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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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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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Conservation Numérique et Valorisation du patrimoine

Aujourd’hui, l’emploi de la maquette numérique est au cœur des débats de savoir-faire constructifs, de développement durable et d’innovation ; mettant ainsi en avant son intérêt certain pour les nouvelles constructions à venir. De ce fait, on peut se demander si l’utilisation du BIM n’aurait pas également un avantage pour le bâti existant.

Comme le suggère la récente publication de Frank Hovorka et de Pierre Mit,  sur le Plan Développement Durable, mars 2014, l’emploi du BIM pour les bâtiments existants pourrait constituer une base de données présentant par exemple, des méthodes constructives, des subtilités, des problèmes et solutions retenues. Il serait judicieux de considérer les réalisations ayant posé le plus de problèmes, celles avec les meilleurs rendements (faibles coûts de non qualité), et/ou cibler certaines informations liées à des corps d’état précis (acoustiques, thermiques …). Ainsi, lors de rénovation ou de construction neuve, les entreprises auraient une base d’informations sur les bâtiments avoisinants.

De plus, la réalisation de maquette numérique pour les bâtis historiques et/ou intégrants un savoir-faire lié à un patrimoine culturel propre serait une opportunité de conserver de manière viable les informations liées à ces réalisations. Par exemple, aux Antilles Françaises, « conserver » numériquement le savoir-faire des cases créoles permettrait de sauver un style architectural certes, mais également des réflexions ; ces dernières sont progressivement amenées à disparaître du fait de leur grands coûts de rénovation et de la nécessité à loger de plus en plus de personnes.

Par ailleurs, elle pourrait également constituer un moyen numérique pour partager et présenter différents types de réalisations. A l’heure actuelle, où les outils technologiques nous donnent accès à des informations d’un point de vue mondial, ces maquettes numériques seraient une véritable ouverture à l’international permettant d’exporter divers types de gestion du patrimoine.

Les avantages de l’utilisation de la maquette numérique à quasiment tous les corps d’état du BTP n’a plus besoin d’être prouvé, aussi sa mise en place systématique se fera progressivement, retardée par des délais et considérations administratives. Néanmoins, mettre ce puissant outils numérique à profit des bâtis existants affinera nos connaissances en matières de gestion de projet, permettra une conservation du patrimoine lié à la construction, et offrira une ouverture sur l’international.

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