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Le BIM et les exigences du patrimoine

La nécessité de préserver et valoriser le patrimoine architectural relève de la conscience collective. La modernisation des systèmes de diffusion et d’accès aux données sur le patrimoine est un des chantiers du ministère de la culture et de la communication. Ainsi, un programme national de numérisation 3d du patrimoine a été lancé à partir de 2010. Les principes du BIM Building Information Modeling sont aujourd’hui utilisés presque exclusivement pour la construction neuve. Or ils présentent des intérêts majeurs pour des projets de réhabilitation. En effet, le BIM trouve son intérêt premier dans l’étude et la pratique de projets complexes. Il semble donc approprié pour des projets d’intervention sur des Monuments Historiques.

Image en réalité augmentée de l’avant-nef et du proche d’entrée dans Cluny III - réalisée par la société On-Situ.
Image en réalité augmentée de l’avant-nef et du proche d’entrée dans Cluny III – réalisée par la société On-Situ.

La notion de patrimoine fait référence à des formes architecturales et ornementales complexes et variées. De l’abri préhistorique à la fondation Vuitton ou encore de la sobriété cistercienne à l’opulence baroque, la diversité des géométries se développe sans jamais se dupliquer à l’identique.

Ce qu’on sait faire aujourd’hui …

Les projets de réhabilitation nécessitent des phases préalables spécifiques pour le diagnostic de l’existant. Nous disposons aujourd’hui d’outils permettant de réaliser des relevés exhaustifs d’une grande précision. Il s’agit de la lasergrammétrie : procédé de relevé 3d laser en nuages de points, et de la photogrammétrie : procédé de reconstitution des dimensions d’un élément par corrélation de photos. Ces modes opératoires constituent des préalables à la réalisation d’un modèle numérique « as built» ou tel que construit.

Ce qu’apporterait le BIM…

Les projets de conservation et restauration se caractérisent également par la pluralité et la pluridisciplinarité des acteurs. Historiens, archéologues, micro-biologistes, chimistes, géologistes, ou encore ingénieurs en matériaux et structures concourent aux diagnostics et prises de décisions. A l’instar des opérations neuves, il est nécessaire fédérer de le réseau d’experts et leurs conclusions aussi appelées « données métiers ». Ainsi, les maquettes « patrimoniales » doivent permettre d’assurer la corrélation des informations. Elles doivent également faciliter l’enrichissement progressif suivant des structurations appropriées pour d’éventuelles procédures d’analyse, contrôle ou gestion ultérieure. Des catalogues de pathologies de bâtiment sont aujourd’hui constitués et pourraient servir demain à la prévention de détérioration de notre patrimoine.

Les développements en cours …

Les limites principales pour le développement d’un « BIM Patrimoine » concernent la restitution numérique de modèles 3d. En effet, les logiciels dits paramétriques sont inefficaces face à des formes complexes et nécessitent une intervention manuelle. Des adaptations d’applications industrielles tentent d’apporter des solutions à ces problématiques. Le concept HBIM ou Historic Building Information Model (Murphy et al. 2011) oeuvre au développement d’une bibliothèque d’objets paramétriques issue de données historiques pour l’élaboration de modèle exhaustif.

Les laboratoires de recherches (CNRS, MAP : Modèles et simulations pour l’Architecture et le Patrimoine) s’emploient à enrichir l’état de l’art et s’orientent notamment vers l’implémentation sémantique des modèles. Ainsi, pourront également être renseigné l’état de déformation ou dégradation des éléments.

De plus, la démocratisation des techniques et outils encouragent les études d’automatisation de certaines tâches et l’optimisation des processus. Relevant hier de l’utilisation exceptionnelle, aujourd’hui le recours à la numérisation répond d’un usage plus courant. Des travaux sont en cours afin de produire un modèle numérique 3d directement issu de la sémantisation automatique ou semiautomatique des nuages de points.

Les intérêts pour un « double numérique » de l’édifice se démultiplient. On ne se contente plus de documenter un état actuel utile aux entreprises pour l’exécution de leur lot. La maquette doit répondre aux exigences des comités scientifiques dans le cadre de projets de restitutions architecturales et archéologiques. Des enjeux culturels et pédagogiques sont donc à compter dans la liste des nombreux usages d’un « BIM Patrimoine ». En effet, les projets d’applications numériques de réalité virtuelle et augmentée tendent à être toujours au plus près du réel.

Les préoccupations de rétro-conception rejoignent les problématiques de la construction neuve et convergent vers des processus BIM identifiés. Des initiatives comme celle d’Autodesk associé à d’autres partenaires, réaffirment ces enjeux de sauvegarde. Ils sont à l’origine d’un concours intitulé « projet Soane » en référence à l’édifice remarquable de Sir John Soane en Angleterre. Ce projet propose de recourir aux processus et outils BIM pour reconstruire virtuellement et le plus exactement possible ce monument.

Webographie

http://digitalbuildingheritage.our.dmu.ac.uk

http://www.map.cnrs.fr/ldl/recherche/

http://www.mediaconstruct.fr/sinformer/le-blog-dubim/post/4296/quand-les-monuments-historiques-bimentaussi

http://abcdblog.typepad.com/abcd/

http://www.map.archi.fr/3D-monuments/index.html

[PDF]http://www.isprs-ann-photogramm-remote-sensspatial-inf-sci.net/II-5-W1/215/2013/isprsannals-II-5-W1-215-2013.pdf

http://www.theoutcomemagazine.fr/outcome-12015-fr/experience-en-matiere-de-modelisation-des-donneesdu-batiment-bim-dans-le-cadre-de-projets-dereconstruction-dobjets-historiques/

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L’intérêt du BIM en chantier

Si aujourd’hui, nous considérons et constatons que le BIM est surtout utilisé en phase conception, nous pouvons facilement imaginer l’intérêt que la maquette numérique renseignée apporte aux gestionnaires de patrimoine pour la phase exploitation et maintenance des actifs (ouvrages ou équipements construits).

BIM Veille Techno

Illustration du BIM dans le Cycle de Vie du Bâtiment (Source Autodesk)

Pourtant comme le dit Jérôme Lebrun directeur de l’ESITC Caen : «Le BIM, c’est comme une nouvelle langue qu’il faut apprendre à parler sur les chantiers.»

Le BIM appliqué à la construction a pour objectif de concevoir plus rapidement et plus précisément.

Notons, néanmoins, qu’il existe un but encore plus complexe à atteindre : le construire mieux.

Le BIM est un ensemble de processus qui permet la construction avant la construction en impliquant tous les acteurs le plus en amont possible.

L’intérêt du BIM pour la préparation de chantier est l’anticipation rendue possible par l’utilisation de la maquette numérique 3D intelligente en elle-même puisqu’elle contient des informations, des caractéristiques, des matériaux, des dimensions…. Elle permet d’éditer des plans, des nomenclatures, d’estimer des quantités, des coûts… C’est un véritable outil de communication et aide à la décision.

Le prototype du bâtiment ainsi modélisé peut améliorer (pour une plus grande efficacité) la planification des activités en évaluant mieux les ressources à mettre en place, matériaux, ouvriers, équipements, outils…. La sécurité du chantier est également un point important, sur lequel le BIM peut apporter une plus-value non négligeable, en combinant par exemple les méthodes de chantier classiques et la réalité augmentée ; l’objectif est alors de communiquer de manière ludique et concrète sur les risques et les mesures préventives mises en place pour éviter les accidents.

L’intégration de la notion de temps (communément appelée la 4D) à la maquette numérique et à ses données permet la simulation de l’évolution des travaux, par l’anticipation du déroulé du chantier, étapes par étapes. La planification devient plus visuelle, plus évidente pour tous. Concrètement pour les projets situés dans des sites particuliers, difficiles, contraints, l’installation du chantier, les livraisons de matériaux peuvent être mieux gérées, organisées, phasées au fil de l’avancement de la construction. La 4D peut être utilisée aussi pour vérifier le respect des délais en liaisonnant une maquette intelligente et un diagramme de Gantt dans le logiciel Navisworks d’Autodesk par exemple.

Cette même maquette numérique intelligente pourra être utilisée pour contrôler les coûts de construction en temps réel (5D).

Contrôle Qualité
Le BIM est utilisé en phase conception pour valider la cohérence technique globale du projet de construction lors des réunions de pré-synthèse et de synthèse où les modèles numériques sont confrontés pour détecter et résoudre d’éventuels problèmes ou incohérences.

Les entreprises sont un des acteurs du travail collaboratif, elles confrontent leurs modèles de fabrication avec les modèles théoriques, elles développent ou/et favorisent lorsque c’est intéressant la préfabrication hors site (rendue normalement plus efficiente avec des informations entrantes plus précises, mieux étudiées et validées plus en amont), réduisant ainsi les temps de construction.

Le BIM peut aussi apporter une plus-value en phase chantier pour améliorer la qualité de la construction, essentiellement, en limitant les erreurs de réalisation :

• Soit en prévention des erreurs, en aidant et en vérifiant l’implantation des ouvrages avec, par exemple, l’utilisation de la maquette numérique couplée à la reconnaissance automatique des images et à la réalité augmentée. On peut ainsi gérer des levées de réserves avec une tablette équipée de l’application BulldozAIR.
• Soit en résolution des erreurs, en mettant l’accent sur la communication simplifiée et rapide via des annotations (type BCF) géo-localisées et rattachées à la maquette centrale, envoyées au concepteur directement depuis le chantier par une tablette avec des solutions logicielles comme Tekla BIMsight de Trimble.

Utiliser le BIM, en phase réalisation, permet de vérifier que le chantier (la réalité) correspond bien au projet à travers le filtre de la maquette numérique et inversement.
Des nouveaux outils, comme des drones équipés de caméras peuvent survoler les chantiers, chaque jour à heure fixe, afin de constater un état d’avancement précis. Les nuages ou images photographiques sont ensuite utilisés et comparés à la 4D projetée. Des problèmes ou simples retards peuvent alors être mis en évidence et permettent d’envisager sans délais une réorganisation des travaux restant à réaliser.
A une échelle moindre, les nuages de points issus de relevés scanner (réalisés en phase travaux sur site) permettent de repérer les éléments techniques, les réseaux électriques, la plomberie et de les localiser, dans la maquette numérique 3D, pour obtenir des données TQC (tel que construit) très précises et ainsi permettre un véritable suivi de chantier, un contrôle de conformité des travaux et principalement de laisser des traces facilement utilisables et exploitables pour la gestion du bâtiment fini. Le BIM est utilisé ici comme méthode de contrôle.

Il faut être particulièrement prudent et méthodique car les données n’ont de réelle valeur pour l’exploitation et la maintenance des ouvrages qu’à la condition suivante : la réalité doit être en adéquation avec la maquette numérique.

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Webographie
http://methodesbtp.com/articles/bim-preparation-chantier-batiment/
http://www.bimgeneration.com/#firstPage
http://www.bouygues-construction.com/innovation/toutes-nos-innovations/la-maquette-numerique-pour-un-chantier-mieux-maitrise
https://bimbtp.com/construction/le-bim-au-service-de-la-qualite-de-realisation/
http://www.dronethermographie.fr/le-suivi-de-chantier-par-drone/
https://bimbtp.com/construction/methodes-de-chantier-et-realite-augmentee/
http://www.lemoniteur.fr/article/trimble-veut-apporter-le-bim-sur-les-chantiers-29051546
http://www.frenchweb.fr/la-start-up-du-jour-bulldozair-une-solution-saas-de-suivi-et-de-gestion-des-chantiers/148759

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