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Maquette numérique et logiciels métiers en cours d’harmonisation

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D’importantes agences se lancent dans des développements en interne, telle Arcora, qui travaille avec Rhinocéros 3D et qui y a “plugger” des outils de calcul de lumière du jour pour optimiser au maximum les conceptions.

Pour les bureaux d’études qui ont d’ores et déjà sauté le pas, le passage au BIM conduit à travailler à partir d’un modèle spatial unique. La maquette numérique, qui définit l’ouvrage en 3D, devient la base de tous leurs échanges avec l’ensemble de la maîtrise d’œuvre. Au fil de la conception, le modèle architectural initial s’enrichit des informations techniques apportées par les différents intervenants pour caractériser la structure, l’enveloppe, les façades, les fluides, les courants forts et faibles… Le volume d’informations fourni est d’autant plus important que la maquette numérique n’est plus seulement utilisée pour permettre la coordination spatiale et réduire les problèmes d’exécution sur chantier. Vincent Moraël, directeur du BET Arcora (groupe Ingerop), qui prend l’exemple du logiciel de conception de bâtiment Revit d’Autodesk, très utilisé sur les grosses opérations de bâtiment, constate ainsi une évolution « vers une maquette constructive plus complète, partagée via un logiciel comme Revit, qui permet de faire la synthèse 3D et d’avoir un support pour la partie qualitative et la partie exploitation maintenance ».

Vers un vocabulaire commun

À charge toutefois pour les bureaux d’études d’importer la maquette numérique architecturale ou de produire une modélisation spécifique dans leurs logiciels métiers et de réaliser une correspondance des bibliothèques d’objets et des matériaux entre les différents outils. Cette étape nécessite que la maquette spatiale et le logiciel métier utilisent le même format d’échange - sachant que le format IFC est aujourd’hui le plus répandu dans le monde -, mais également qu’ils partagent les mêmes éléments de langage, c’est-à-dire qu’ils aient la même définition de ce qu’ils désignent, par exemple, par un mur, un poteau ou une fenêtre.
Aujourd’hui, les principaux logiciels métiers du marché font l’objet de développements en ce sens de la part des éditeurs et les bureaux d’études sont souvent mis à contribution pour mettre en place des tests, confronter les calculs manuel et automatique et aider à l’amélioration des passerelles entre outils métiers et maquette numérique.

Un gain de temps bénéfique

C’est le cas du bureau d’études thermiques CT3E, petite structure de trois personnes, basée à Troyes, qui a collaboré avec l’éditeur Fauconnet à la création d’une passerelle entre Revit et son logiciel de d’analyse thermique. « Le calcul pour un bâtiment de 30 logements nous demande désormais trois jours de travail, soit deux de moins qu’avant, un gain de temps qui nous permet d’aller plus loin dans l’amélioration énergétique de l’immeuble et de proposer plusieurs variantes », confie son directeur Stéphane Arlandis.
Certains logiciels métiers - comme Robot (structure) et Climawin (réglementation thermique) - ont même été intégrés dans Revit. Comme l’explique Yvan Le Bellec, responsable du pôle synthèse chez Alto Ingénierie, « nous utilisions déjà Climawin de manière indépendante, ce qui nous obligeait à renseigner manuellement toutes les surfaces de mur, les types d’ouvertures… Et cela prenait beaucoup de temps. Avec le BIM et la formation de tous nos collaborateurs sur Revit, nous cherchons à récupérer ces informations dans la maquette pour automatiser le travail de saisie et s’appliquer à ne faire que de la gestion et de la vérification. Sauf que, aujourd’hui, nos tests montrent que ce n’est pas encore concluant. Pour Climawin, il nous faut vérifier que toutes les caractéristiques du bâtiment ont bien été intégrées et que les calculs sont corrects. De plus, les transmissions calorifiques linéiques ne sont pas toutes récupérables automatiquement depuis la maquette numérique et nous devons les renseigner manuellement ».
D’importantes agences d’ingénierie se sont par ailleurs lancées dans des développements en interne. C’est le cas d’Arcora. « Nous travaillons depuis deux ans sur la base d’une maquette réalisée avec Rhinocéros 3D, rapporte Vincent Moraël. Nous y avons “plugger” des outils de calcul de lumière du jour comme Radiance, de génération d’héliodons via MeteoNorm, et des feuilles de calcul pour la partie quantitative. Nous avons également intégré un élément paramétrique, avec la solution Grasshopper, pour optimiser au maximum les conceptions. En faisant varier l’une des valeurs de notre modèle, par exemple, une trame de structure, nous étudions comment vont réagir les estimations, le calcul thermique, les consommations ou encore le coût de la façade. »
Chez Alto Ingénierie, des développements en interne ont aussi été menés pour gagner en productivité. « Nous avons mis en place une connexion entre Dialux et la maquette numérique afin de récupérer automatiquement les volumes à étudier. Une fois les calculs d’éclairement réalisés, nous pouvons réimporter l’implantation précise des luminaires dans la maquette. Par ailleurs, un autre software, Navisworks, nous permet de gérer facilement les conflits entre réseaux et d’indiquer sur une seule vue en plan le dévoiement de réseau à prévoir. Avant, la représentation graphique que l’on faisait sur les réseaux n’était pas obligatoirement à l’échelle (réseaux en polyligne), tout au moins jusqu’à la phase DCE, et elle ne permettait pas de générer des détections de clashs », explique Yvan Le Bellec. Pour d’autres bureaux d’études, le passage au BIM consiste au préalable à faire la preuve auprès de la maîtrise d’ouvrage que leur modèle métier est compatible. Une situation rencontrée par le BET structure CTE, qui a pu travailler en BIM sans abandonner le logiciel métier Allplan Engineering et continuer de produire dessus ses plans de coffrage et de structure.

Du modèle générique au plan spécifique

Quels que soient les choix de développement, une fois la maquette numérique importée dans le modèle métier, les bureaux d’études doivent souvent faire un travail de modélisation complémentaire lié aux spécificités de leurs métiers. L’ingénieur structure va, par exemple, ajouter des poteaux, des voiles et des descentes de charges à partir de l’implantation des données de la maquette numérique architecturale. Le BET façade, de son côté, va être amené à faire sa propre modélisation pour optimiser les performances énergétiques de l’enveloppe en fonction notamment des calculs de lumière du jour. « Il faut affiner les paramètres de calcul et de dimensionnement qui sont importés, toujours selon les critères métiers en fonction de la réglementation, des normes, du lieu du bâtiment, du caractère sismique… Le modèle architectural de départ est générique et il faut le préciser en fonction de toutes ces caractéristiques », détaille Roger Durand, directeur technique innovation chez Artelia. C’est ce modèle complet qui est ensuite calculé par le logiciel métier, en faisant éventuellement varier les paramètres propres à chaque spécialité pour aboutir à son redimensionnement. Il y a redimensionnement et même repositionnement, par exemple, lorsqu’un architecte a prévu un poteau de 20 cm là où l’ingénieur structure trouve qu’il faut un poteau de 30 cm compte tenu des descentes de charges. Enfin, pour finaliser le processus du BIM, il faut que ce modèle métier puisse être exporté vers la maquette numérique pour la mise à jour du fichier de base.

Encore un déficit de fluidité…

Dans les faits, ces échanges manquent encore de fluidité et de fiabilité. L’un des premiers problèmes rencontrés tient au manque de cohérence entre les bibliothèques d’objets de la maquette architecturale et celle métier. Il est également lié à la complexité de la notion « d’objet paramétrique » qui, dans le cas d’une fenêtre, englobe à la fois des dimensions géométriques, comme dans la convention de dessin, et des caractéristiques techniques que les ingénieurs vont utiliser pour leurs calculs, notamment la transmission lumineuse du vitrage, sa couleur, sa conductivité thermique… « Dans une maquette numérique, le problème survient, par exemple, lorsque l’architecte a dessiné un système de poteau-poutre en béton, et qu’il a donc créé les objets “poutre” et “poteau” dans sa bibliothèque. L’ingénieur structure importe ces données dans son modèle structure et, pour des raisons de contreventement ou de calcul sismique, implante à la place de ce poteau-poutre un voile plein en béton armé. Quand il exporte l’objet « voile plein » à la place du « poteau-poutre », le modèle architectural ne sait pas le reconnaître parce qu’il n’existe pas encore dans sa base, et le système se bloque », illustre Roger Durand. Et de constater, « quand on parle d’un bâtiment tout corps d’état, Revit ne représente peut-être que 5 % de l’écosystème BIM de tous les outils utilisés pour calculer, dimensionner, chiffrer, construire et exploiter l’ouvrage. Cela veut dire qu’il y a un énorme travail encore à faire pour mettre en cohérence les bibliothèques de tous les outils ».
Une deuxième difficulté est liée à la taille des fichiers. « Lorsque l’on intègre la question paramétrique, c’est-à-dire le fait de pouvoir modifier la maquette numérique en faisant varier une valeur, il arrive un moment où la quantité d’informations est trop importante pour qu’un modèle comme Revit puisse tourner correctement. Rien que sur les façades, on peut jouer sur de nombreux paramètres techniques tels que le type de vitrage, de menuiseries, les performances… Sur l’ensemble du bâtiment, cela représente une multitude de variables. Le fait que l’on ne puisse pas créer autant de paramètres que l’on veut sous Revit, nous a conduits à travailler également sur un modèle réalisé avec Rhinocéros 3D », constate Vincent Moraël. Pour Roger Durand, « il faut se limiter à une itération modérée, ne pas trop modifier le modèle initial, pour que, lors de l’exportation des données, il sache reconnaître les modifications ». Patrick Robert, BIM manager chez CTE, parle, quant à lui, « d’une rigueur de découpage informatique à avoir pour communiquer rapidement. Cela se traduit notamment par un travail par étage et par zone grâce à la “structure de bâtiment” et une gestion des objets bien optimisée sur Allplan ».

… et de « versioning »

Pour les bureaux d’études, un autre point d’achoppement est ce que Roger Durand appelle le « versioning », un terme anglais qui s’apparente à la gestion des versions de logiciels. Dans le cas de Revit, dont l’éditeur Autodesk sort une nouvelle version tous les ans, il y a systématiquement un décalage avec les logiciels métiers de l’année en cours. « C’est un vrai sujet de cohérence de l’écosystème qui est extrêmement pénalisant pour tous les utilisateurs. Cela représente un gros investissement de tests et de “débuggage” pour faire fonctionner les logiciels entre eux, avec un retour sur investissement qui n’est pas encore garanti, notamment pour de petites opérations », remarque Roger Durand.
Toutefois, si le grand nombre d’outils métiers autour de la maquette numérique et la diversité des acteurs du bâtiment rendent, de fait, l’apprentissage et la maîtrise du BIM des plus complexes, les bonnes pratiques se développent et donnent bien jour à une nouvelle approche collaborative de la construction.

N°350

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