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BIM et Enjeux du Développement Durable dans la Construction

Dans un contexte où le secteur de la construction reste un des plus polluants et des plus énergivores (43% des consommations énergétiques françaises), la nécessité d’améliorer, en premier lieu, les processus de conception et de réalisation d’un bâtiment, puis ses performances énergétiques propres au cours de sa durée de vie et enfin l’optimisation et la réutilisation des déchets lors de sa démolition place le Building Information Modeling au coeur d’une appréhension nouvelle du bâtiment. En effet, le BIM, qui est un outil de modélisation 3D du bâtiment intégrant également des données non graphiques telles que les processus de construction et les matériaux utilisés, voire l’organisation du travail au cours du chantier, va agir sur plusieurs leviers et permettre de gérer le projet dans sa complexité, tout en répondant aux exigences environnementales notamment de la RT 2012.

En phase de conception architecturale, il permet d’une part de bénéficier de l’expérience de bâtiments similaires, de pouvoir cerner les spécificités d’un programme et d’y proposer une réponse. Dès cet instant, on peut déterminer des indicateurs tels que l’ergonomie, la luminosité à travers le calcul des surfaces vitrées et leur exposition, la détermination du facteur de lumière du jour, pour un confort à venir et une optimisation des espaces et de l’éclairage naturel. Par ailleurs, le BIM permet la prise en compte du contexte du projet à travers le géo référencement et la connaissance de l’environnement urbain, et favorise donc une meilleure intégration du projet au site.En ingénierie et structure, l’outil de modélisation va permettre de faire des simulations et les analyser pour mesurer dès l’amont du projet les performances énergétiques attendues en fonction des systèmes retenus (chauffage, ventilation, climatisation, type d’isolation thermique, matériaux et équipements prévus, etc) et trouver la solution la plus adaptée.

Une fois le projet défini et les acteurs de la réalisation du bâtiment désignés (lots techniques et architecturaux), la maquette numérique, en augmentant l’interopérabilité des outils informatiques, va permettre une mise en relation efficace de ces différents intervenants, favorisant ainsi le travail collaboratif et évitant les ressaisies. Elle présente également l’avantage de la visualisation immédiate des différents réseaux susceptibles de se superposer, problèmes qu’on continue à rencontrer au cours du chantier aujourd’hui, ainsi que la saisie des différents matériaux et équipements réellement utilisés (références, marques, etc). Par ailleurs en phase construction, le BIM permet un meilleur suivi de l’avancement du chantier et la prise en compte plus immédiate des éventuelles modifications. Il en résulte un gain de productivité qui s’accompagne d’une plus grande durabilité puisque les coûts de non qualité et de réparation ainsi que les risques sont alors diminués, les informations sur le bâtiment étant plus fiables et de meilleure qualité.

En phase d’exploitation, la connaissance qu’on a du bâtiment grâce à cet outil rend possible une gestion intelligente du patrimoine, à court comme à long terme, puisque les informations peuvent être mises à jour tout au long de la vie du bâtiment, et sont rendues accessibles à tout acquéreur ultérieur. On peut donc dresser une “carte vitale” du bâtiment car il n’y aurait alors plus de pertes ou déformations de données dues à l’ancienneté. Ce suivi permet un retour sur le matériel utilisé et sa performance pour améliorer les constructions à venir, mais également de fournir une base de données pour les assurances afin qu’elles maîtrisent mieux les risques liés à la construction.

Enfin, cette connaissance du bâtiment permet, par la connaissance des matériaux utilisés, d’optimiser leur recyclage possible ou, au moins, leur traitement adéquat.

Le BIM dont le potentiel pour répondre aux enjeux du développement durable est perceptible à toutes les échelles de l’acte de construire est donc un outil à développer dans ce sens.

Mots – Clés : Durabilité, Performance énergétique, Interopérabilité, Travail collaboratif, Fiabilité

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Le BIM : un outil d’aide lors de la conception

Le BIM (Building Information Modelling) est un concept qui a été inventé en 1995. Son objectif est de permettre la capitalisation des informations liées à un bâtiment, une infrastructure ou autre dans le but d’optimiser sa conception, sa construction, son exploitation et sa démolition. Le BIM sert donc tout au long de la vie d’un ouvrage. De plus, le BIM permet d’effectuer un travail collectif entre les différents intervenants : la maquette numérique est reprise par chaque intervenant qui y rajoute ses paramètres : architecture, calcul de structures, réseaux… Tout ceci permet une durabilité de l’ouvrage ainsi qu’un gain de temps et d’argent pour l’ensemble des parties prenantes du projet.

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Mais le BIM permet aussi de laisser parler son imagination lors de la conception afin d’innover et de créer les bâtiments, les infrastructures de demain. Cet outil permet de se rendre compte en temps réel de la faisabilité d’un ouvrage. De plus, le BIM permet de visualiser les différentes possibilités envisageables (par exemple, les différents types de ponts ainsi que leurs emplacements possibles dans le contexte environnemental). Il permet également de montrer au client le rendu final du projet avant même d’avoir entamé les travaux. Cela permet de corriger en amont du chantier les éventuels changements souhaités par le client.

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Grâce au BIM, l’ensemble des intervenants peuvent travailler ensemble sur le projet via une capitalisation de l’information. Cette façon de travailler devient indispensable sur les nouveaux projets comme par exemple la Fondation Louis Vuitton dont le modèle global comportait huit millions de degrés de liberté et cent vingt mille cas de charge différents.

Étant donné la complexité des besoins actuels, le BIM sera au cœur des projets de demain. Le problème qui sera à résoudre est celui de la sauvegarde des données. En effet, l’outil informatique a une durée de vie moyenne de dix ans tandis que les ouvrages sont conçus pour durer au minimum cent ans.

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Mots clés : Conception – Innovation – Maquette Numérique – Infrastructure – Durabilité

Sources :

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BIM : un outil pour perfectionner l’étude solaire d’un projet

BIM est entrain de devenir un logiciel incontournable dans la création de bâtiments durables. Une des raisons principales, c’est la précision et la simplicité de l’étude solaire et énergétique que BIM peut fournir.
Pour les architectes c’est l’opportunité d’adopter un processus de création itératif très efficace où ils peuvent connaitre et maîtriser de nombreuses informations et ainsi faire les bons choix en vue d’améliorer la performance énergétique du projet.

Facilite le dialogue architecte/ client
La communication entre la maîtrise d’œuvre et la maîtrise d’ouvrage est simplifiée et plus réactive. En effet, si le client suggère un changement, l’architecte peut alors facilement, montrer les effets qui en découlent et qui vont modifier la durabilité du projet. Par exemple, si le client veut supprimer certains éléments en façade, l’éclairement naturel n’est plus le même, on utilisera plus de la lumière artificielle et on augmentera la consommation d’énergie. La simulation des changements d’éclairements et leur impact sur la consommation énergétique du bâtiment et sa durabilité, a été grandement accélérée grâce au logiciel BIM. Des études auparavant menées sur plusieurs semaines ne prennent plus que quelques jours maintenant.

Développe la créativité
Si dans l’analyse solaire du bâtiment, BIM permet d’améliorer le processus de communication avec les membres d’une équipe, il aide aussi à développer la créativité en passant moins de temps à traiter manuellement des données. Plus de temps peut être investi dans création à purement parler du bâtiment. Grâce à l’outil BIM, le travail de la lumière devient une expérimentation où toutes les solutions sont envisagées. Alors que les architectes commencent à essayer des solutions, de nouvelles idées surgissent, ils peuvent ainsi expérimenter tout en ayant les résultats immédiats de ce qui marche ou non. Cela peut générer une émulation au sein de l’équipe de création où chacun ajoute de nouvelles idées à l’ensemble.

Vers la maison passive
BIM contribue également à créer des maisons passives. Voici un exemple qui illustre très bien cette tendance : le Grange Insurance Aubudon Center à Colombus qui a ouvert en 2009. L’équipe a utilisé BIM pour aider à orienter le bâtiment selon l’axe Est-Ouest qui maximise l’exposition solaire. Le groupe a crée des maquettes numériques pour étudier comment les différents angles des rayons solaires affectent le chauffage ainsi que l’éclairement naturel du bâtiment. Cela a permis à l’équipe de créer des persiennes et des débords de toits adaptés en conséquence.

La rénovation
La vitesse des analyses solaires que BIM permet à également été bénéfique pour la rénovation de projets. Ainsi, sur des bâtiments déjà existants on peut voir rapidement si, oui ou non, il est avantageux de refaire un éclairage qui inclut des capteurs de lumière naturelle. On peut ainsi, valider ce genre de décisions auprès des propriétaires et leur expliquer les avantages de ce genre d’intervention.

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Le BIM, l’outil vert de l’avenir pour la gestion patrimoniale

La modélisation des données de bâtiment, « Building Information Modeling » en anglais, a longtemps été une technologie évoquant la réticence pour les investisseurs. Le BIM est la modélisation graphique 3D du bâtiment couplée à des données techniques permettant d’éventuels calculs avant toute construction. Mais aujourd’hui, que ce soit en France ou en Angleterre, le BIM constitue une perspective d’avenir en termes de développement durable et d’analyse énergétique pertinente du bâtiment. En effet, depuis mars 2014,  dans le cadre du Plan Bâtiment Durable, il est envisagé de créer une « carte vitale » du bâtiment regroupant toutes ses informations utiles en les rendant plus facilement accessibles que le traditionnel format papier : plans de réseaux, contacts utiles pour la maintenance, historique des diagnostics et audits énergétiques, travaux récents, et éventuellement les objectifs de rénovation, etc. ; le but étant de dynamiser la vague de rénovation résidentielle à venir, dont les modalités sont encore en discussion côté pouvoirs publics.

Le maître d’ouvrage public, tenu d’acheter, entretenir et rénover son patrimoine immobilier, est le plus visé par ce nouveau modèle numérique du bâtiment ayant pour vocation d’être une référence unique pour tous les collaborateurs au sein d’un projet. Ce potentiel d’interaction optimisée entre les intervenants est un levier conséquent sur les questions d’enjeux énergétiques : les réductions d’émissions de GES reposent sur une modification réfléchie et précise des bâtiments, en termes de conception et réalisation.

Plusieurs dispositifs législatifs à l’échelle européenne tendent déjà à influencer le passage au BIM. Mais l’objectif n’est pas de forcer l’utilisation du BIM aux TPE/PME, bien moins habituées que les grands groupes, mais de les inciter à utiliser ce nouvel outil ; d’autant plus que le niveau de détail de chaque modélisation dépend de chaque projet. Le véritable challenge réside dans l’interopérabilité entre les nombreux logiciels de modélisation, ainsi qu’entre les différents acteurs aux tailles et intérêts différents. Une autre interrogation subsiste à propos de la définition des propriétés des objets au sein du BIM, car ceux-ci ne sont soumis à aucune norme malgré la volonté d’uniformité de l’outil. L’AIMCC[1] offre des réflexions de normalisation via une commission appelée « AFNOR PPBIM » afin d’améliorer la fiabilité des produits de construction.

Le BIM, quels gains pour le développement durable ?

L’utilisation du BIM offre des gains évidemment économiques du fait d’une meilleure maîtrise globale de l’agencement du planning de construction. Mais il permet également des gains environnementaux via une analyse de la performance des matériaux utilisés : les bureaux d’études thermiques utilisent de plus en plus le BIM comme outil de calcul thermique en phase conception.

Le pilotage et le suivi de la performance sont ensuite facilités tout au long du projet pour garantir d’éventuels objectifs de performance énergétique. Cette collecte d’informations régulière dans le temps et ces mesures pertinentes de la performance du bâtiment interviennent ainsi dans la définition de sa valeur immobilière. Mais aujourd’hui encore, il est difficile de quantifier précisément ce gain de valeur, bien qu’il existe quelques chiffres expérimentaux de référence.

Réussir une conception durable

Eddy Krygiel et Bradley Nies, Américains du cabinet BNIM Architects décrivent dans leur livre Green BIM – Successful sustainable design with building information modeling les méthodes pour optimiser les projets BIM en termes de développement durable.

Ils insistent tout d’abord sur l’enchaînement précis de la réflexion autour du projet : d’abord appréhender le climat, la culture et le lieu ; comprendre le type d’infrastructure envisagé, réfléchir à des moyens de réduction des besoins en consommation, penser à intégrer des énergies locales et naturelles, utiliser en priorité des systèmes humains efficaces, puis œuvrer contre les impacts négatifs qui subsistent à l’issue de la réflexion. Les auteurs soulignent notamment l’importance de l’orientation bioclimatique du bâtiment, c’est-à-dire l’influence de son exposition au soleil en hiver comme en été et ses conséquences sur le confort thermique intérieur. Cette orientation se fait selon le léger écart angulaire du bâtiment par rapport à l’axe nord-sud, et  ce choix est à faire de manière précise en phase conception et à implanter dans la modélisation BIM avec une latitude et longitude précises. Cette orientation doit aussi prendre en compte la captation des vents pour faciliter le rafraîchissement en été. Le plan masse et la forme du bâtiment ont également leur importance pour la durabilité.

Désormais, dans un objectif de durabilité, la conception ne doit plus consister à choisir si un mur comporte ou non une surface vitrée, mais qu’on surveille l’exposition au soleil de cette fenêtre, son orientation, quand et pendant combien de temps elle se retrouve à l’ombre : bref, son influence sur l’intérieur du bâtiment, quantifiée à l’aide du BIM.

Si tous les acteurs d’un projet sont  convaincus des bénéfices du BIM pour le développement durable, plusieurs choses sont à améliorer : l’interopérabilité entre les différents logiciels de BIM d’une part, mais aussi la sensibilisation des concepteurs à l’enveloppe et ses performances thermiques. L’incorporation d’un système de calcul de dépenses carbone au sein du BIM est également une perspective, notamment l’énergie grise à prendre en compte lors de la construction de l’ouvrage. C’est donc cette combinaison de l’efficacité du BIM et des objectifs de durabilité qui permettront  d’arriver plus rapidement à une société confortable, mais surtout durable.


[1] Association des industries de produits de construction

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BIM : la grande révolution dans le secteur du bâtiment

Après avoir attendu plusieurs années sans véritable évolution ou grande innovation, le secteur du bâtiment s’est doté d’un outil qui risque de créer – s’il atteint le niveau de performance escompté – un bouleversement dans la façon de construire.

Cet outil est le Building Information Model (BIM). Il s’agit d’une maquette numérique en 3D représentant le plus fidèlement possible un bâtiment dans les moindres détails.

Le BIM permet, dans un premier temps, d’avoir une meilleure conception du bâtiment grâce à un réalisme et une précision hors pair. En effet, dès cette phase, il s’agit de visualiser et d’appréhender le bâtiment de la façon la plus juste possible afin de palier, dès le début, aux différentes difficultés qui pourraient se poser.

En plus, de l’espace et du temps, l’outil BIM peut intégrer une cinquième dimension, qui n’est autre que l’argent. Son but étant de rendre optimal les coûts d’un projet en s’appuyant sur une base de données qui se veut exhaustive en tous points (les détails techniques, structurels, géométriques et esthétiques, les différents matériaux, les équipements, leur performance et leur durée de vie, les bordereaux de prix détaillés).

Dans un second temps, en phase réalisation, cet outil – regroupant toutes les informations – est essentiel, au sens où il contribue à améliorer les trois points essentiels dans la construction d’un ouvrage : la qualité, les délais et le coût. En ayant perçu très en amont, les problèmes techniques qui pourraient subvenir, les acteurs sont en mesure d’y obvier plus facilement. La prise en compte du temps comme facteur primordial du BIM permet, sans conteste, d’optimiser – voire d’améliorer – les délais en devançant les interactions complexes qui pourraient se produire entre les corps d’états.

En outre, le BIM va plus loin que la conception-construction d’un ouvrage, il s’intéresse à sa vie future, à son exploitation. En effet, les données de tous les intervenants techniques et architecturaux regroupées dans la maquette faciliteront la gestion mais également l’évolution future du bâtiment tout au long de son cycle de vie. Il permettra, sans nul doute, d’augmenter la durabilité de l’ouvrage.

Enfin, le BIM n’est à l’apogée de son développement et le travail restant à faire est encore important, subséquemment les possibles perspectives afin de rendre cet outil indispensable sont nombreuses et variées. L’un des objectifs à long terme est de réaliser une maquette numérique intégrée de sorte que tous les intervenants travaillent directement sur une maquette unique. En plus des cinq dimensions déjà évoquées, le BIM souhaite intégrer de nouvelles composantes importantes comme la gestion d’actifs immobiliers (en cours de développement en Angleterre – la « 6D ») puis les performances énergétiques et environnementales de l’ouvrage (ce qui permettrait d’optimiser les performances énergétiques d’un ouvrage tout en réduisant son impact environnemental).

En guise de conclusion, il convient de préciser que s’il atteint, dans les prochaines années, le niveau d’exigence projeté, le BIM sera un outil, non seulement indispensable, mais surtout révolutionnaire dans l’acte de construire.

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