Comment tirer le meilleur parti du BIM ?

La modélisation des données du bâtiment (BIM) progresse en permanence grâce aux mises à jour de la numérisation, des logiciels de données, de l'intelligence artificielle (IA), des caméras et à l'émergence des jumeaux numériques. Au fil du temps, la raison de l'hésitation à utiliser cette technologie semble se résumer à l'éducation et à la formation, plutôt qu'à la conviction que le BIM en est encore à ses balbutiements.

Pour répondre à la question de savoir comment le secteur de la construction peut tirer le meilleur parti du BIM, nous examinons quelques études de cas de clients qui ont eu des expériences réussies en utilisant cette technologie sur des projets à travers le monde.

Jumeaux numériques

Pour améliorer la sécurité et la mobilité le long de l'Interstate 70 (I70), une autoroute réputée pour ses embouteillages et ses dangers, le Département des transports du Colorado (CDOT) modernise un tronçon de 12 km qui traverse Floyd Hill, à environ 40 km à l'ouest de Denver. Ce projet de 700 millions de dollars permettra de remédier au grave goulot d'étranglement de Floyd Hill, en améliorant la circulation et les vitesses de conception, ainsi que l'accès aux principaux échangeurs.

AtkinsRéalis est l'ingénieur principal et le concepteur travaillant avec le CDOT pour déterminer des solutions pour réaligner la chaussée, reconstruire la chaussée et les ponts et remplacer les infrastructures vieillissantes.

Samuel Worthy, responsable national du BIM pour les routes et autoroutes chez AtkinsRéalis, déclare : « Il existe de nombreux défis et contraintes spécifiques au site, comme la minimisation de l'impact sur les zones écologiquement sensibles adjacentes, la réduction des impacts sur les voies inondables, la réduction des excavations de roches et l'échelonnement des travaux de construction pour réduire l'impact sur les routes existantes. »

Avec l'aide des applications de modélisation 3D collaborative et de jumeaux numériques de Bentley System, AtkinsRéalis a abordé le projet de montagne en créant des modèles réalistes disponibles pour toute l'équipe et les parties prenantes en temps réel au fur et à mesure de l'avancement de la conception.

Worthy explique : « Pour atteindre ce niveau de coordination en temps réel, ProjectWise a été utilisé comme environnement de données commun. Les applications nous ont permis de créer rapidement des modèles 3D et d'évaluer des paramètres géométriques et spécifiques tels que la distance de visibilité. »

Archicad de Graphisoft a été utilisé sur le projet Everards Printworks pour exporter et importer des fichiers IFC vers et depuis d'autres consultants et sous-traitants, permettant une coordination tout au long des étapes de conception et de construction (Photo : Graphisoft)

En associant iTwin pour créer des jumeaux numériques, OpenRoads et OpenBridge pour la conception géométrique collaborative et la modélisation de ponts, et LumenRT pour la visualisation, AtkinsRéalis a rationalisé la gestion des données. Ils ont ensuite construit un jumeau numérique de projet qu'ils ont partagé sous différents formats, notamment des modèles statiques et des animations vidéo.

Selon Bentley Systems, AtkinsRéalis a économisé 1,2 million de dollars américains en gérant plus de 1 000 fiches de dossiers grâce aux applications Bentley. L’utilisation d’un environnement de données connecté pour héberger 11 070 dossiers a simplifié la coordination, ce qui a permis d’économiser 750 000 dollars américains. De plus, travailler dans un environnement numérique a permis d’économiser 97 % des efforts lors du développement et de la publication de jumeaux numériques à des fins de révision. À ce jour, la numérisation aurait permis de réduire le nombre total d’heures de travail de 50 000 et les coûts des projets de plus de 7 millions de dollars américains.

Empreinte carbone

Le BIM a joué un rôle important pour réduire au minimum l'empreinte carbone lorsque le fabricant danois de structures en acier Give Steel a été chargé de la construction d'un centre d'éducation climatique sur la côte du Groenland.

À seulement 250 km au nord du cercle polaire arctique, à Ilulissat, se trouve l'Icefjord Centre, un centre d'éducation climatique qui documente la fonte de la calotte glaciaire du Groenland, la deuxième plus grande du monde, l'un des effets les plus visibles et les mieux documentés du réchauffement climatique. La température moyenne du Groenland a augmenté de 1,5 degré Celsius au cours du siècle dernier, provoquant la fonte de la calotte glaciaire à un rythme accéléré.

Le Icefjord Centre, d'une superficie de 1 500 m², conçu par Dorte Mandrup, présente une forme angulaire et asymétrique combinant acier, bois et verre. Une terrasse sur le toit offre une vue sur les formations de glace en constante évolution du fjord.

Les considérations de durabilité ont été largement prises en compte dans le travail de Give Steel, qui a utilisé Tekla Structures, filiale de Trimble, pour optimiser la structure en acier du centre. Le centre est chauffé grâce à l'énergie géothermique neutre en CO2 et la nourriture de son restaurant provient de sources locales.

Les applications de modélisation 3D et de jumeaux numériques de Bentley System ont contribué au projet de modernisation d'un tronçon de l'autoroute 70 (I70) encombrée du département des transports du Colorado (CDOT) (Photo : Bentley Systems)

Kasia Niechoj-Zaporowska, ingénieure en structure et responsable du département technique de Give Steel en Pologne, explique : « En tant que producteur de structures en acier, nous nous concentrons sur l’objectif mondial 12 des Nations Unies, qui concerne la consommation et la production responsables. Lorsque nous avons commencé à concevoir le centre Icefjord, nous avons réalisé que la signification du projet était directement liée au réchauffement climatique. Nous avons donc beaucoup réfléchi à la manière de minimiser l’empreinte carbone. Parfois, des détails mineurs font une grande différence. »

L'architecte a utilisé Revit pour créer la conception initiale du centre. Ces fichiers IFC ont ensuite été transmis à Give Steel et implémentés directement dans Tekla Structures.

Les ingénieurs ont rapidement constaté qu’une conception plus simple des connexions en acier nécessiterait moins de matériaux et rendrait les connexions plus faciles à fabriquer et à assembler.

Les ingénieurs de Give Steel ont également utilisé le modèle BIM pour coordonner leurs travaux avec ceux des autres disciplines et éviter les conflits sur le chantier. Conformément à la méthodologie BIM, tous les sous-traitants du projet ont utilisé le même modèle pour mettre en œuvre leur part de travail.

Naviguer dans la complexité

Dans le cadre d'un réaménagement à usage mixte de l'historique Everards Printworks à Bristol, au Royaume-Uni, AMA Studio, basé en Écosse, a été chargé de transformer avec sensibilité un immeuble de bureaux désaffecté depuis longtemps en un hôtel 4 étoiles de 255 chambres, aux côtés de nouveaux appartements et de locaux commerciaux.

L'objectif était de conserver la façade classée de l'imprimerie Everards et la grande structure en béton qui composait les bâtiments de bureaux existants. De cette manière, le cabinet a pu conserver les éléments d'importance historique et concevoir un projet avec une empreinte carbone nettement inférieure à celle d'une nouvelle construction.

AMA a été mandatée par l'entreprise de conception et de construction McAleer and Rushe (MAR), pour le compte d'Artisan Real Estate UK, afin de développer la conception d'Everards Printworks, sur la base d'un plan de planification antérieur préparé par Alec French Architects. AMA a utilisé Archicad de Graphisoft pour exporter et importer des fichiers IFC vers et depuis d'autres consultants et sous-traitants afin de permettre une coordination tout au long de la conception et de la construction.

L'entrepreneur Give Steel a travaillé avec Tekla Structures, filiale de Trimble, pour optimiser la structure en acier du Greenland Icefjord Centre

La coordination d'un projet aussi complexe sur le modèle 3D n'a été possible qu'avec l'aide du logiciel BIM Archicad. BIMx a également été utilisé sur le chantier et lors des réunions avec les clients pour faciliter la communication de la conception. Les liens directs vers les plans et les coupes dans Archicad se sont révélés d'une grande aide, en particulier pour la coordination sur site de ce projet très complexe.

Lors des discussions de planification, le modèle Archicad a été exporté vers Twinmotion pour créer des visites vidéo. Les vidéos combinées au modèle Archicad se sont révélées « inestimables » pour aider à expliquer les impacts des changements de conception sur les principales vues extérieures.

La complexité tridimensionnelle du projet a été gérée grâce à Archicad, ce qui a permis à tous les membres de l’équipe de travailler en collaboration pour donner un nouveau souffle à un bâtiment historique.

Numérisation vers plan

Le fabricant d'appareils électroménagers Vorwerk Wupper Süd de Laaken, en Allemagne, a créé deux nouveaux locaux – une usine de moteurs de 23 000 m2 et un centre de recherche de 17 000 m2 – pour améliorer ses capacités d'ingénierie et de production. Une fois les travaux terminés, le cabinet d'architectes Jan-André Meyer Architects a été chargé de créer un jumeau numérique.

Une équipe de deux personnes a scanné les deux installations en cinq heures avec un flux de travail « scan-to-plan » utilisant le Leica BLK2GO et le BLK2FLY, un scanner laser volant autonome. Une fois les numérisations terminées, les nuages de points exportés ont pu être traités pour créer un plan d'étage précis des installations et un modèle 3D pouvant être visualisé sur un ordinateur et en réalité virtuelle.

Le BLK2GO a été utilisé pour scanner l’intérieur et certaines parties du paysage autour des installations et a également choisi d’utiliser le BLK2FLY pour scanner l’extérieur.

Le service cloud de coordination de modèles Aconex d'Oracle permet une intégration « transparente » à l'écosystème du projet dans un environnement de données commun sécurisé (CDE)

Une équipe a commencé par l'extérieur et a planifié la trajectoire de vol du drone avec l'application mobile. Certaines parties de l'extérieur ont été scannées manuellement pour s'assurer que rien n'était oublié et qu'il n'était pas nécessaire de procéder à un deuxième scan. Les deux bâtiments ont été capturés de manière autonome en 12 vols.

L'étape suivante du processus de numérisation vers plan consistait à traiter les données capturées par le BLK2GO et le BLK2FLY et à créer les livrables. Une fois les données du Vorwerk Wupper Süd capturées, l'équipe Meyer a pu retourner au bureau et importer les données via un câble USB-C dans la version BLK de Cyclone Register 360. Une fois importées, les données ont pu être combinées en un nuage de points de l'ensemble du Vorwerk. En deux semaines et demie, le plan d'étage et le modèle 3D du Vorwerk Wupper Süd ont été créés.

Pour ce projet, des plans d'étage 2D et un modèle 3D ont été créés pour le client. Les livrables précis faciliteraient la conception, la planification et l'exécution des projets à venir, car les entrepreneurs disposent de toutes les données nécessaires sous forme numérique.

Étant donné que ces données peuvent être envoyées directement à l’entrepreneur, celui-ci n’a pas besoin de se rendre personnellement sur le chantier, car il peut utiliser les plans d’étage ou même parcourir les installations sur son ordinateur ou utiliser un casque de réalité virtuelle pour les examiner.