local urban typologies. Then, these parameters are analyzed by means of a sensitivity analysis using a design of experiments reduced factorial method. The statistically most significant parameters are then submitted to a parametric design methodology via optimization, in which thenon-dominated sorting genetic algorithm (NSGA-II) is coupled with a simplified radiosity algorithm.The solar constraints are integrated as design criteria aiming at maximizing the solar energy potential on building roofs and minimizing solar gains on the their vertical facades. Daylight threshold levels as well as local building regulation parameters are taken into account as design constraints. Five representative types of urban fabric of Maceió were identified which allowed examining and adapting them from the use of energy-related indicators of the urban form. A set of most influential indicators of solar potential of urban forms was hierarchized, highlighting the role of the aspect ratio and albedo of urban surfaces. The application of optimization algorithm allowed testing more than 80,000 urban settings, pointing out a great diversity of "optimum" morphologies of urban blocks. The urban block designs obtained behaved better compared to the existing local typologies. Dealing with conflicting energy strategies by means of a constrained evolutionary optimization design process offered a great opportunity in searching for new solutions to the urban design in the neighborhood scale, helping to guide urban designers' decisions and allowing arenewal of the Architecture of the city

Les villes d’Europe centrale et orientale suscitent l’intérêt des chercheurs, car leur évolution a suivi des trajectoires particulières vu leur histoire complexe. Mais le plus souvent leurs transformations sont recensées à partir des changements politiques et socio-économiques et non pas du point de vue de l’évolution morphologique et fonctionnelle. Cette thèse propose une démarche d’analyse quantitative à la fois des changements morphologiques des villes d’Europe centrale et orientale avant et après l’effondrement de communisme, ainsi que des changements fonctionnels dans la période post-socialiste, les deux doublées par une analyse exploratoire de la capacité de résilience spatiale et socio-économique des villes à court et à long terme. Par conséquent, cette thèse vise à ajouter la dimension spatiale à l’analyse socio-économique et politique de la ville post-socialiste de l’Europe centrale et orientale, en questionnant les similarités et les dissimilarités qui les caractérisent. Nos résultats montrent un territoire d’Europe centrale et orientale assez hétérogène, avec des fractures ouest-est au niveau régional (dans l’ensemble du territoire), mais également au niveau national. La ville d’Europe centrale et orientale s’esquisse dans un modelé urbain conciliant l’héritage du passé, y compris l’héritage socialiste, avec les nouvelles demandes de l’économie de marché, ce qui se traduit spatialement par l’émergence d’une ville qui se rapproche du modèle de la ville d’Europe de l’Ouest, tout en restant différente. / Cities in Central and Eastern Europe are a subject of interest for researchers, as their evolution has followed particular trajectories in view of their complex history. However, often, the transformations of the cities of Central and Eastern European countries are analysed by taking into account only the political and socio-economic changes and not from the point of view of morphological and functional evolution. Thus, this thesis proposes a quantitative approach in what concerns the analysis of both the morphological changes of the cities of Central and Eastern Europe before and after the collapse of communism as well as the functional changes of the post-socialist period, both doubled by an exploratory analysis of spatial and socio-economic capacity of resilience of cities in the short and long term. Therefore, this thesis aims to add the spatial dimension to the socio-economic and political analysis of the post-socialist city of Central and Eastern Europe, by questioning the similarities and dissimilarities that characterize them. Our results show a rather heterogeneous territory of Central and Eastern Europe, with West-East fractures at the regional level, as well as at the national level. The city of Central and Eastern Europe is outlined as an urban model that seeks to reconcile the legacy of the past, including the socialist legacy, with the new demands of the market economy, which spatially translates into the emergence of a similar city, but in the same time different from that of Western Europe, which he seeks to match, fact that proves its complex context of evolution.