Synthèse pfe loic ducerf sbe ingénierie by edu314

Institut National des Sciences Appliquées de Strasbourg

GENIE CLIMATIQUE ET ÉNERGÉTIQUE

SYNTHESE DU PROJET DE FIN D’ETUDES

Développement de la technologie BIM

par Loïc DUCERF

Tuteur institutionnel : R. BOUSSEHAIN Tuteur entreprise : X. GRASSER

Septembre 2016

Loïc DUCERF Ŕ Synthèse du Projet de Fin d’Etudes

Fiche d’objectifs Le Projet de Fin d’Etudes s’est déroulé au sein du bureau d’études d’ingénierie SBE Ingénierie, au siège social de Strasbourg du 1er février au 31 juillet 2016. Le sujet du PFE s’intitule « Développement de la technologie BIM ». Au sein du bureau d’études fluides se pose la question de la mutation de la conception des fluides à l’aide des outils numériques intégrés dans un environnement BIM. Le projet consiste à optimiser l’utilisation des outils informatiques (Autodesk Revit MEP) au sein du Bureau d’Études pour le calcul, la modélisation, le dimensionnement et le dessin de plans pour un projet de Bâtiment. L’objectif principal est de développer un carnet de route permettant d’utiliser de manière optimale l’ensemble des logiciels de conception, de dimensionnement et de dessin dans l’environnement BIM. Le travail est orienté selon les différents axes ci-après :  Appréhender la problématique et les besoins de SBE Ingénierie En dressant l’état des lieux des logiciels et en se familiarisant avec l’environnement BIM, plus précisément avec le logiciel Revit MEP. Il s’agit également de déceler les problématiques intervenant dans la mise en place du BIM au sein du bureau d'études SBE Ingénierie  Maîtriser les outils de conception par le BIM et approfondir l’utilisation des outils de dimensionnement proposés par les différents logiciels  Approfondir l’utilisation des outils BIM pour parfaire la synthèse entre les différents corps de métier du bureau d’étude d’ingénierie  Identifier les flux de donnés indispensables pour la mise au point d’un projet et mise en place de la saisie unique du bâtiment  Appliquer la méthode dans le cadre de projets concrets  Organiser l’interface avec les autres départements (Génie Électrique, Civil, Économie du Bâtiment, etc.)  Organiser la transmission du savoir-faire au sein de l’équipe par la rédaction de procédures et tutoriels, constitution de bibliothèques et gabarits.

Remerciements Mes premiers remerciement s’adressent à toutes les personnes m’ayant encadré et soutenu durant ce PFE. Je souhaite en particulier remercier Mme KANNENGISER, Directrice Générale de SBE Ingénierie, qui m’a donné l’opportunité d’effectuer ce PFE, aussi riche que formateur sur un sujet d’avenir dans le domaine de la construction. Je tiens également à remercier mon tuteur M. Xavier GRASSER, et M. Emmanuel JUNG pour leurs enseignements qui m’ont permis de mener à bien ce projet. Mes remerciements vont également à l’ensemble de l’équipe de SBE Ingénierie pour leur collaboration et leur bonne humeur, ainsi qu’à Yann TREGOAT, stagiaire dans le département Structure, avec qui j’ai pu collaborer et échanger tout au long de ce PFE. Enfin, je remercie M. BOUSSEHAIN, pour son suivi et ses remarques qui m’ont permis d’avancer dans la bonne direction, ainsi que l’équipe pédagogique de la spécialité Génie Climatique et Energétique de l’INSA de Strasbourg.

Loïc DUCERF Ŕ Synthèse du Projet de Fin d’Etudes

RESUME

ABSTRACT

Développement de la technologie BIM

Development of the BIM technology

Le Projet de Fin d’Etudes s’est déroulé au sein du bureau d’études d’ingénierie SBE Ingénierie, dans le département Fluides. Au sein de ce bureau d’études se pose la question de la mutation de la conception des fluides à l’aide des outils numériques intégrés dans un environnement BIM. A ce titre, l’entreprise a souhaité, à travers ce Projet de Fin d’Etudes, approfondir et optimiser l’utilisation des outils informatiques pour la modélisation, le dimensionnement et la mise en plan dans un environnement collaboratif BIM.

The graduation project took place within the design office SBE Ingénierie, in the fluid department. Within this company arises the question of the mutation of the fluid design in a BIM environment. As such, through this graduation project, the design office wanted to broaden and optimise the use of software tools for modelling, designing and laying out plans in a collaborative BIM environment.

Le présent rapport expose la démarche réalisée pour répondre au besoin de l’entreprise concernant l’adoption d’une nouvelle méthode BIM. Le concept étant tout nouveau au sein du bureau d’études, le travail a consisté à rechercher les informations et données nécessaires pour le développement de la conception dans un environnement BIM. L’expérimentation de différents logiciels a été effectuée afin d’obtenir un retour d’expérience et ainsi être en mesure de conseiller l’entreprise dans l’acquisition d’outils informatiques adaptés à leurs besoins. Des guides d’information et tutoriels internes ont été réalisés pour sensibiliser et former les employés et ainsi permettre à l’entreprise d’adopter cette démarche BIM.

This report sets out the process carried out to meet the needs of the company regarding the adoption of a new BIM method. The concept being brand new within the engineering agency, the task consisted in seeking information and necessary data for the development of the conception in a BIM environment. The experimentation with various softwares has been performed in order to get feedback and thus be able to advise the company on acquiring software tools closely suited to its specific needs. Information guides and internal tutorials have been made to raise awareness and train employees, and thus enable the company to adopt this BIM approach.

Mots-clés

Keyword

BIM Ŕ Maquette numérique

BIM Ŕ Digital mockup

DUCERF Loïc Tuteur INSA : R. BOUSSEHAIN Tuteur entreprise : X. GRASSER

Développement de la technologie BIM Septembre 2016

Page 1 / 52

Loïc DUCERF Ŕ Synthèse du Projet de Fin d’Etudes

Table des matières

Introduction..................................................................................................................................... 6 1.

Intégration du BIM chez SBE Ingénierie .............................................................................. 7 1.1.

Définition du BIM ............................................................................................................... 7

1.2.

Niveau de maturité de BIM ............................................................................................... 7

1.3.

Le BIM chez SBE Ingénierie ............................................................................................. 8

1.4.

Intérêt du BIM pour le bureau d’études ............................................................................ 8

1.5.

Présentation des projets pilotes pour la conception BIM Fluides ................................... 10

1.5.1.

Projet de construction de 13 logements locatifs « L’Origine des Sources » .......... 10

1.5.2.

Création d’une bibliothèque et d’un parc public à Bischoffsheim ........................... 10

Maquette numérique et étude thermique ........................................................................... 11 2.1.

Problématique de l’étude ................................................................................................ 11

2.2.

Maquettes Architecte reçues chez SBE Ingénierie ........................................................ 12

2.3.

BIMPleiades .................................................................................................................... 13

2.3.1.

Essai sur le projet « L’Origine des Sources » à Mittelhausbergen ......................... 13

2.3.2.

Essai sur le projet de réalisation d’une épicerie sociale à Illzach ........................... 14

2.3.3.

Essai sur une maquette Architecte modélisée sur Revit ........................................ 14

2.3.4.

Conclusion de l’étude sur Pleiades ......................................................................... 15

2.4.

2.4.1.

Export de la maquette numérique sous THERMBIM .............................................. 16

2.4.2.

Analyse des résultats .............................................................................................. 16

2.4.3.

Conclusion de l’étude sur THERMBIM.................................................................... 19

2.5. 3.

THERMBIM et maquette numérique ............................................................................... 15

Conclusion générale sur les études thermiques dans un environnement BIM .............. 19

Conception fluides à l’aide des outils numériques intégrés en BIM .............................. 20 3.1.

Problématique ................................................................................................................. 20

3.2.

Etat des lieux de la conception avec Revit ..................................................................... 20

3.2.1.

Avant-propos ........................................................................................................... 20

3.2.2.

Gabarit de Projet ..................................................................................................... 20

3.2.3.

Bibliothèque de familles .......................................................................................... 20

3.2.4.

Dimensionnement des réseaux ............................................................................... 20

3.3.

Comparatif de logiciels pour la conception Fluides ........................................................ 21

3.3.1.

FISA ......................................................................................................................... 21

3.3.2.

Stabicad ................................................................................................................... 22

3.3.3.

Comparatif ............................................................................................................... 23

3.3.4.

Conclusion ............................................................................................................... 23

3.4.

Etat des lieux de la conception et comparatif avec un logiciel de type Stabicad ........... 24

DUCERF Loïc Tuteur INSA : R. BOUSSEHAIN Tuteur entreprise : X. GRASSER

Développement de la technologie BIM Septembre 2016

Page 2 / 52

Loïc DUCERF Ŕ Synthèse du Projet de Fin d’Etudes

3.4.1.

Ventilation ................................................................................................................ 24

3.4.2.

Chauffage ................................................................................................................ 27

3.4.3.

Sanitaire et Evacuations .......................................................................................... 28

3.4.4.

Aide au dessin ......................................................................................................... 28

3.4.5.

Conclusion de l’approfondissement de l’utilisation de Stabicad ............................. 28

Optimisation de la conception ............................................................................................ 29 4.1.

4.1.1.

Intérêt d’un Gabarit de Projet bien réalisé .............................................................. 29

4.1.2.

Arborescence du projet, gabarit de vue et filtres .................................................... 29

4.1.3.

Nomenclatures ........................................................................................................ 31

4.1.4.

Annotations .............................................................................................................. 31

4.1.5.

Mise en plan 2D ....................................................................................................... 32

4.2.

Constitution d’un Gabarit de Projet Fluides .................................................................... 29

Essai du Gabarit réalisé sur un projet concret................................................................ 33

4.2.1.

Tracé et dimensionnement des réseaux ................................................................. 33

4.2.2.

Nomenclatures et métrés ........................................................................................ 35

Développement du travail collaboratif interne .................................................................. 36 5.1.

Introduction...................................................................................................................... 36

5.2.

Projets Partagés (PP) ..................................................................................................... 36

5.2.1.

Principe de fonctionnement ..................................................................................... 36

5.2.2.

Lien avec la maquette Architecte ............................................................................ 37

5.3.

Fichiers Liés (FL) ............................................................................................................ 38

5.3.1.

Principe de fonctionnement ..................................................................................... 38

5.3.2.

Lien avec la maquette Architecte ............................................................................ 38

5.4.

Projets Partagés Liés (PPL)............................................................................................ 39

5.4.1.

Principe de fonctionnement ..................................................................................... 39

5.5.

Comparaison des moyens de collaboration ................................................................... 40

5.6.

Solution retenue pour la collaboration interne ................................................................ 40

5.7.

Essai de collaboration interne en Fichiers Liés .............................................................. 41

5.8.

Principe de modélisation ................................................................................................. 43

5.8.1.

Collaboration sans maquette Architecte ................................................................. 43

5.8.2.

Collaboration avec maquette Architecte ................................................................. 44

5.9.

Gestion des réservations ................................................................................................ 45

5.9.1.

Création des réservations par le département Fluides ........................................... 46

5.9.2.

Gestion de la demande de réservation par le département Structure .................... 46

5.9.3.

Visualisation des demandes de réservation par le département Fluides ............... 47

Conclusion .................................................................................................................................... 49 Bibliographie................................................................................................................................. 51 Présentation de l’entreprise ........................................................................................................ 52

DUCERF Loïc Tuteur INSA : R. BOUSSEHAIN Tuteur entreprise : X. GRASSER

Développement de la technologie BIM Septembre 2016

Page 3 / 52

Loïc DUCERF Ŕ Synthèse du Projet de Fin d’Etudes

Liste des figures Figure 1 : Observation d'un problème de conception et modification des réseaux ................. 9 Figure 2 : Perspective extérieure du projet "L'Origine des Sources" .....................................10 Figure 3 : Projet de création d'une Bibliothèque à Bischoffsheim..........................................10 Figure 4 : Etude thermique avec maquette numérique .........................................................11 Figure 5 : Visualisation de la maquette Architecte du projet « L’Origine des Sources » et du projet d’épicerie sociale à Illzach sur le logiciel de visualisation Solibri .................................12 Figure 6 : Problème de compatibilité lors de l’export vers BIMPleiades de la maquette Architecte sur le projet « L’Origine des Sources » à Mittelhausbergen .................................13 Figure 7 : Export sur BIMPleiades avec une maquette remodélisée correctement ...............13 Figure 8 : Problème de compatibilité lors de l’export sur BIMPleiades de la maquette Architecte sur le projet d’épicerie sociale à Illzach ................................................................14 Figure 9 : Export sur BIMPleiades après modifications .........................................................14 Figure 10 : Export sur BIMPleiades avec une maquette réalisée sur Revit ...........................14 Figure 11 : Etude thermique via THERMBIM ........................................................................15 Figure 12 : Export vers THERMBIM de la maquette Architecte pour le projet « L’Origine des Sources » .............................................................................................................................16 Figure 13 : Comparaison du Bbio et du Cep entre une étude de référence et une étude via THERMBIM ..........................................................................................................................16 Figure 14 : Comparaison des déperditions pièce par pièce entre une étude de référence et une étude via THERMBIM (Bâtiment 1) ...............................................................................17 Figure 15 : Comparaison des déperditions pièce par pièce entre une étude de référence et une étude via THERMBIM (Bâtiment 2) ...............................................................................17 Figure 16 : Comparaison détaillée des déperditions pour un exemple de pièce (bâtiment 1 logement 1 - Chambre 1)......................................................................................................18 Figure 17 : Dimensionnement des diamètres de gaine avec Revit MEP ...............................20 Figure 18 : Tableau comparatif de logiciels MEP ..................................................................23 Figure 19 : Dimensionnement actuel de la ventilation ...........................................................24 Figure 20 : Paramétrage des données d'entré pour le calcul ................................................25 Figure 21 : Redimensionnement des réseaux de ventilation avec Stabicad pour Revit ........25 Figure 22 : Vue d'ensemble des résultats du calcul pour chaque tronçon.............................26 Figure 23 : Dimensionnement avec Stabicad de la ventilation sur le projet « L’Origine des Sources » .............................................................................................................................26 Figure 24 : Dimensionnement actuel du chauffage ...............................................................27 Figure 25 : Dimensionnement avec Stabicad du chauffage sur le projet de Bibliothèque à Bischoffsheim .......................................................................................................................27 Figure 26 : Dimensionnement actuel du sanitaire à partir de tableaux Excel ........................28 Figure 27 : Exemple de paramétrage des filtres pour la réalisation des plans de réseaux enterrés ................................................................................................................................30 Figure 28 : Exemple de nomenclature réalisée pour les réseaux de sanitaire ......................31 Figure 29 : Schéma 3D de ventilation pour la CTA n°2 sur le projet « L’Origine des Sources » .............................................................................................................................................32 Figure 30 : Exemple de rendu de mise en plan obtenu sur le projet de Bibliothèque à Bischoffsheim .......................................................................................................................33

DUCERF Loïc Tuteur INSA : R. BOUSSEHAIN Tuteur entreprise : X. GRASSER

Développement de la technologie BIM Septembre 2016

Page 4 / 52

Loïc DUCERF Ŕ Synthèse du Projet de Fin d’Etudes

Figure 31 : Refonte de l'ensemble des réseaux sur le « L’Origine des Sources ».................34 Figure 32 : Redimensionnement de la ventilation sur le projet « L’Origine des Sources » ....34 Figure 33 : Nomenclatures Revit créées répertoriant respectivement les longueurs droites et les raccords ..........................................................................................................................35 Figure 34 : Comparatif des métrés de gaines sur le projet « L’Origine des Sources » à Mittelhasubergen ..................................................................................................................35 Figure 35 : Fonctionnement de la collaboration interne avec les Projets Partagés (PP) .......37 Figure 36 : Fonctionnement global de la collaboration avec les Projets Partagés (PP) .........37 Figure 37 : Fonctionnement de la collaboration interne avec les Fichiers liés (FL) ...............38 Figure 38 : Fonctionnement global de la collaboration avec les Fichiers liés (FL) .................38 Figure 39 : Fonctionnement global de la collaboration avec les Projets Partagés Liés (PPL) .............................................................................................................................................39 Figure 40 : Comparatif des moyens de collaboration ............................................................40 Figure 41 : Collaboration en Fichier Lié sur le projet d'épicerie sociale à Illzach ...................41 Figure 42 : Outil de vérification des interférences de Revit ...................................................42 Figure 43 : Répartition des tâches de modélisation entre département ................................43 Figure 44 : Collaboration interne sans maquette Architecte ..................................................44 Figure 45 : Collaboration avec maquette Architecte .............................................................45 Figure 46 : Utilisation de l'outil de vérification des interférences pour la création automatique des réservations ...................................................................................................................46 Figure 47 : Génération automatique d'une seule grande réservation pour deux réseaux ......46 Figure 48 : Visualisation des réservations par le département structure pour vérification .....47 Figure 49 : Création et transmission d'un fichier .zip lorsque la demande de réservation est traitée par le département structure ......................................................................................47 Figure 50 : Visualisation de l'état des réservations par le département Fluide ......................48 Figure 51 : Mise en plan des réservations pour transmission au département Structure sur le projet « L’Origine des Sources » ..........................................................................................48

DUCERF Loïc Tuteur INSA : R. BOUSSEHAIN Tuteur entreprise : X. GRASSER

Développement de la technologie BIM Septembre 2016

Page 5 / 52

Loïc DUCERF Ŕ Synthèse du Projet de Fin d’Etudes

Introduction Le Projet de Fin d’Etudes s’est déroulé dans le département Fluides du bureau d’études d’ingénierie SBE Ingénierie, basé à La Wantzenau. Au sein du bureau d’études fluides se pose la question de la mutation de la conception des fluides à l’aide des outils numériques intégrés dans un environnement BIM. Le projet a pour ligne directrice l’optimisation de l’utilisation des outils informatiques pour la modélisation, le dimensionnement et la mise en plan dans un environnement collaboratif BIM. Ce développement s’est basé sur trois niveaux d’intervention principaux : la réalisation d’étude thermique dans un environnement BIM, la conception Fluides à l’aide des outils numériques intégrés et l’optimisation de cette dernière, et enfin le développement du travail collaboratif sur une même maquette numérique des départements Structure, Fluides, et Electricité. Pour mener à bien cette phase de mutation de la conception, deux projets pilotes en cours d’études ont été utilisés pour tester et valider la méthode de travail à appliquer. L’environnement BIM étant un concept tout nouveau au sein du bureau d’études, le travail a avant tout servi de base pour la mutation radicale des méthodes de travail impliquées par la mise en place d’un processus BIM. Ce rapport synthétise l’ensemble des recherches et analyses effectuées pour assurer le développement d’un environnement BIM au sein du bureau d’études. Il se décompose en cinq parties principales. Dans un premier temps sont présentés les problématiques, ainsi que les projets pilotes utilisés pour réaliser le développement des applications Génie Climatique et Energétique. La deuxième partie expose les études comparatives effectuées pour la réalisation d’études thermiques dans un environnement BIM, tout en veillant à conserver des outils maitrisés par le bureau d’études. La troisième partie s’intéresse à la conception Fluides et compare les outils de dimensionnement proposés par les différents logiciels afin de trouver l’outil le plus adéquat pour réaliser l’ensemble des applications nécessaires lors de la conception Fluides du bureau d’études dans un environnement BIM. Dans la quatrième partie sont exposés les travaux effectués pour optimiser cette conception Fluides au plus près des besoins de l’entreprise, par la constitution de gabarits de projet et bibliothèques adaptés. La dernière partie reflète l’ensemble des démarches réalisées pour assurer le développement du travail collaboratif sur une même maquette numérique des départements Structure, Fluides, et Electricité.

DUCERF Loïc Tuteur INSA : R. BOUSSEHAIN Tuteur entreprise : X. GRASSER

Développement de la technologie BIM Septembre 2016

Page 6 / 52

Loïc DUCERF Ŕ Synthèse du Projet de Fin d’Etudes

1. Intégration du BIM chez SBE Ingénierie 1.1. Définition du BIM Aucune définition universelle du BIM n’existe, mais la définition généralement utilisée est la suivante : « Building Information Modeling, Building Information Model (BIM) ou dans sa transcription française Modélisation des données du bâtiment (MIB), Bâti et informations modélisés, modèle d’information unique du bâtiment, ou encore Maquette numérique du Bâtiment (MNB), est une technologie et des processus associés pour produire, communiquer et analyser des modèles de construction » [1]. De manière générale, le BIM indique un ensemble de méthodes de travail pour travailler en collaboration sur une maquette numérique paramétrique 3D commune, contenant des données intelligentes et structurées. Ce processus est utilisé tout au long de la durée de vie du bâtiment, que ce soit pour la conception, la réalisation ou la maintenance de l’ouvrage. Le BIM est alors un processus d’échange entre les différents acteurs d’une opération. La maquette numérique contient chaque élément composant le bâtiment (murs, fenêtres, portes, dalles, escaliers, poutres, équipements...) et leur caractéristiques. On parle de maquette numérique et non de maquette virtuelle, car la modélisation intègre la notion d’objet et ne se limite pas aux caractéristiques purement géométriques. Par ailleurs, dans ce processus se pose la question de l’élaboration et de l’actualisation de la maquette numérique. 1.2. Niveau de maturité de BIM Il y a plusieurs étapes d’utilisation du BIM. La première phase indispensable est la maîtrise des outils de BIM en interne. Une fois cette étape maîtrisée, le BIM peut ensuite s’appliquer dans un cadre d’échanges avec des partenaires extérieurs, par la création de protocoles BIM. On distingue alors trois niveaux principaux de maturité de BIM : - BIM niveau 1 : Chaque intervenant travaille sur une maquette séparée pour ses propres besoins. Ce BIM de niveau 1 ne constitue donc pas réellement une collaboration à proprement parlé, puisque chaque acteur produit de son côté pour ensuite transmettre les informations sur une base commune. - BIM niveau 2 : Chaque intervenant travaille sur une copie de la même maquette numérique. Les différentes copies de la maquette numériques sont ensuite compilées et mutualisées par le BIM Manager afin d’établir des rapports de synthèse entre les différents corps d’état. La collaboration basée sur la maquette numérique se fait alors à double sens entre architecte, bureaux d'études et entreprises. - BIM niveau 3 : Chaque intervenant travaille sur la même maquette en temps réel via un serveur dédié, permettant l’ajout d’informations durant tout le cycle de vie de l’ouvrage. Ce niveau de BIM est l’idéal à atteindre, mais reste utopique au vu de l’état de maturité du BIM actuel.

DUCERF Loïc Tuteur INSA : R. BOUSSEHAIN Tuteur entreprise : X. GRASSER

Développement de la technologie BIM Septembre 2016

Page 7 / 52

Loïc DUCERF Ŕ Synthèse du Projet de Fin d’Etudes

1.3. Le BIM chez SBE Ingénierie Au sein du bureau d’études, plusieurs disciplines se rencontrent dans la démarche BIM, notamment les fluides, la structure, ou encore l’électricité. Il apparait judicieux d’utiliser le BIM pour assurer un processus d’échange autour d’une maquette numérique commune dans le cadre d’un travail collaboratif interne à l’entreprise, en assurant ainsi un BIM de niveau 2 entre les différents départements. Le but étant que chaque département travaille sur une copie de la même maquette, pour ensuite réaliser une synthèse permettant de détecter les éventuels conflits. Les maquettes de département seront donc compilées, pour établir des rapports de synthèse. A terme, le BIM devra permettre la collaboration avec les intervenants extérieurs, principalement l’architecte, afin de s’adapter aux changements de configuration du bâtiment, comme cela se fait actuellement sur AutoCAD avec un fichier XRef. Ici, l’échange se ferait avec un fichier au format IFC ou Revit. Cependant, l’environnement BIM étant inexistant avant mon Projet de Fin d’Etudes, il est nécessaire de commencer par une phase de transition en BIM niveau 1 dans un premier temps, permettant de maîtriser les outils de BIM pour les besoins respectifs de chaque département. Différents logiciels certifiés BIM existent sur le marché. SBE Ingénierie a fait l’acquisition d’un d’entre eux, Revit, mais aucune méthode de travail n’a été établie, entrainant une utilisation inexistante du logiciel avant mon Projet de Fin d’Etudes. Revit étant leader sur le marché du BIM et pour des raisons de coût, ce choix de logiciel ne sera pas remis en question. La conception et l’intégration des éléments techniques sera donc réalisée exclusivement sur Revit. 1.4. Intérêt du BIM pour le bureau d’études La démarche BIM présente de nombreux avantages pour la maitrise d’œuvre. Elle permet une compréhension du projet de manière globale. Les problèmes sont détectés plus rapidement, permettant ainsi une meilleure productivité. L’enjeu principal du BIM est d’assurer l’interopérabilité des logiciels et ainsi des différents acteurs du projet. Les intérêts majeurs pour le bureau d’études sont répertoriés ci-après. - Optimisation de la coordination entre les acteurs et de la synthèse technique Le BIM permet d'optimiser les processus internes et la coordination entre les différents corps d’état. Le BIM, intégré en amont de la réalisation, permet de mieux comprendre le cheminement des réseaux, les configurations et croisements, les détails. Cette coordination permanente entre les corps de métiers améliore la synthèse technique. Grâce au BIM, on peut même parler de synthèse technique en continu. Réaliser la synthèse à l’aide du BIM permet ainsi de détecter plus facilement les conflits potentiels. Actuellement, la synthèse est généralement faite une fois. Mais par la suite, si des changements doivent être opérés, la synthèse n’est pas forcément refaite, ce qui peut engendrer des conflits. Ainsi, en travaillant sur une copie de la même maquette, les conflits potentiels sont plus à même d’être détectés, par le biais des outils de vérification des interférences intégrés. Du coup, les problèmes sur chantier sont évités dès l'étape de conception. Notamment, pour la synthèse entre les départements Fluides et Electricité, des conflits sur chantier auraient pu être évités par la réalisation d’une synthèse BIM (conflits entre chemins de câble et gaines, conflits entre prises électriques placées au niveau de radiateurs et de modules thermiques d’appartement). De plus, des erreurs de conception peuvent facilement être détectées, comme cela a été le cas sur le projet « L’Origine des Sources » à Mittelhausbergen. DUCERF Loïc Tuteur INSA : R. BOUSSEHAIN Tuteur entreprise : X. GRASSER

Développement de la technologie BIM Septembre 2016

Page 8 / 52

Loïc DUCERF Ŕ Synthèse du Projet de Fin d’Etudes

Figure 1 : Observation d'un problème de conception et modification des réseaux

En effet, le tracé des réseaux de ventilation du bâtiment a permis de mettre en évidence l’impossibilité de relier les quatre colonnes montantes au caisson d’extraction, comme cela était dessiné sur le plan 2D ; l’espace n’étant pas suffisant pour insérer des coudes. Sur AutoCAD, il est plus difficile de visualiser les problèmes d’encombrement, alors que sur Revit MEP, les problèmes de place sont détectés facilement. En conséquence une autre solution pour relier ces colonnes au caisson de ventilation a dû être trouvée. Le BIM permet donc de mieux chiffrer et anticiper l'exécution du projet. Le BIM est donc un moyen de produire des ouvrages de meilleure qualité. L’ensemble des contraintes peut être vérifié, ce qui assure la réelle faisabilité d’un projet dans tous ses détails techniques et géométriques. - Limiter les ressaisies de données Le BIM peut permettre de limiter les ressaisies de données. En effet, il est possible de récupérer les données des autres intervenants sans avoir à les ressaisir puis les enrichir en y intégrant ses propres résultats. De ce fait, un gain de temps non négligeable peut être généré. Par ailleurs, avec l’absence de ressaisies, les pertes et les altérations de données sont fortement réduites. - Réaliser des coupes et vue 3D instantanées des installations Etant donné que toutes les altimétries sont renseignées, un autre gros intérêt des logiciels BIM est de pouvoir faire des coupes et vues 3D instantanées des installations. - Modification aisée A tout instant, il est possible de modifier et de changer les réseaux d'emplacement. Et lorsqu'un élément change de place ou de fonction, il est mis à jour dans toutes les vues du modèle, ce qui n’est pas le cas sur AutoCAD par exemple. Ainsi, un gain de temps considérable est réalisé lorsque des modifications doivent être effectuées. Ainsi, le BIM permet d’optimiser le projet, en facilitant le nombre d’itérations, avec des analyses plus en amont tenant compte d’un nombre plus important de paramètres. - Nomenclature La possibilité donnée d'éditer la nomenclature permet, lorsque la maquette numérique est finalisée, d'obtenir un tableau récapitulant l'ensemble des éléments de l'installation, ce qui constitue un avantage comptable et logistique non négligeable.

DUCERF Loïc Tuteur INSA : R. BOUSSEHAIN Tuteur entreprise : X. GRASSER

Développement de la technologie BIM Septembre 2016

Page 9 / 52

Loïc DUCERF Ŕ Synthèse du Projet de Fin d’Etudes

1.5.

Présentation des projets pilotes pour la conception BIM Fluides

1.5.1. Projet de construction de 13 logements locatifs « L’Origine des Sources »

Figure 2 : Perspective extérieure du projet "L'Origine des Sources"

Le projet principal sur lequel s’est basé le PFE est le projet « L’Origine des Sources » visant la construction de 13 logements locatifs à Mittelhausbergen. Le bâtiment est composé de deux blocs en R+2 et R+3, possédant des circulations extérieurs en coursives. Ce projet est représentatif de la majorité des opérations réalisées au sein du bureau d’études, d’une part par le type d’opération, à savoir du logement de taille moyenne, mais également par la qualité de la maquette Architecte reçue. Ainsi, le choix s’est logiquement porté sur ce projet pour l’application de la méthode de travail et la réalisation de tutoriels internes.

La méthode de travail a pu être essayée et affinée à partir des observations réalisées sur ce projet, que ce soit pour la conception Fluides, mais également pour les études thermiques.

1.5.2. Création d’une bibliothèque et d’un parc public à Bischoffsheim Le deuxième projet utilisé lors de ce PFE est le projet de création d’une bibliothèque à Bischoffsheim. Le bureau d’études ne travaillant pas exclusivement sur du logement, il est apparu nécessaire de tester la méthode sur un autre type d’application, afin de valider cette dernière quel que soit le type d’application. Le choix s’est alors porté sur une autre application courante, à savoir du tertiaire. Par ailleurs, la collaboration BIM étant relativement nouvelle, il est actuellement fréquent de travailler avec un Architecte n’ayant pas les compétences pour collaborer en BIM. Ainsi, sur de nombreux projets, il n’est pas rare de ne pas disposer de maquette Architecte. Une technique alternative de travail doit alors être utilisée pour permettre la collaboration en interne. Ce projet a été l’occasion de mettre en application cette méthode de travail à partir de plans .dwg, permettant de travailler avec les outils de BIM sur tout type de projet.

DUCERF Loïc Tuteur INSA : R. BOUSSEHAIN Tuteur entreprise : X. GRASSER

Figure 3 : Projet de création d'une Bibliothèque à Bischoffsheim

Développement de la technologie BIM Septembre 2016

Page 10 / 52

Loïc DUCERF Ŕ Synthèse du Projet de Fin d’Etudes

2. Maquette numérique et étude thermique 2.1. Problématique de l’étude Lors d’une étude thermique, une ressaisie des métrés et de certaines caractéristiques techniques est effectuée, ce qui constitue potentiellement une source d’erreur, mais également une perte de temps non négligeable. En effet, pour calculer les consommations énergétiques d'un bâtiment, il est nécessaire de connaître de nombreuses informations : -

les surfaces et volumes des pièces composants le bâtiment les regroupements de pièces en zones thermiquement homogènes Le type de paroi et de fenêtre l'orientation et l'inclinaison des parois composants l'enveloppe les effets de masque induits par le bâtiment et par son environnement

Une grande partie de ces informations peut, en théorie, être extraite ou déduite du contenu de la maquette numérique, pouvant ainsi générer un gain de temps considérable dans la réalisation d’une étude thermique. En partant de ce constat, il apparaît intéressant d’insérer les études thermiques dans le processus BIM. Sur certains projets, aucune maquette numérique n’est réalisée par l’Architecte. Il convient alors de créer notre propre maquette numérique interne, utilisable à la fois pour les départements Gros Œuvre, Fluides et Structure. De ce fait, il convient de trouver des logiciels compatibles avec Revit. De nombreux logiciels sont disponibles sur le marché des études thermiques. Parmi ceux-ci figurent Perrenoud, Pleiades+Comfie, ArchiWizard, Design Builder, FISA ou encore Climawin. Pour exploiter les données nécessaires, différentes passerelles peuvent être envisagées : - Un plug-in intégré à Revit - L’export au format IFC Récupération des métrés - L’export au format gbXML

Plug-in intégré à Revit

Pas de renvoi des caractéristiques thermiques dans la maquette numérique à l’heure actuelle Figure 4 : Etude thermique avec maquette numérique DUCERF Loïc Tuteur INSA : R. BOUSSEHAIN Tuteur entreprise : X. GRASSER

Développement de la technologie BIM Septembre 2016

Page 11 / 52

Loïc DUCERF Ŕ Synthèse du Projet de Fin d’Etudes

A l’heure actuelle, la plupart des logiciels se limitent à la récupération des métrés. En effet, les propriétés thermiques rentrées dans la maquette numérique ne sont pas récupérées et doivent être ressaisies. Par ailleurs, la saisie des caractéristiques thermiques ne peut être renvoyée automatiquement au sein de la maquette numérique. En effet, l’Architecte étant propriétaire des parois au sein de la maquette, la question de la modification de leurs parois pose problème et n’est pas encore résolue. Au sein du bureau d’étude, les calculs réglementaires et les calculs de déperditions pièce par pièce sont respectivement effectués à partir des modules U22 et U02 de Perrenoud. Les Simulations Thermiques Dynamiques sont quant à elle réalisées à l’aide du logiciel Pleiades + Comfie d’Izuba. Pour faciliter la récupération des informations depuis la maquette numérique, il semble pertinent de partir sur une solution logicielle unique pour réaliser l’intégralité des études thermiques. Par ailleurs, pour des questions financières et d’habitudes de travail, il apparait judicieux de conserver les outils logiciels de l'entreprise et d’attendre les évolutions futures de ces derniers. Perrenoud propose un module THERMBIM permettant de faire la passerelle entre la maquette numérique et leur modules U02 et U22, déjà présents au sein de l’entreprise. Par ailleurs, Perrenoud va prochainement sortir un module de Simulation Thermique Dynamique, compatible avec leur module THERMBIM. Izuba propose un module BIMPleiades permettant de faire le lien entre la maquette numérique et Pleiades. Ainsi, ce module peut permettre de réaliser les Simulations Thermiques Dynamiques, mais aussi les calculs règlementaires à partir de la maquette numérique. 2.2. Maquettes Architecte reçues chez SBE Ingénierie L’ensemble des maquettes Architectes reçues chez SBE ingénierie ont été réalisées sur Archicad et non Revit. Par ailleurs, une visualisation des maquettes sur Solibri permet de constater qu’une grande majorité des maquettes reçues ont été modélisées sur d’anciennes versions d’Archicad. Notamment, la maquette Architecte pour le projet « L’Origine des Sources » à Mittelhausbergen a été réalisée sur Archicad 12, une version datant de 2011.

Figure 5 : Visualisation de la maquette Architecte du projet « L’Origine des Sources » et du projet d’épicerie sociale à Illzach sur le logiciel de visualisation Solibri

La compatibilité des logiciels thermiques avec des fichiers provenant d’Archicad doit alors être vérifiée.

DUCERF Loïc Tuteur INSA : R. BOUSSEHAIN Tuteur entreprise : X. GRASSER

Développement de la technologie BIM Septembre 2016

Page 12 / 52

Loïc DUCERF Ŕ Synthèse du Projet de Fin d’Etudes

2.3. BIMPleiades Afin de déceler les problématiques intervenant dans la mise en place du BIM au sein du bureau d'études SBE ingénierie, de nombreux essais d’export sous Pleiades ont été réalisés. Cette phase d'expérimentation a permis de constater que les maquettes numériques fournies par la plupart des architectes ne sont pas correctement modélisées. 2.3.1. Essai sur le projet « L’Origine des Sources » à Mittelhausbergen Sur le projet de « L’Origine des Sources » à Mittelhausbergen, des problèmes de compatibilités ont été décelés. En effet, l'export vers le logiciel BIMPleiades, permettant de reprendre la maquette numérique afin de réaliser des Simulations Thermiques Dynamiques, ne fonctionne pas correctement, puisque la plupart des murs, des dalles ne sont pas détectés par le logiciel.

Figure 6 : Problème de compatibilité lors de l’export vers BIMPleiades de la maquette Architecte sur le projet « L’Origine des Sources » à Mittelhausbergen

En remodélisant entièrement la maquette sur Revit, en veillant à avoir des murs qui se touchent, des hauteurs de pièces bien définies, l’exportation sur BIMPleiades fonctionne correctement.

Figure 7 : Export sur BIMPleiades avec une maquette remodélisée correctement

Le problème de compatibilité a donc pour origine la maquette numérique fournie par l’architecte. Après un échange avec l’architecte, il s'est avéré que les maquettes numériques ne sont généralement pas réalisées directement sur Revit, mais plutôt sur le logiciel ArchiCad. Ces maquettes sont des modélisations purement visuelles et ne sont pas destinées à être utilisées par la suite pour le calcul.

DUCERF Loïc Tuteur INSA : R. BOUSSEHAIN Tuteur entreprise : X. GRASSER

Développement de la technologie BIM Septembre 2016

Page 13 / 52

Loïc DUCERF Ŕ Synthèse du Projet de Fin d’Etudes

2.3.2. Essai sur le projet de réalisation d’une épicerie sociale à Illzach Des essais ont ensuite été réalisés sur un projet de réalisation d’une épicerie sociale.

Figure 8 : Problème de compatibilité lors de l’export sur BIMPleiades de la maquette Architecte sur le projet d’épicerie sociale à Illzach

Les mêmes problèmes de compatibilité ont été constatés. Des modifications ont alors été effectuées sur la maquette Architecte, afin d'obtenir un export sur le logiciel BIMPleiades exploitable. Le but de la démarche étant d’identifier l’origine de ces problèmes de compatibilités et d’établir un ordre de grandeur du temps nécessaire de modification d’une maquette Architecte, afin d’évaluer l’intérêt de la méthode. Après de nombreuses recherches, il s’est avéré que les pièces étaient mal définies. Or, ce sont ces pièces qui permettent au logiciel BIMPleiades de reconstituer la maquette. Les pièces ont alors été supprimées, ainsi que toutes les lignes de séparation de pièces. Toutes les pièces ont ensuite été remises en place, en les délimitant correctement. Par ailleurs, certains problèmes de modélisation ont été observés (porte de l’ascenseur mal défini, jonction murs extérieurs / toiture mal défini, etc.)

Figure 9 : Export sur BIMPleiades après modifications

Après avoir réalisé l’ensemble de ces modifications, l’export sur BIMPleiades fonctionne correctement et la maquette est exploitable pour la Simulation Thermique Dynamique sous Pléiades. Cependant, le temps de modification est important, limitant ainsi l’intêret d’utilisation de la maquette Architecte pour les études thermiques. 2.3.3. Essai sur une maquette Architecte modélisée sur Revit Des essais ont été réalisés avec des maquettes réalisés directement sur Revit.

Figure 10 : Export sur BIMPleiades avec une maquette réalisée sur Revit

Quelques modifications doivent être réalisées, mais les modèles sont quasiment réutilisables tels quels. DUCERF Loïc Tuteur INSA : R. BOUSSEHAIN Tuteur entreprise : X. GRASSER

Développement de la technologie BIM Septembre 2016

Page 14 / 52

Loïc DUCERF Ŕ Synthèse du Projet de Fin d’Etudes

2.3.4. Conclusion de l’étude sur Pleiades Ces essais ont permis de montrer que la possibilité d’utilisation de la maquette numérique pour des études thermiques sous Pleiades dépend grandement de la qualité de la modélisation de la maquette numérique. En effet, une modélisation correcte par l’architecte est nécessaire pour pouvoir exploiter la maquette numérique sous Pleiades. Ceci s’explique notamment par la limitation du format d’échange au format gbXML (et non IFC) au moment de l’étude. La compatibilité future avec le format IFC devra être évaluée. Ainsi, sur les différentes maquettes fournies par les Architectes, on peut constater que peu d’entre elles sont exploitables sous Pleiades. De ce fait, BIMPleiades ne pourrait être utilisé qu’avec les maquettes réalisées en interne à l’heure actuelle, ce qui en fait perdre son intérêt premier. 2.4. THERMBIM et maquette numérique THERMBIM est un module complémentaire aux modules U02 et U22 de Perrenoud permettant respectivement de réaliser les calculs de déperditions pièces par pièces et les calculs réglementaires. Ce module permet d’utiliser la maquette numérique d’un bâtiment pour réaliser les études thermiques. Tout comme les autres logiciels similaires, THERMBIM ne permet pas encore de récupérer les caractéristiques thermiques qui pourraient être rentrées directement au sein de la maquette numérique. Ces caractéristiques thermiques doivent pour l’instant être saisies dans THERMBIM. Ce logiciel traite le fichier source afin de recalculer les métrés nécessaires à la réalisation des études thermiques.

Fichier original

Maquette numérique

Traitement du fichier

Plug-in Revit

Recalculation des métrés

THERMBIM

U22Win Calcul RT

U02Win

U48

Déperditions RT Rénovation pièce par pièce

U12Win Charges de conditionnement simplifié

Figure 11 : Etude thermique via THERMBIM

Par ailleurs, les ponts thermiques n’étant pas répertoriés dans la maquette numérique, THERMBIM détecte automatiquement l’ensemble des linéaires de ponts thermiques.

DUCERF Loïc Tuteur INSA : R. BOUSSEHAIN Tuteur entreprise : X. GRASSER

Développement de la technologie BIM Septembre 2016

Page 15 / 52

Loïc DUCERF Ŕ Synthèse du Projet de Fin d’Etudes

2.4.1. Export de la maquette numérique sous THERMBIM L’exportation de la maquette numérique a été testée pour différents projets. L’ensemble de la démarche pour l’obtention d’un export correctement effectué est détaillé en Annexes.

Figure 12 : Export vers THERMBIM de la maquette Architecte pour le projet « L’Origine des Sources »

L’export fonctionne correctement sous THERMBIM, même pour les maquettes Architecte réalisées sur des versions anciennes d’ArchiCAD. La validité des résultats obtenus pour les études thermiques réalisées via THERMBIM doit cependant être vérifiée. 2.4.2. Analyse des résultats - Etude comparative sous U22 Afin de valider les résultats obtenus via THERMBIM, une étude comparative a été réalisée sur le projet « L’Origine des Sources » à Mittelhausbergen. Les résultats obtenus pour l’étude de référence et l’étude via THERMBIM sont les suivants :

Comparaison du Bbio et du Cep entre une étude de référence une étude via THERMBIM Bâtiment 1

Bâtiment 2 56,3

48,1

56,9

53,1

48,6

47,8

Bbio

55,2 45,1

Cep [kW EP/m².an] Etude de référence

Bbio

Cep [kW EP/m².an]

Etude via THERMBIM

Figure 13 : Comparaison du Bbio et du Cep entre une étude de référence et une étude via THERMBIM

On constate que les résultats obtenus avec THERMBIM sont cohérents avec l’étude de référence réalisée en amont. En effet, pour le bâtiment 1, les écarts relatifs sur le Bbio et le Cep sont respectivement de 0,62% et 1,07%. Concernant le bâtiment 2, les écarts sont légèrement plus importants sur le

DUCERF Loïc Tuteur INSA : R. BOUSSEHAIN Tuteur entreprise : X. GRASSER

Développement de la technologie BIM Septembre 2016

Page 16 / 52

Loïc DUCERF Ŕ Synthèse du Projet de Fin d’Etudes

Bbio avec 7,2% d’écart relatif, mais reste tout de fois acceptable, au vu du niveau de précision souhaitable pour ce genre de calcul règlementaire. Ces écarts sont notamment liés aux approximations réalisées dans les métrés de l’étude de référence. De plus, une différence au niveau des déperditions par les parois intérieures peut être constatée. En effet, aucune déperdition par les parois intérieures n’est répertoriée dans l’étude via THERMBIM. Cette différence s’explique par le fait que les espaces tampons ne sont pas encore reconnus dans THERMBIM. Ainsi, pour contourner ce problème, il est nécessaire de considérer ces espaces comme l’extérieur du bâtiment, puis d’appliquer un coefficient de correction b. Cette approximation réalisée est également à l’origine d’une partie des différences constatées. - Etude comparative sous U02 La comparaison des déperditions obtenues pour chaque pièce se retrouve ci-dessous :

Figure 14 : Comparaison des déperditions pièce par pièce entre une étude de référence et une étude via THERMBIM (Bâtiment 1)

Figure 15 : Comparaison des déperditions pièce par pièce entre une étude de référence et une étude via THERMBIM (Bâtiment 2)

DUCERF Loïc Tuteur INSA : R. BOUSSEHAIN Tuteur entreprise : X. GRASSER

Développement de la technologie BIM Septembre 2016

Page 17 / 52

Loïc DUCERF Ŕ Synthèse du Projet de Fin d’Etudes

On constate que les résultats obtenus avec THERMBIM concordent bien avec les déperditions pièce par pièce obtenus sur l’étude de référence, puisque l’écart relatif moyen avoisine les 4,4% pour le bâtiment 1 et 6,0% pour le bâtiment 2. Cette légère différence au niveau des déperditions a notamment pour origine les déperditions par ventilation. Cela s’explique car le module de calcul utilisé dans l’étude THERMBIM a été actualisé est ne correspond plus à celui utilisé dans l’étude de référence. Par exemple, pour la chambre 1 du logement 1 (bâtiment 1), les résultats obtenus avec THERMBIM sont les suivants :

Déperditions [W]

Etude via THERMBIM

Etude de référence Mur Extérieur

Vitrage 1

120

Plancher P.Th Angle de 2 murs ext. 93

486

12 57

P.Th Angle murs ext./refend

P.Th murs ext./plancher

472

P.Th murs ext./plancher

P.Th murs ext./plancher 3

Ventilation (débit max.)

6 3

12 Figure 16 : Comparaison détaillée des déperditions pour un exemple de pièce (bâtiment 1 - logement 1 - Chambre 1)

Le débit de renouvellement d’air adopté est de 40,8 m3/h au lieu de 42,1 m3/h dans l’étude de référence, ce qui génère un écart de 1% au niveau des déperditions par ventilation. Cet écart est en grande partie à l’origine des écarts constatés, et ce pour l’ensemble des pièces. Les écarts au niveau des ponts thermiques s’expliquent pour deux raisons. Tout d’abord, pour la saisie des linéiques au niveau des plancher intermédiaires dans THERMBIM, il est nécessaire de raisonner avec des ponts thermiques Ψ1 et Ψ2 de part et d’autre du plancher. Or, dans l’étude de référence, ces linéiques sont simplifiés en prenant en compte un Ψ global. Cette approximation est à l’origine d’une part des différences observées. De plus, certaines longueurs de linéiques détectées par THERMBIM diffèrent de l’étude de référence. Par exemple, en ce qui concerne les ponts thermiques entre murs extérieurs et murs de refend, THERMBIM détecte une hauteur de 1,25 m au lieu de 2,5 m, ce qui ne correspond pas à la hauteur d’étage du bâtiment.

DUCERF Loïc Tuteur INSA : R. BOUSSEHAIN Tuteur entreprise : X. GRASSER

Développement de la technologie BIM Septembre 2016

Page 18 / 52

Loïc DUCERF Ŕ Synthèse du Projet de Fin d’Etudes

2.4.3. Conclusion de l’étude sur THERMBIM Pour le calcul règlementaire, l’intérêt de THERMBIM est limité puisque le temps de réalisation des métrés nécessaires à la réalisation d’une étude réglementaire RT 2012 n’est pas conséquente. Cependant, pour le calcul des déperditions pièce par pièce, l’intérêt du logiciel est évident puisqu’un gain de temps conséquent peut être réalisé. En effet, le métré de chaque pièce est extrêmement chronophage. L’intérêt du logiciel réside également dans la possibilité d’utiliser le même modèle pour le calcul réglementaire et les déperditions pièces par pièces. 2.5.

Conclusion générale sur les études thermiques dans un environnement BIM

Pour la réalisation d’étude thermique dans un environnement BIM, la modélisation de la maquette Architecte jour un facteur fondamental. Sous BIMPleiades, une modélisation Architecte parfaitement réalisée est indispensable pour le bon fonctionnement de l’export. Sous THERMBIM, la qualité de la maquette numérique influe de manière considérable sur le gain de temps généré par l’utilisation de THERMBIM. Plus la maquette Architecte est réalisée correctement, moins de problèmes d’affectation doivent être modifiés et plus le gain de temps devient conséquent. Dans l’hypothèse où la maquette Architecte est indisponible ou inexploitable, la possibilité de récupérer le modèle Structure peut consister une solution. En effet, pour des projets englobant Gros-Œuvre et Fluides au sein du bureau d’étude, le Gros-Œuvre sera amené à réaliser son propre modèle Revit pour les calculs sismiques sur Robot. De ce fait, il sera possible de récupérer leur modèle, en le complétant avec les cloisons intérieures notamment. Pour résumé, les calculs règlementaires avec THERMBIM risquent de prendre légèrement plus de temps que pour une étude classique sans THERMBIM. Mais une fois le modèle réalisé pour le calcul réglementaire RT2012, le travail est préétabli pour les déperditions, ce qui génère un gain de temps non négligeable. Cependant, le temps gagné par l’utilisation de la maquette numérique est à confronter avec le temps nécessaire pour la vérification des résultats. En effet, les passerelles BIM sont en pleine phase de développement, dans un processus d’amélioration continu. Ainsi, dans certains cas particuliers, des incohérences de résultats peuvent intervenir. L’utilisation de ces passerelles nécessite alors une minutie et une attention particulière. Par ailleurs, la plupart des logiciels ne récupèrent pas encore les propriétés thermiques rentrées dans la maquette numérique. De plus, la saisie des caractéristiques thermiques ne peut être renvoyée automatiquement au sein de la maquette numérique. Ainsi, ces logiciels ne font pas encore parti intégrante du processus BIM ayant pour principe intrinsèque une saisie unique des données. En conclusion, l’acquisition d’une passerelle BIM pour réaliser les études thermiques n’apparaît pas comme une priorité imminente pour le développement du BIM au sein du bureau d’études. Il apparait préférable d’attendre les évolutions futures des différents logiciels, avant de décider de l’acquisition de l’un ou l’autre des logiciels. La compatibilité avec l’IFC4 apparaît notamment comme un point essentiel auquel une attention particulière doit être portée.

DUCERF Loïc Tuteur INSA : R. BOUSSEHAIN Tuteur entreprise : X. GRASSER

Développement de la technologie BIM Septembre 2016

Page 19 / 52

Loïc DUCERF Ŕ Synthèse du Projet de Fin d’Etudes

3. Conception fluides à l’aide des outils numériques intégrés en BIM 3.1. Problématique Actuellement, la conception Fluides chez SBE Ingénierie est réalisée principalement à partir d’abaques, notamment pour le chauffage, la ventilation et le gaz. Par ailleurs, certains tableaux Excel ont été réalisés, comme par exemple pour le sanitaire. Le dimensionnement des réseaux est alors une partie très chronophage. Par ailleurs, on peut remarquer que de nombreux abaques commencent à dater un peu. Au lieu de réaliser le tracé des réseaux fluides sur AutoCAD et le dimensionnement des réseaux à partir d’abaques et de tableaux Excel, il serait intéressant d’utiliser Revit pour réaliser de manière simultané le tracé et le dimensionnement. 3.2. Etat des lieux de la conception avec Revit 3.2.1. Avant-propos Les conclusions de cette étude sont basées sur l’état des différents logiciels au moment de l’étude comparative. Les outils pouvant évoluer au fil du temps, certains points sont susceptibles de changer dans les années futures. 3.2.2. Gabarit de Projet De base, Revit propose un gabarit de Génie Climatique. Ce gabarit possède quelques éléments pré-paramétrés. Cependant, ce gabarit est extrêmement pauvre pour permettre une modélisation efficace en Génie Climatique et Energétique. Ainsi, le tracé sur Revit de base pour la partie MEP n’est pas optimisé, ce qui le rend très chronophage. 3.2.3. Bibliothèque de familles Afin de modéliser les réseaux efficacement, une bibliothèque de familles est nécessaire. Cette bibliothèque permet d’insérer les éléments souhaités dans le projet, sans avoir à les rechercher sur internet ou les créer. La bibliothèque de Revit se veut très limitée pour une application en Génie Climatique. En effet, de nombreux éléments sont manquants. Par ailleurs, la plupart des éléments ne correspondent pas aux standards utilisés en France, mais plutôt aux éléments que l’on retrouve sur le marché d’Amérique du Nord. La constitution d’une bibliothèque d’objet de qualité est extrêmement chronophage, mais c’est une étape primordiale pour travailler efficacement sur Revit. 3.2.4. Dimensionnement des réseaux Revit propose une fonctionnalité permettant de redimensionner les diamètres de gaines en fonction de la vitesse ou de la perte de charge maximum du tronçon.

Figure 17 : Dimensionnement des diamètres de gaine avec Revit MEP DUCERF Loïc Tuteur INSA : R. BOUSSEHAIN Tuteur entreprise : X. GRASSER

Développement de la technologie BIM Septembre 2016

Page 20 / 52

Loïc DUCERF Ŕ Synthèse du Projet de Fin d’Etudes

En plus de ne pas être conformes au DTU en vigueur en France, le calcul manque cruellement d’option. En effet, seul les paramètres de vitesse et perte de charge maximum peuvent être réglés. Ainsi, dans de nombreux cas, les résultats sont difficilement exploitables : -

Redimensionnement des réseaux avec une vitesse différente selon les tronçons (passage dans une pièce nécessitant une vitesse supérieure ou inférieure) Verrouillage des dimensions sur certain tronçon (cas de l’existant sur des tronçons ne devant pas être redimensionnés) Passage en gaine rectangulaire pour éviter un encombrement trop important en gaine circulaire

Ces limites concernant le dimensionnement proposé par Revit s’appliquent également pour le sanitaire. Par ailleurs, Revit ne propose pas de notes de calcul, permettant de justifier le dimensionnement effectué. Au vu de cet état des lieux, la conception avec Revit seul est compliqué pour la conception Fluides. Il est donc apparu nécessaire d’avoir recours à un logiciel complémentaire à Revit, afin de permettre le tracé et le dimensionnement simultané des réseaux de façon optimale.

3.3. Comparatif de logiciels pour la conception Fluides Au niveau des logiciels permettant de compléter Revit pour la conception Fluides, trois logiciels principaux ressortent sur le marché : -

FISA de Fauconnet Ingénierie MagiCAD de Progman Stabicad de Stabiplan

Au moment de cette étude comparative, seuls les logiciels FISA et Stabicad sont conformes aux DTU en vigueur. Par ailleurs, après renseignement auprès du développeur, la conformité aux DTU de MagiCAD n’est pas prévue avant quelques années pour la totalité des réseaux de Génie Climatique. La conformité aux DTU étant un point sine qua non, seuls les deux premiers logiciels seront comparés dans cette étude. 3.3.1. FISA En ce qui concerne FISA, une présentation du fabricant et une version d’évaluation m’ont permis d’obtenir un aperçu des fonctionnalités offertes par ce logiciel. FISA possède une bibliothèque de famille, ce qui constitue une première étape intéressante, puisque la bibliothèque est un point primordial dans Revit. Cette bibliothèque, plus complète que celle de base sur Revit, permet d’avoir une première base de travail. Cependant, la bibliothèque mériterait d’être étoffée. En effet, de nombreux éléments ne sont pas présents dans la bibliothèque FISA (module thermique d’appartement, dévoiement, etc…). Par ailleurs, certains éléments ne sont pas correctement modélisés (absence de connecteurs, mauvaise classification du système). Le gabarit fourni par FISA constitue le point le plus intéressant de ce logiciel. En effet, ce gabarit permet de tracer légèrement plus rapidement que sur Revit de base pour des cas DUCERF Loïc Tuteur INSA : R. BOUSSEHAIN Tuteur entreprise : X. GRASSER

Développement de la technologie BIM Septembre 2016

Page 21 / 52

Loïc DUCERF Ŕ Synthèse du Projet de Fin d’Etudes

classiques. Cependant, pour des cas d’intersection plus compliqués, FISA ne permet pas de résoudre les problèmes facilement. En ce qui concerne les modules de calcul proposés par FISA, ces derniers ne sont pas intégrés à Revit. En effet, un export est nécessaire pour réaliser les calculs. FISA possède un module de calcul « Fisaduct » pour la ventilation, « SaniWin » pour le sanitaire et « TTH-eau » pour le calcul hydraulique bi-tube et équilibrage des réseaux eaux chaude et eau glacée. Fisaduct permet de réaliser l’équilibrage des réseaux de ventilation, mais ne permet pas de dimensionner les diamètres de gaine. En effet, ce dimensionnement doit être réalisé par le biais de Revit directement. Or le dimensionnement inclus dans Revit manque cruellement d’option, ce qui ne permet pas d’obtenir des résultats exploitables facilement. Une fois les réseaux dimensionnés avec Revit, l’équilibrage peut ensuite être réalisé sur Fisaduct. SaniWin permet de dimensionner les canalisations d’eau froide, eau chaude sanitaire et bouclage conformément au DTU 60.11. Avant l’exportation sur SaniWin, différentes modifications sur les terminaux et sur les coudes doivent être effectuées pour permettre au module de se lancer correctement. 3.3.2. Stabicad Tout comme FISA, Stabicad propose une bibliothèque de famille. Cette bibliothèque comprend à la fois des éléments génériques (sans nom de fabricants) et spécifiques. En effet, Stabicad propose en collaboration avec des fabricants du contenu 3D techniques d’installation. De plus, ces éléments sont paramétriques, ce qui facilite grandement leur utilisation. Cependant, certains éléments sont également manquants (CTA, collecteur sanitaire, etc.). L’aide au dessin est particulièrement développée dans Stabicad. Par exemple, une fonction de résolution des nœuds permet de résoudre rapidement les intersections de réseaux, dans des cas complexes. L’outil de résolution des nœuds proposent différentes possibilités de raccordement, permettant ainsi de limiter considérablement le temps de tracé des réseaux. Pour réaliser le dimensionnement des réseaux, Stabicad propose plusieurs modules permettant de réaliser les calculs suivants : -

Ventilation conformément aux DTU 68.1 Tuyaux de gaz conformément au DTU 61.1 Sanitaire conformément au DTU 60.11 Chauffage conformément au DTU 60.5

Le fonctionnement de chaque module est similaire. Une fois le réseau en question sélectionné, le calcul peut être lancé en quelques clics. Au niveau des sorties, la présentation des notes de calcul peut être exportée sur Excel.

DUCERF Loïc Tuteur INSA : R. BOUSSEHAIN Tuteur entreprise : X. GRASSER

Développement de la technologie BIM Septembre 2016

Page 22 / 52

Loïc DUCERF Ŕ Synthèse du Projet de Fin d’Etudes

3.3.3. Comparatif Le tableau ci-après résume les différents points de l’étude comparative entre FISA et Stabicad, avec comme référence Revit de base sans plug-in. Revit MEP seul

FISA

Stabicad

Pauvre (-)

Utile (+)

Diversifiée (++)

- Nombreux éléments manquants

- Certains éléments manquants

-Certains éléments ne sont pas correctement modélisés (absence de connecteurs, mauvaise classification du système).

-Comprend à la fois des éléments génériques (sans nom de fabricants) et spécifiques. Les familles sont paramétriques.

Bibliotheque d'objet - Elements non adaptés aux standards utilisés en France

Oui. Un outil de résolution de nœud permet de Le gabarit prédéfini de FISA permet de tracer légerement plus résoudre rapidement les intersections de réseaux, rapidement pour des cas d'intersection simples dans des cas complexes. Le tracé en est grandement facilité

Aide au dessin

Module de calcul en général

Non intégré à Revit Certaines modifications du tracé doivent être effectuées avant l’exportation sur les modules de calcul, ce qui rend leur utilisation difficile

Dimensionnement des diamètres de gaines Diamètres et sections équivalents des gaines rectangulaires

Pas conforme au DTU, difficilement exploitable

Non

Oui

Non

Oui

Oui : calcul automatique des dimensions des gaines rectangulaires

Calcul EF / ECS / bouclage

Non

Oui, mais limité (conformément au DTU 60.11) Différentes modifications sur les terminaux et sur les coudes doivent être effectuées pour permettre au module de se lancer correctement

Oui, conformément au DTU 60.11

Calcul EU-EV / EP

Non

EU-EV selon la norme européenne EN_12056 et EP selon DTU 60.11

EU-EV conformément à la norme EN_12056. Conformité au DTU 60.11 prévue fin 2016

Chauffage

Non

Aéraulique

Sanitaire

Intégré à Revit Fonctionnement similaire pour chaque module, résultats en quelques clics

Dimensionnement terminaux hydraulique selon norme EN 442 Hydraulique

Calcul hydraulique bi-tube et équilibrage avec TTH-EAU® pour

Oui, conformément au DTU 60.5

les réseaux eau chaude et eau glacée.

Gaz

Non

Pas pour l'instant (Module SaniGAZ à confirmer)

Conformité au DTU 61.1 sur Autocad, mais pas pour l'instant sur Revit

Possibilité d'exporter les notes de calcul sur Excel

Non

Oui

Autres

Fonctionnaité supplémentaires

Oui Outil de génération de réservation

Non

Fonctionnalité présente mais utilisation difficile

Contrôle des collisions

Oui mais lent

Oui

Possibilité d'ajouter un module électricité

Non

Oui. Ce module permet de faire le lien avec Dialux (implique supplément)

Fiche produit

http://support.fisa.fr/fiche/produit/33

https://www.stabiplan.com/frfr/produits/stabicad/installations-mecaniques/

L'architecte ou l’intervenant structure peut télécharger un module gratuit leur permettant de valider ou non la réservation demandée par l’intervenant fluides Oui

Figure 18 : Tableau comparatif de logiciels MEP

Au vu des fonctionnalités offertes, Stabicad est apparu être le logiciel le plus adapté aux besoins du bureau d’études pour réaliser le tracé et le dimensionnement des réseaux efficacement sur Revit. Les fonctionnalités d’aide au dessin proposées par Stabicad peuvent générer un gain de temps considérable lors du tracé des réseaux, dont la réalisation est très chronophage sur Revit de base. Par ailleurs, les modules de calcul intégrés à l’interface Revit, sont conformes au DTU en vigueur. Ainsi, Stabicad rempli le cahier des charges : être en mesure d’exploiter le dessin réalisé sur Revit pour réaliser le dimensionnement des réseaux fluides de manière efficace. 3.3.4. Conclusion Ce type de logiciel est nécessaire pour pouvoir réaliser le dimensionnement sur Revit. Autrement dit, sans ce type de logiciel, le dessin réalisé sur revit ne peut être exploité pour réaliser le dimensionnement des réseaux fluides. DUCERF Loïc Tuteur INSA : R. BOUSSEHAIN Tuteur entreprise : X. GRASSER

Développement de la technologie BIM Septembre 2016

Page 23 / 52

Loïc DUCERF Ŕ Synthèse du Projet de Fin d’Etudes

L’investissement pour ce logiciel étant conséquent, l’acquisition de Stabicad a posé de nombreuses interrogations et un temps de réflexion important. Suite à cette étude comparative, le bureau d’études a finalement décidé d’acquérir ce logiciel début Juillet 2016. Les trois dernières semaines du PFE ont été consacrées à l’’approfondissement et l’optimisation de l’utilisation de ce logiciel pour l’adapter au besoin de l’entreprise. 3.4.

Etat des lieux de la conception et comparatif avec un logiciel de type Stabicad

3.4.1. Ventilation - Conception actuelle Actuellement, les diamètres de gaines circulaires et les diamètres et sections équivalents des gaines rectangulaires sont dimensionnés par le biais des abaques suivants :

Figure 19 : Dimensionnement actuel de la ventilation

Ces opérations de dimensionnement doivent être réitérées pour chaque tronçon, rendant le dimensionnement laborieux et chronophage. En ce qui concerne le calcul de perte de charge, il n’est généralement pas réalisé précisément puisque les pertes de charges de chaque coude ou té ne sont pas prises en compte. En effet, un ratio est utilisé pour calculer les pertes de charges. En général, ce ratio marche correctement, mais certains problèmes ont déjà été constatés sur quelques projets. Notamment, sur un projet de réhabilitation de collège, un rajout de nombreux clapets coupefeu a été réalisé. Ainsi, les pertes de charges étaient plus importantes que celles prévues par le ratio. De ce fait, le ventilateur n’était plus en mesure de vaincre ces pertes de charge. Par conséquent, un changement de ventilateur a dû être effectué par l’entreprise. - Outils de dimensionnement du logiciel Stabicad Les outils de dimensionnement du logiciel Stabicad ont été évalués. Les hypothèses générales de dimensionnement sont tout d’abord rentrées dans le module de calcul. Les

DUCERF Loïc Tuteur INSA : R. BOUSSEHAIN Tuteur entreprise : X. GRASSER

Développement de la technologie BIM Septembre 2016

Page 24 / 52

Loïc DUCERF Ŕ Synthèse du Projet de Fin d’Etudes

propriétés du réseau à dimensionner sont ensuite rentrées (vitesse de conception, diamètre maximal à partir duquel on passe on gaine rectangulaire, diamètre minimal, etc.).

Figure 20 : Paramétrage des données d'entré pour le calcul

Ces données peuvent être choisies séparément pour chaque tronçon. Il est alors possible de dimensionner certains tronçons avec une vitesse différente pour des raisons acoustiques. Par ailleurs, dans le cas de modification de réseaux existants, les dimensions de certains tronçons peuvent être verrouillées. La perte de pression des raccords est calculée automatiquement. Concernant les diffuseurs, une base de données des principaux fabricants est présente, avec les dimensions exactes de chaque modèle de diffuseur. Au moment de l’étude, la perte de pression des diffuseurs n’était pas rentrée dans la base de données. Cette dernière information doit alors être rentrée manuellement pour chaque diffuseur. Une fois les données d’entrés du calcul rentrées, le calcul peut être lancé. Le module de calcul génère alors le redimensionnement automatique des diamètres sur chaque tronçon selon la norme en vigueur (DTU 68.1).

Figure 21 : Redimensionnement des réseaux de ventilation avec Stabicad pour Revit

DUCERF Loïc Tuteur INSA : R. BOUSSEHAIN Tuteur entreprise : X. GRASSER

Développement de la technologie BIM Septembre 2016

Page 25 / 52

Loïc DUCERF Ŕ Synthèse du Projet de Fin d’Etudes

La pression totale du système et le débit sont calculés permettant le dimensionnement du ventilateur ou de la CTA. Un logiciel de type Stabicad affine ainsi les résultats obtenus, permettant l’optimisation du réseau.

Figure 22 : Vue d'ensemble des résultats du calcul pour chaque tronçon

Une note de calcul résumment les hypothèses et résultat du calcul peut être générée.

Figure 23 : Dimensionnement avec Stabicad de la ventilation sur le projet « L’Origine des Sources »

Ces notes de calcul peuvent être exportées sur Excel, permettant ainsi leur modification, pour des questions de mise en page notamment. Généralement, ce sont les entreprises qui réalisent ces calculs de manière précise. En le faisant, une certaine plus-value sera générée.

DUCERF Loïc Tuteur INSA : R. BOUSSEHAIN Tuteur entreprise : X. GRASSER

Développement de la technologie BIM Septembre 2016

Page 26 / 52

Loïc DUCERF Ŕ Synthèse du Projet de Fin d’Etudes

3.4.2. Chauffage Actuellement, l’abaque suivant est utilisé pour le calcul des diamètres des tubes cuivre et acier.

Figure 24 : Dimensionnement actuel du chauffage

Connaissant la puissance, le débit d’eau chaude est également connu. En fixant une perte de charge, le diamètre est obtenu pour des tubes cuivre et acier. Avec un logiciel de type Stabicad, de la même manière que pour les autres calculs, le dimensionnement des réseaux de chauffage se fait en quelques clics à partir du tracé du réseau en question et selon la norme en vigueur (DTU 60.5).

Figure 25 : Dimensionnement avec Stabicad du chauffage sur le projet de Bibliothèque à Bischoffsheim

Les notes de calcul générées fournissent les données indispensables pour le dimensionnement, à savoir la pression totale du système et le débit total de l’installation.

DUCERF Loïc Tuteur INSA : R. BOUSSEHAIN Tuteur entreprise : X. GRASSER

Développement de la technologie BIM Septembre 2016

Page 27 / 52

Loïc DUCERF Ŕ Synthèse du Projet de Fin d’Etudes

3.4.3. Sanitaire et Evacuations Le dimensionnement du sanitaire est actuellement réalisé à partir de tableaux Excel. Calcul diamètre diamètre d'évacuation d'évacuation des des eaux eauxusées usées Calcul

Calcul diamétre alimentation sanitaire pour plus de 5 appareils DTU 60.11

APPAREILS

Evier Lavabo Lavabo collectif Bidet Baignoire Douche Poste d'eau DN 15 Poste d'eau DN 20 WC à réservoir WC à robinet de chasse Urinoir à robinet individuel Urinoir action siphonique Urinoir robinet de chasse Lave-mains Bac à laver Lave-linge Lave-vaisselle Machine industrielle sans simul. Machine industrielle avec simul. Arrosage sans simul. Autres avec simul.

TOTAL

Diamètre Débit intérieur DTU l/s mini mm

0.20 l/s 0.20 l/s 0.05 l/s 0.20 l/s 0.33 l/s 0.20 l/s 0.33 l/s 0.42 l/s 0.12 l/s 1.50 l/s 0.10 l/s 0.50 l/s 1.00 l/s 0.10 l/s 0.33 l/s 0.20 l/s 0.10 l/s 0.22 l/s 0.00 l/s 0.42 l/s 0.00 l/s

12 mm 10 mm x 10 mm 13 mm 12 mm 12 mm 13 mm 10 mm x 10 mm x x 10 mm 13 mm 10 mm 10 mm x x x x

Nombre d'appareils

1 7

Débit DTU x nombre d'appareils

Débit en simultanétité

0.20 l/s 1.40 l/s 0.00 l/s 0.00 l/s 0.00 l/s 0.40 l/s 0.00 l/s 0.00 l/s 0.96 l/s x 0.00 l/s x x 0.00 l/s 0.00 l/s 0.00 l/s 0.00 l/s x 0.00 l/s x 0.00 l/s

Débit 0.20 l/s 1.40 l/s 0.00 l/s 0.00 l/s 0.00 l/s 0.40 l/s 0.00 l/s 0.00 l/s 0.96 l/s x 0.00 l/s x x 0.00 l/s 0.00 l/s 0.00 l/s 0.00 l/s x 0.00 l/s x 0.00 l/s

Nbr appa. 1 7 0 0 0 2 0 0 8 x 0 x x 0 0 0 0 x 0 x 0

2.96 l/s

178 l/mn

Diamétre int réel Diamétre int réel Diamétre int réel

Débit

178 l/mn

coef simultanéité

0.57 l/s

APPAREILS

Nbr appa.

0.00 l/s

0.00 l/s 0.00 l/s

0 0

0.00 l/s

Evier 33 mm Lavabo 30 mm Lavabo collectif x Bidet 30 mm Baignoire 33-38 mm Douche 33 mm Poste d'eau DN 15 x Poste d'eau DN 20 x WC à réservoir 80 mm WC à robinet de chasse 60-77 mm Urinoir à robinet individuel 33 mm Urinoir action siphonique 33 mm Urinoir robinet de chasse 33 mm Lave-mains 30 mm Bac à laver x Lave-linge 33 mm Lave-vaisselle 33 mm Machine industrielle sans simul. x Machine industrielle avec simul. x Autres sans simul. x Autres avec simul. x

0 l/mn 1.00

0.19

Débit théorique l/s DEBIT CUMULE

Position Tube vitesse Surface théorique (mm²) Diamétre théorique (mm)

Débit sans simultanétité

Nombre Ø Débit DTU x d'appareils Débit DTU intérieur nombre pour Débit sans simultanéité l/s mini mm d'appareils coefficient de simultanéité

34.20 l/mn

0.00 l/s 0.57 l/s

0.75 l/s 0.75 l/s 0.75 l/s 0.50 l/s 1.20 l/s 0.50 l/s x x 1.50 l/s 1.50 l/s 0.50 l/s 1.00 l/s 1.00 l/s 0.50 l/s 0.75 l/s 0.65 l/s 0.40 l/s 0.22 l/s 0.00 l/s 0.42 l/s 0.00 l/s

0.75 l/s 5.25 l/s 0.00 l/s 0.00 l/s 0.00 l/s 1.00 l/s x x 12.00 l/s x 0.00 l/s x x 0.00 l/s 0.00 l/s 0.00 l/s 0.00 l/s x 0.00 l/s x 0.00 l/s

1 7 0 0 0 2 x x 8 x 0 x x 0 0 0 0 x 0 x 0

19.00 l/s

18 app.

1 140 l/mn 0.19

3.69 l/s

0.00 l/mn

221 l/mn

34.20 l/mn

Distri int. v =1 m/s 1 570 26.94

Vertical col. 1.4 m/s 1.4 407.14 22.77

Caves 2 m/s 2 285.00 19.05

DN 30 ------------

DN 26 ------------

DN 20 ------------

débit

Nbr appa.

0.00 l/s

0.00 l/s 0.00 l/s

0 0

0.00 l/s

0 app.

0 l/mn 1

0.00 l/s 3.69 l/s

0 l/mn 221 l/mn

Figure 26 : Dimensionnement actuel du sanitaire à partir de tableaux Excel

Ce calcul doit être réalisé pour chaque branche. Ainsi, cela peut s’avérer très chronophage lorsque le nombre d’équipement est important. De la même manière que pour les autres modules de calcul, les calculs sont générés automatiquement selon le DTU 60.11, permettant de gagner un temps non négligeable pour le dimensionnement. Les diamètres de colonne pour le sanitaire et les évacuations peuvent ainsi être obtenus très facilement. 3.4.4. Aide au dessin Le tracé sur Revit de base n’est pas optimisé, ce qui le rend très chronophage. Avec un logiciel de type Stabicad, le dessin est facilité grâce à de nombreux modules d’aide au dessin. Par exemple, un module permet de réaliser la « résolution de nœud » lorsqu’une intersection de réseaux est quelque peu compliquée. Ainsi, il suffit de sélectionner les réseaux en question et les pièces de jonction se créées automatiquement. Si la pièce créée n’est pas celle souhaitée, il est très aisé de la modifier et de choisir la pièce appropriée. 3.4.5. Conclusion de l’approfondissement de l’utilisation de Stabicad Un logiciel de type Stabicad est un outil indispensable pour pouvoir réaliser le tracé et le dimensionnement des réseaux de manière simultané sur Revit. En plus d’un gain de temps considérable, ce type de logiciel permet un gain de précision, puisque le dimensionnement correspond réellement aux réseaux tracés. Par ailleurs, avec ce type de logiciel, un changement des réseaux n’entraine pas un temps de modification important.

DUCERF Loïc Tuteur INSA : R. BOUSSEHAIN Tuteur entreprise : X. GRASSER

Développement de la technologie BIM Septembre 2016

Page 28 / 52

Loïc DUCERF Ŕ Synthèse du Projet de Fin d’Etudes

4. Optimisation de la conception 4.1.

Constitution d’un Gabarit de Projet Fluides

4.1.1. Intérêt d’un Gabarit de Projet bien réalisé Le travail dans un environnement collaboratif BIM permet de gagner du temps par le biais de deux points essentiels : - La limitation des erreurs et des ressaisie grâce à une collaboration de différents corps d’état autour de la maquette numérique - La configuration du projet et la gestion des paramètres et informations par les biais du Gabarit de projet Lors de la réalisation de chaque projet, les mêmes paramétrages se retrouvent systématiquement. Sans Gabarit de projet, ces paramétrages doivent être réalisés sur chaque projet, ce qui génère une perte de temps considérable. De ce fait, la conception dans un environnement BIM perdrait tout son intérêt pour le bureau d’études, puisque le gain de temps de modélisation serait contrebalancé par une perte de temps de paramétrage. Afin d’éviter cela et d’optimiser au mieux la conception via Revit, la constitution d’un gabarit de projet adapté aux Fluides est indispensable. Stabicad fourni une base de Gabarit de Projet. Cependant, ce Gabarit n’est pas totalement adapté aux besoins spécifiques du bureau d’études. Un travail conséquent d’adaptation du Gabarit de projet a dû être effectué afin d’optimiser au mieux le pré-paramétrage des projets pour le département Fluides. Avant de débuter la constitution du Gabarit Fluides, une analyse des besoins a été réalisée en se basant sur les anciennes méthodes de conception auprès de mes collègues. Par ailleurs, l’ensemble des travaux réalisés avant l’acquisition de Stabicad a permis une identification précise des points à optimiser sur lesquels une attention particulière devait être portée. Cette analyse en amont a permis de mettre en exergue plusieurs axes de préparamétrage à développer pour optimiser au mieux la conception : - Arborescence du projet, gabarits de vue et filtres - Nomenclatures pour les métrés - Annotations - Mise en plan 2D (Cartouche, légendes, etc.) 4.1.2. Arborescence du projet, gabarit de vue et filtres Sur Revit, il n’est pas possible de réaliser toute la conception Fluides sur un même plan, contrairement à AutoCAD. En effet, lorsque tous les réseaux de Génie Climatique sont réalisés sur un même plan, la quantité d’information est trop importante pour assurer une bonne visibilité des réseaux. Ainsi, pour faciliter la conception et obtenir un rendu de qualité, Il est nécessaire de créer plusieurs catégories de vue relatives aux différentes disciplines. L’arborescence de projet proposé par Stabicad n’étant pas adaptée à nos besoins, une adaptation a été nécessaire. Pour la partie Génie Climatique, il a été décidé de réaliser la classification suivante : -

Une vue générale regroupant la totalité des réseaux de Génie Climatique. Ce type de vue peut s’avérer utile sur des petits projets où l’ensemble des réseaux peuvent être visualisés sur un même plan

DUCERF Loïc Tuteur INSA : R. BOUSSEHAIN Tuteur entreprise : X. GRASSER

Développement de la technologie BIM Septembre 2016

Page 29 / 52

Loïc DUCERF Ŕ Synthèse du Projet de Fin d’Etudes

Une vue pour le sanitaire regroupant eau froide, eau chaude sanitaire, eaux usées et eaux vannes Une vue affichant seulement les réseaux d’évacuations Une vue permettant de visualiser les réseaux enterrés (utilisés notamment sur des plans masses) Une vue regroupant le chauffage, la climatisation et le gaz

Pour la partie coordination, en plus d’une vue affichant les réservations, une vue affichant les réservations ainsi que les éléments de Génie Climatique a été créé pour vérifier la correspondance entre les réservations et les réseaux modélisés. Les gabarits de vue permettent la gestion de la visibilité dans Revit. Le paramétrage des filtres nécessaires à la réalisation de ces gabarits de vue a été effectué.

Figure 27 : Exemple de paramétrage des filtres pour la réalisation des plans de réseaux enterrés

DUCERF Loïc Tuteur INSA : R. BOUSSEHAIN Tuteur entreprise : X. GRASSER

Développement de la technologie BIM Septembre 2016

Page 30 / 52

Loïc DUCERF Ŕ Synthèse du Projet de Fin d’Etudes

4.1.3. Nomenclatures Dans Revit, les nomenclatures permettent l’obtention de tableaux récapitulant l’ensemble des éléments paramétriques du projet. Ces nomenclatures représentent un intérêt certain pour la réalisation des métrés nécessaires lors de la rédaction des pièces écrites (CCTP et DPGF). En effet, elles constituent un avantage comptable et logistique non négligeable. Ces nomenclatures sont totalement éditables et dynamiques. Un paramétrage des nomenclatures a été réalisé afin d’obtenir les informations nécessaires pour la rédaction des pièces écrites en Génie Climatique. En fonction des besoins du département Fluides, des nomenclatures pour les métrés des réseaux de sanitaire, chauffage, ventilation ont été réalisées. Ces nomenclatures regroupent la totalité des informations demandées par mes collègues.

Figure 28 : Exemple de nomenclature réalisée pour les réseaux de sanitaire

Le gain de temps et de précision généré par les nomenclatures est non négligeable, en comparaison aux anciennes méthodes de conception. En effet, ces nomenclatures sont actualisées en temps réel lors de la modification des réseaux, ce qui limite les erreurs. Les métrés sont alors conformes aux réseaux tracés sur la maquette numérique. 4.1.4. Annotations Afin de faciliter l’insertion d’annotation, des étiquettes adaptées aux besoins du bureau d’études ont été créées. Pour le rendu, des étiquettes donnant simultanément le débit, la vitesse, ainsi que le diamètre des gaines étaient nécessaires. Ainsi, ce pré-paramétrage étant réalisé en amont, il est aisé de réaliser l’annotation des réseaux en question. Ce pré-paramétrage permet un gain de du temps sur l’annotation de plan et enlève le risque d’erreur lors de la modification des réseaux (Oublie de modification des annotations suite à un redimensionnement des réseaux). Ces annotations peuvent notamment être utilisées pour la réalisation de schéma 3D de ventilation, regroupant toutes les informations nécessaires sur chaque tronçon.

DUCERF Loïc Tuteur INSA : R. BOUSSEHAIN Tuteur entreprise : X. GRASSER

Développement de la technologie BIM Septembre 2016

Page 31 / 52

Loïc DUCERF Ŕ Synthèse du Projet de Fin d’Etudes

Figure 29 : Schéma 3D de ventilation pour la CTA n°2 sur le projet « L’Origine des Sources »

4.1.5. Mise en plan 2D La mise en plan de la maquette numérique constitue une problématique importante du développement de l’environnement BIM. En effet, le transfert d’information avec les entreprises extérieures passe toujours par le plan. Le rendu 2D ne peut donc pas être négligé, puisqu’il constitue le seul témoin du travail de conception pour les intervenants extérieurs. Ainsi, une retranscription des éléments de rendu d’AutoCAD a été effectuée, afin d’obtenir une qualité de rendu au moins équivalente à celle obtenu sur AutoCAD. Le travail effectué sur les gabarits de vue a constitué une première étape importante pour l’obtention d’un rendu de qualité.

DUCERF Loïc Tuteur INSA : R. BOUSSEHAIN Tuteur entreprise : X. GRASSER

Développement de la technologie BIM Septembre 2016

Page 32 / 52

Loïc DUCERF Ŕ Synthèse du Projet de Fin d’Etudes

Figure 30 : Exemple de rendu de mise en plan obtenu sur le projet de Bibliothèque à Bischoffsheim

Le travail sur un projet sans Gabarit de Projet établi en amont a permis de mettre en évidence l’utilisation compliquée des légendes dans Revit. Afin de faciliter au maximum l’insertion de légendes lors de la mise en plan, une création de différentes légendes pour chaque catégorie de vue a été effectuée. Ce pré-paramétrage des légendes permet ainsi un gain de temps considérable lors de la mise en plan sur Revit. Par ailleurs, des cartouches pré-paramétrés adaptés aux besoins du bureau d’étude ont été réalisés pour chaque format de papier. La constitution de tous ces éléments permet ainsi un rendu de qualité sans perte de temps. 4.2. Essai du Gabarit réalisé sur un projet concret 4.2.1. Tracé et dimensionnement des réseaux Afin de valider le Gabarit réalisé et d’évaluer le gain de temps généré par l’utilisation du Gabarit et des outils de Stabicad, le projet de construction de 13 logements locatifs « L’Origine des Sources » à Mittelhausbergen a été refait en repartant de ce gabarit. L’ensemble des réseaux a été remodelisé, en s’aidant des outils d’aide au dessin proposés par Stabicad.

DUCERF Loïc Tuteur INSA : R. BOUSSEHAIN Tuteur entreprise : X. GRASSER

Développement de la technologie BIM Septembre 2016

Page 33 / 52

Loïc DUCERF Ŕ Synthèse du Projet de Fin d’Etudes

Réseaux de ventilation et d’évacuation avec Revit seul :

Réseaux de ventilation et évacuation avec Stabicad pour Revit :

Figure 31 : Refonte de l'ensemble des réseaux sur le « L’Origine des Sources »

La combinaison d’un gabarit adapté et des outils d’aide au dessin de Stabicad permet de gagner un temps considérable sur la conception. Des ratios de temps ont pu être établis entre l’utilisation de Revit seul et l’utilisation de Stabicad pour Revit. L’ensemble des réseaux a ensuite été redimensionné à partir des modules de calcul.

Figure 32 : Redimensionnement de la ventilation sur le projet « L’Origine des Sources » DUCERF Loïc Tuteur INSA : R. BOUSSEHAIN Tuteur entreprise : X. GRASSER

Développement de la technologie BIM Septembre 2016

Page 34 / 52

Loïc DUCERF Ŕ Synthèse du Projet de Fin d’Etudes

4.2.2. Nomenclatures et métrés En bureau d’étude, les pièces écrites sont généralement réalisées par mètre linéaire. Autrement dit, une approximation est réalisée et la distinction entre longueurs droites et pièces de raccords n’est pas effectuée. Le fonctionnement intrinsèque de Revit ne permet pas d’obtenir des nomenclatures intégrant à la fois les longueurs droites et les raccords afin d’obtenir directement des mètres linéaires. Ainsi, pour chaque type de réseaux, deux nomenclatures distinctes ont été créées. Une répertoriant les longueurs droites et l’autres pour les pièces de raccords.

Figure 33 : Nomenclatures Revit créées répertoriant respectivement les longueurs droites et les raccords

Afin d’obtenir des mètres linéaires, une hypothèse d’équivalence en mètre linéaire des raccords doit être réalisée. Cette équivalence dépend du diamètre de gaine, mais en moyenne, un raccord est équivalent à 0,5 ml. Un comparatif des métrés présents dans le DPGF et ceux obtenus avec les nomenclatures Revit a été réalisé. Nomenclatures Revit

Désignation

DPGF

Gaines circulaires d'acier galvanisé à joint à lèvre

Mètre linéaire [ml]

Longueur droite [m]

Nombre de Raccords

Mètre linéaire [ml] (hypothèse : 0,5 ml par raccord)

125 mm 160 mm 200 mm 250 mm 315 mm TOTAL

36,0 44,0 30,0 5,0 15,0 130,0

15,4 30,3 25,2 3,1 4,6 78,5

36 32 10 6 10 94

33,4 46,3 30,2 6,1 9,6 125,5

Figure 34 : Comparatif des métrés de gaines sur le projet « L’Origine des Sources » à Mittelhasubergen

Les distances obtenues entre le DPGF et les nomenclatures créées sont très proches, avec un écart relatif moyen de 3%. Les comparaisons de métré pour le sanitaire, le chauffage, et les évacuations donnent des résultats similaires. La cohérence des résultats obtenus par les nomenclatures est donc vérifiée.

DUCERF Loïc Tuteur INSA : R. BOUSSEHAIN Tuteur entreprise : X. GRASSER

Développement de la technologie BIM Septembre 2016

Page 35 / 52

Loïc DUCERF Ŕ Synthèse du Projet de Fin d’Etudes

5. Développement du travail collaboratif interne 5.1. Introduction Au sein du bureau d’étude SBE Ingénierie se pose la question de la collaboration interne entre départements (Fluides, Structure, Electricité). Une phase du développement s’est alors portée sur la réalisation d’un procédé collaboration interne pour organiser l’interface entre départements. Le but principal de développement est de permettre à chaque intervenant de travailler sur un même support modélisation, et ce, de manière simultané. Par ailleurs, il faut veiller à ce que l’espace travail soit adapté aux besoins de chaque département.

de ce de de

Ainsi, certaines problématiques ont été soulevées dans la mise en place de cet environnement, dont notamment : - Le procédé de synchronisation du travail - Les droits d’accès pour modification - L’utilisation de gabarits propres à chaque département sur une même maquette Cette phase de développement a été réalisée en collaboration avec Yann TREGOAT, responsable du développement de la technologie BIM sur la partie structure, afin d’obtenir des résultats compatibles avec les besoins respectifs de chaque département. Au vu des problématiques soulevées, différentes solutions de collaboration ont été explorées, afin de choisir la solution de collaboration la plus adaptée pour le bureau d’études. Les recherches et les essais réalisés ont permis de dégager trois solutions principales de collaboration. 5.2. Projets Partagés (PP) 5.2.1. Principe de fonctionnement Une première solution de collaboration interne concerne les projets partagés (PP). A partir d’un modèle Revit dit « central », plusieurs copies identiques sont créées de manière locale. Ces copies constituent les modèles dits « locaux ». Pour obtenir une collaboration efficace, il est nécessaire de créer un fichier local pour chaque intervenant. Les modèles locaux sont ensuite synchronisés avec le modèle central. Le modèle central fait alors office de support commun réunissant l’ensemble des informations. Chaque fichier local étant en synchronisation avec le fichier central, lorsqu’une synchronisation d’un fichier local est réalisée avec le modèle central, cette modification se répercute également sur les autres fichiers locaux. Cette synchronisation se fait à chaque réouverture des fichiers locaux. Au fur et à mesure de l’avancement du projet, la maquette peut rapidement devenir illisible. Pour éviter cela, il est alors judicieux de faire usage à la fonction sous-projets de Revit, permettant de filtrer les éléments à afficher. Différentes façons de classer les sous-projets peuvent être envisagées en fonction du type de projet : par lot, par département, par intervenant. Les sous-projets peuvent aussi permettre de définir les droits d’accès à la modification. En effet, il est possible de définir qui est le « propriétaire » de chaque sous-projet. En conséquence, les sous-projets sont non-modifiables par les autres intervenants n’étant pas propriétaires. Au vu de ce fonctionnement, il apparaît alors judicieux de créer des sous-projets différents pour chaque intervenant, permettant ainsi d’éviter les erreurs par modification involontaire. DUCERF Loïc Tuteur INSA : R. BOUSSEHAIN Tuteur entreprise : X. GRASSER

Développement de la technologie BIM Septembre 2016

Page 36 / 52

Loïc DUCERF Ŕ Synthèse du Projet de Fin d’Etudes

Figure 35 : Fonctionnement de la collaboration interne avec les Projets Partagés (PP)

Ce procédé de collaboration fonctionne bien, mais nécessite donc une répartition minutieuse du modèle en sous-projets. A noter : les fichiers locaux étant des copies du fichier central, ils sont par conséquent affectés d’un même gabarit. Ainsi, ce gabarit dit « central » doit être organisé et adapté aux besoins spécifiques de chaque département. 5.2.2. Lien avec la maquette Architecte En ce qui concerne le lien avec l’Architecte, il est possible de mettre en lien la maquette Architecte directement dans chaque fichier local. Cependant, pour éviter de devoir créer un lien dans chaque fichier local, il semble plus judicieux de faire le lien dans le modèle central, en plaçant la maquette Architecte en fichier lié dans un sous-projet dédié.

Figure 36 : Fonctionnement global de la collaboration avec les Projets Partagés (PP) DUCERF Loïc Tuteur INSA : R. BOUSSEHAIN Tuteur entreprise : X. GRASSER

Développement de la technologie BIM Septembre 2016

Page 37 / 52

Loïc DUCERF Ŕ Synthèse du Projet de Fin d’Etudes

Par ailleurs, placer la maquette Architecte dans un sous-projet distinct permet à chaque département de pouvoir afficher ou masquer aisément la maquette Architecte en désactivant le sous-projet correspondant. 5.3. Fichiers Liés (FL) 5.3.1. Principe de fonctionnement Une deuxième solution de collaboration interne concerne les Fichier Liés (FL). Contrairement aux Projets Partagés (PP), les différents fichiers ne sont pas des copies d’un fichier central, mais bien des fichiers créés indépendamment que l’on lie les uns aux autres.

Figure 37 : Fonctionnement de la collaboration interne avec les Fichiers liés (FL)

Du fait de ce fonctionnement par fichier indépendant, chaque fichier local peut être affecté d’un gabarit spécifique adapté au besoin de chaque département. 5.3.2. Lien avec la maquette Architecte En ce qui concerne le lien avec l’Architecte, ce lien se fait directement dans chaque fichier de département. Ainsi chaque département possède trois liens dans son fichier (2 liens correspondants aux 2 autres fichiers de département, 1 lien pour la maquette architecte).

Figure 38 : Fonctionnement global de la collaboration avec les Fichiers liés (FL) DUCERF Loïc Tuteur INSA : R. BOUSSEHAIN Tuteur entreprise : X. GRASSER

Développement de la technologie BIM Septembre 2016

Page 38 / 52

Loïc DUCERF Ŕ Synthèse du Projet de Fin d’Etudes

En fonctionnant ainsi, chaque département peut aisément afficher ou masquer les autres maquettes. 5.4. Projets Partagés Liés (PPL) 5.4.1. Principe de fonctionnement Une troisième solution de collaboration consiste à faire un mixte des deux dernières solutions pour en tirer les avantages. Cette solution consiste à faire de chaque fichier de département un modèle « central », pour ensuite lier les fichiers centraux de chaque département.

Figure 39 : Fonctionnement global de la collaboration avec les Projets Partagés Liés (PPL)

Chaque département créé un modèle « Central », puis à partir de ces modèles, des copies sont créées de manière locale. Chaque intervenant travaille alors en fichier local, puis synchronise avec le fichier central de son département. Les différents fichiers locaux de chaque département sont ensuite liés entre eux, afin de réaliser la synthèse. Par ailleurs, en fonctionnant ainsi, il est également possible d’afficher ou masquer les sousprojets spécifiques à chaque fichier lié de département, ce qui peut faciliter la réalisation de la synthèse. DUCERF Loïc Tuteur INSA : R. BOUSSEHAIN Tuteur entreprise : X. GRASSER

Développement de la technologie BIM Septembre 2016

Page 39 / 52

Loïc DUCERF Ŕ Synthèse du Projet de Fin d’Etudes

5.5. Comparaison des moyens de collaboration Afin de choisir le moyen de collaboration le plus adapté pour le bureau d’études, les avantages et inconvénients de chaque système de collaboration ont été évalués.

Projets Partagés (PP) Avantages - Fichier unique de synthèse

Collaboration Fichiers Liés (FL) Avantages - Gabarits propres à chaque département

- Ouverture sélective des parties du projet et meilleure visibilité - Modèles relativement légers (grâce aux sous-projets) - Séparation simple des - Mises à jour contrôlées domaines d’action Inconvénients

Inconvénients - Pas de fichier complet unique - Nécessité d’un Gabarit général de synthèse (mais ensemble de fichiers liés) - Surabondance de chartes - Gestion de la visibilité plus globales de modélisation compliqué

Projets Partagés Liés (PPL) Avantages - Gabarits propres à chaque département - Ouverture sélective des parties du projet et meilleure visibilité (grâce aux sous-projets) - Séparation simple des domaines d’action Inconvénients - Pas de fichier complet unique de synthèse (mais ensemble de fichiers liés) - Surabondance de chartes globales de modélisation

Figure 40 : Comparatif des moyens de collaboration

Avoir un gabarit de projet distinct pour chaque département apparaît comme primordial dans un premier temps, afin de faciliter le développement des gabarits respectifs, sans gêner l’avancement général du développement. En effet, chaque fichier de département est autonome, ce qui permet de tester et optimiser au mieux les gabarits en fonction des besoins respectifs de chaque département. La collaboration en Projets Partagés Liés peut constituer une alternative intéressante, puisque les gabarits sont également propres à chaque département. Par ailleurs, en faisant un fichier « central » pour chaque département, les sous-projets sont ainsi activés, ce qui facilite la visibilité et l’ouverture sélective des parties du projet. Cependant, la création d’un fichier « central » par département devient réellement intéressante lorsque plusieurs personnes d’un même département travaillent simultanément sur un même projet. Chez SBE Ingénierie, les projets sont quasiment systématiquement affectés à une seule personne par département. La collaboration en Projets Partagés Liés risque de compliquer inutilement la collaboration interne au bureau. Elle n’apparait donc pas nécessaire pour l’instant. 5.6. Solution retenue pour la collaboration interne Etant donné l’absence de retour du bureau d’études pour ce qui est de la collaboration dans un environnement BIM, et au vu des points évoqués plus haut, la collaboration en Fichiers Liés avec une maquette par département apparait comme la solution la plus adaptée pour la collaboration interne au sein du bureau d’études. La possibilité d’un développement représente un avantage certain, étant donné que chaque département ne se développe pas au même rythme. Ce processus de collaboration sera

DUCERF Loïc Tuteur INSA : R. BOUSSEHAIN Tuteur entreprise : X. GRASSER

Développement de la technologie BIM Septembre 2016

Page 40 / 52

Loïc DUCERF Ŕ Synthèse du Projet de Fin d’Etudes

l’occasion de développer de manière progressive les gabarits de chaque département en fonction de leur besoins et problématiques respectifs. Cela permet de limiter les contraintes, par rapport à un fichier unique. Chacun gère naturellement sont environnement sans risquer dans perturber un autre. Cela permet d'éviter les innombrables problèmes que l'on rencontre en travaillant sur un fichier unique. En effet, cette méthode de collaboration avec une maquette par discipline est une bonne façon de maîtriser les outils et les méthodes. Si dans quelques années, plusieurs personnes d’un même département sont amenées à travailler sur un même projet de manière simultané, il sera alors intéressant de passer aux Projets Partagés Liés. Une fois maîtrisée, la maquette unique devra s'imposer pour atteindre la collaboration de tous les intervenants sur une unique représentation virtuelle de l'ouvrage. Un gabarit unique sera alors créé. Ce gabarit global sera réalisé par la combinaison des gabarits développés par chaque département lors de cette première phase de développement. 5.7. Essai de collaboration interne en Fichiers Liés Afin de valider ce choix de collaboration en Fichier Lié, plusieurs tests ont été réalisés. Lors de ces essais simulant une collaboration sur un projet concret, les points suivants ont été analysés : - La synchronisation des fichiers - La possibilité d’avoir des gabarits distincts tout en assurant une cohérence des projets - L’impact d’une modification de la structure sur les éléments de Génie Climatique - Les possibilités de synthèse entre départements et création de réservations La synchronisation des fichiers fonctionne très bien lors d’une collaboration en Fichier Lié. En effet, lors de la réouverture du fichier, les liens sont mis à jours. Il est également possible de recharger manuellement les liens pendant leur utilisation, afin d’afficher les modifications en temps réel.

Figure 41 : Collaboration en Fichier Lié sur le projet d'épicerie sociale à Illzach DUCERF Loïc Tuteur INSA : R. BOUSSEHAIN Tuteur entreprise : X. GRASSER

Développement de la technologie BIM Septembre 2016

Page 41 / 52

Loïc DUCERF Ŕ Synthèse du Projet de Fin d’Etudes

L’utilisation de gabarits distincts ne pose pas de problèmes au niveau de la cohérence des fichiers. Cette utilisation de deux gabarits distincts permet à chaque département d’avoir une meilleure flexibilité pour modifier le gabarit de département selon ses besoins respectifs. Certains éléments de Génie climatique doivent être liés à des éléments architecturels ou structurels. Par exemple, certaines bouches d’aération et certains radiateurs nécessitent une intégration à un mur. Le mur fait office d’« hôte » pour ces éléments. Ainsi, ces murs doivent être « copiés » dans le fichier Fluides pour permettre l’insertion de ces éléments de Génie Climatique. Il se pose la question du maintien de cette liaison lors d’une modification de l’élément structurel. Les tests réalisés ont permis de constater qu’une modification d’un élément structurel faisant office « hôte » pour un élément de Génie Climatique ne pose pas de problème lors d’une collaboration en Fichiers Liés. En effet, lors d’une modification de ce type, l’élément de Génie Climatique n’est pas supprimé. Un avertissement apparait pour signaler que l’élément n’est plus lié à son hôte et qu’une révision de la collaboration est nécessaire. Il suffit alors de le réaffecter à son « hôte ». La synthèse entre départements lors d’une collaboration en Fichiers Liés a été testée sur un projet portant sur la construction d’une épicerie sociale à Illzach. En travaillant en Fichier Lié, il est possible de lancer la détection des conflits entre les éléments de Génie Climatique du ficher Fluides et les éléments structurels du fichier Lié Structure. Sur ce projet, l’outil de détection des interférences de Revit a permis de constater le conflit entre une gaine de ventilation est une poutre importante de la structure du bâtiment, la partie haute de la gaine heurtant cette poutre.

Création d’un dévoiement pour éviter le conflit entre la gaine et la poutre :

DUCERF Loïc Tuteur INSA : R. BOUSSEHAIN Tuteur entreprise : X. GRASSER

Figure 42 : Outil de vérification des Développement de la technologie BIM interférences de Revit Septembre 2016

Page 42 / 52

Loïc DUCERF Ŕ Synthèse du Projet de Fin d’Etudes

En réalisant un dévoiement de la gaine, puis en relançant l’outil de détection des conflits, l’avertissement en question n’apparaît plus. Ainsi, la synthèse peut parfaitement être réalisée en fonctionnant en Fichiers Liés. L’ensemble de ces simulations ont permis de valider le choix d’une collaboration en Fichiers Liés, permettant la réalisation d’un mode opératoire pour la collaboration interne entre département. 5.8. Principe de modélisation Sur certain projet, la maquette Architecte n’est pas présente. Par ailleurs, dans certain cas, la maquette Architecte n’est pas exploitable par le département Structure pour leur application sur le logiciel d’étude sismique Robot. Ainsi, plusieurs cas de collaboration se présentent. 5.8.1. Collaboration sans maquette Architecte Sur certains projets, il arrive qu’aucun architecte ne soit présent et que SBE Ingénierie assure seul la maîtrise d’œuvre de l’opération. Ainsi, la maquette Architecte n’est pas présente. Dans ce cas précis, la maquette numérique doit être réalisée entièrement par le bureau d’études. Une répartition des tâches entre département est donc nécessaire. Cette répartition des tâches doit se faire en fonction des besoins respectifs de chacun en termes de modélisation. Département

Structure

Application métier

Besoins en terme de modélisation

Répartition de la modélisation

Decente de charges

Niveaux NGF et niveaux de projet

Calculs sismiques

Axes des voiles en plan

Gros Œuvre

Dimensionnement des armatures de béton armé

Position des ouvertures

Emplacement des réservations (maquettes fluides et élec)

Fluides

Etude thermique reglementaire

Gros Œuvre

Calcul de déperditions pièce par pièce Etude thermique dynamique

Second Œuvre (pièces, cloisons intérieurs, faux-plafonds etc.)

Second Œuvre (pièces, cloisons intérieurs, faux-plafonds, etc.) Réseaux Fluides Réservations

Conception des réseaux Fluides

Calcul d'éclairage

Réseaux électricité Second Œuvre (pièces, cloisons intérieurs, faux-plafonds etc.)

Electricité

Calcul des puissances

Conception des chemins de câbles

Réservations

Equipemens de Génie climatique nécessitant électricité

Second Œuvre (pièces, cloisons intérieurs, faux-plafonds etc.) si pas de fluides sur l'opération

Figure 43 : Répartition des tâches de modélisation entre département

Contrairement aux départements structure, le département Fluides a besoin du secondœuvre pour l’emplacement des réseaux de Génie Climatique et la réalisation des études thermiques. Le département Fluides se chargera alors de la partie second-œuvre de la maquette numérique.

DUCERF Loïc Tuteur INSA : R. BOUSSEHAIN Tuteur entreprise : X. GRASSER

Développement de la technologie BIM Septembre 2016

Page 43 / 52

Loïc DUCERF Ŕ Synthèse du Projet de Fin d’Etudes

Figure 44 : Collaboration interne sans maquette Architecte

Le schéma ci-dessus expose cette répartition des tâches lors de la collaboration sans maquette Architecte. 5.8.2. Collaboration avec maquette Architecte Lorsque la maquette Architecte n’est pas exploitable pour une application sur le logiciel d’étude sismique Robot, le département structure se voit obligé de remodéliser la maquette Architecte. Cela va à l’encontre d’une philosophie BIM, mais cette étape est nécessaire en attendant un protocole BIM obligeant l’Architecte à modéliser une maquette Architecte de telle sorte à rendre possible l’exploitation directe de la maquette par le département Structure. Dans ce cas, les modélisations Architecte et Structure se superposeront.

DUCERF Loïc Tuteur INSA : R. BOUSSEHAIN Tuteur entreprise : X. GRASSER

Développement de la technologie BIM Septembre 2016

Page 44 / 52

Loïc DUCERF Ŕ Synthèse du Projet de Fin d’Etudes

Figure 45 : Collaboration avec maquette Architecte

L’impact sur la modélisation Fluides n’est pas énorme. La synthèse se fera alors avec les éléments structurels de la maquette Structure et avec le second-œuvre de la maquette Architecte.

5.9. Gestion des réservations La génération des réservations fait partie intégrante du processus de collaboration. A partir de leurs réseaux respectifs, les départements Fluides et Electricité réalisent des demandes de réservations au département Structure. A partir du module de réservations de Stabicad, un protocole de génération des réservations a été établi.

DUCERF Loïc Tuteur INSA : R. BOUSSEHAIN Tuteur entreprise : X. GRASSER

Développement de la technologie BIM Septembre 2016

Page 45 / 52

Loïc DUCERF Ŕ Synthèse du Projet de Fin d’Etudes

5.9.1. Création des réservations par le département Fluides

A partir de la vérification des interférences entre les gaines/canalisations de la modélisation Fluides et les murs/dalles/poutres de la modélisation Structure, les réservations sont créés automatiquement.

Figure 46 : Utilisation de l'outil de vérification des interférences pour la création automatique des réservations

Un paramétrage du module de réservations de Stabicad permet la génération d’une seule réservation lorsque les distances entre deux réservations sont inférieures à une distance donnée.

Figure 47 : Génération automatique d'une seule grande réservation pour deux réseaux

Si besoin, ces réservations peuvent être modifiées manuellement. Par ailleurs, les réservations peuvent être créées par sélection manuelle des éléments de Génie Climatique de la modélisation Fluides et des éléments structurels de la modélisation Structure. Si les réseaux n’ont pas encore été dessinés sur Revit par le département Fluides et que la structure a besoin d’une première ébauche des emplacements des réservations pour un prédimensionnement, il est tout à fait possible de dessiner ces dernières manuellement. A partir de ces réservations, le département Fluides génère une requête de réservations exporté sous un fichier .xml. Ces demandes possèdent toutes les informations nécessaires au département Structure pour valider ou refuser les réservations en question (Niveau, dimensions, emplacements, etc). Ce fichier .xml est délivré au département Structure pour vérification. 5.9.2. Gestion de la demande de réservation par le département Structure Un module de gestion des réservations a été installé sur chaque ordinateur du département Structure équipé de Revit.

DUCERF Loïc Tuteur INSA : R. BOUSSEHAIN Tuteur entreprise : X. GRASSER

Développement de la technologie BIM Septembre 2016

Page 46 / 52

Loïc DUCERF Ŕ Synthèse du Projet de Fin d’Etudes

Une fois ce module lancé, le fichier .xml de demande de réservation est chargé. Le département Structure peut alors visualiser chaque réservation afin de décider s’il l’approuve ou la rejette.

Figure 48 : Visualisation des réservations par le département structure pour vérification

Si la réservation n’est pas approuvée, la raison peut être ajoutée en commentaire de la réservation afin de laisser le département Fluides effectuer les corrections nécessaires. Une fois la demande traitée, le département Structure génère un fichier .zip qu’il transmet ensuite au département Fluides.

Figure 49 : Création et transmission d'un fichier .zip lorsque la demande de réservation est traitée par le département structure

Le département structure a également la possibilité d’ajouter les réservations approuvées dans son modèle. Ces réservations sont ainsi fixées dans son modèle, lui permettant de les exploiter pour les calculs de Structure. 5.9.3. Visualisation des demandes de réservation par le département Fluides Le département Fluides décompresse le ficher .zip et le place dans le dossier de l’affaire. Ce fichier est ensuite chargé dans le projet.

DUCERF Loïc Tuteur INSA : R. BOUSSEHAIN Tuteur entreprise : X. GRASSER

Développement de la technologie BIM Septembre 2016

Page 47 / 52

Loïc DUCERF Ŕ Synthèse du Projet de Fin d’Etudes

L’état de la demande s’affiche pour chaque réservation. Cet état se retrouve également dans la fenêtre de propriétés de chaque réservation. Un code couleur (vert/rouge) permet également de visualiser rapidement l’état des demandes de réservations.

Figure 50 : Visualisation de l'état des réservations par le département Fluide

Pour les réservations rejetées, le département Fluides peut ainsi faire les modifications nécessaires afin de trouver un compromis avec le département Structure, en fonction des remarques effectuées. Ces modifications sont ensuite exportées de nouveau au département Structure pour vérification.

Figure 51 : Mise en plan des réservations pour transmission au département Structure sur le projet « L’Origine des Sources »

Le procédé de génération des réservations permet une synthèse efficace. L’oublie de réservation est fortement réduite en fonctionnant d’après le mode opératoire réalisé.

DUCERF Loïc Tuteur INSA : R. BOUSSEHAIN Tuteur entreprise : X. GRASSER

Développement de la technologie BIM Septembre 2016

Page 48 / 52

Loïc DUCERF Ŕ Synthèse du Projet de Fin d’Etudes

Conclusion L’objectif de mon étude était de développer l’environnement BIM selon 3 axes majeurs : -

les études thermiques dans un environnement BIM la conception Fluides à l’aide des outils numériques intégrés et l’optimisation de cette dernière le développement du travail collaboratif sur une même maquette numérique des départements Structure, Fluides, et Electricité

A l’origine de mon Projet de Fin d’Etudes chez SBE Ingénierie, l’environnement BIM partait de zéro, seul le logiciel Revit était présent. Au vu de l’état des lieux des logiciels et des besoins de SBE Ingénierie, il a été constaté que le seul logiciel disponible, Revit, n’est pas satisfaisant pour réaliser l’ensemble des applications nécessaires lors de la conception Fluides du bureau d’études. Pour la réalisation des études thermiques, l’acquisition d’une passerelle BIM n’apparaît pas comme une priorité imminente pour le développement du BIM au sein du bureau d’études. Il apparait préférable d’attendre les évolutions futures des différents logiciels, avant de décider de l’acquisition de l’un ou l’autre des logiciels. La compatibilité avec l’IFC4 apparaît notamment comme un point essentiel auquel une attention particulière doit être portée. Pour la conception Fluides, il est apparu nécessaire d’avoir recours à un logiciel complémentaire à Revit, afin de permettre le tracé et le dimensionnement simultané des réseaux de façon optimale, mais aussi pour la réalisation des études thermiques. Ainsi, l’expérimentation de différents logiciels a été effectuée afin d’obtenir un retour d’expérience et ainsi être en mesure de conseiller l’entreprise dans l’acquisition du logiciel le plus adapté à leurs besoins pour réaliser la conception Fluides dans un environnement BIM, à savoir Stabicad. La méthode de travail pour concevoir dans un environnement BIM a été réalisée sur deux projets concrets. Le premier projet, « L’Origine des Sources » est représentatif de la majorité des opérations réalisées au sein du bureau d’études, d’une part par le type d’opération, à savoir du logement de taille moyenne, mais également par la qualité de la maquette Architecte obtenue. La méthode de travail a pu être essayée et affinée à partir des observations réalisées sur ce projet, que ce soit pour la conception Fluides, mais également pour les études thermiques. Le deuxième projet de création d’une bibliothèque à Bischoffsheim a permis de tester la méthode sur un autre type d’application courante, à savoir du tertiaire. Ce projet a été l’occasion de mettre en application une méthode de travail alternative à partir de plans .dwg, permettant de travailler sur tout type de projet, même lorsque la maquette Architecte n’est pas disponible. L’interface entre les départements Structure, Fluides, et Electricité a été organisée, pour assurer la collaboration interne dans un environnement BIM. Afin de choisir le moyen de collaboration le plus adapté pour le bureau d’études, les avantages et inconvénients de différents systèmes de collaboration ont été évalués. Etant donné l’absence de retour du bureau d’études pour ce qui est de la collaboration dans un environnement BIM, la collaboration en Fichiers Liés avec une maquette par département est apparue comme la solution la plus adaptée pour la collaboration interne au sein du bureau d’études à l’heure actuelle. Ce processus de collaboration représente un avantage certain puisqu’il permet de développer de manière progressive les gabarits de chaque département en fonction de leur besoins et problématiques respectifs. Afin de valider ce choix de collaboration, plusieurs DUCERF Loïc Tuteur INSA : R. BOUSSEHAIN Tuteur entreprise : X. GRASSER

Développement de la technologie BIM Septembre 2016

Page 49 / 52

Loïc DUCERF Ŕ Synthèse du Projet de Fin d’Etudes

tests ont été réalisés sur des projets concrets, notamment le projet de réhabilitation d’une épicerie sociale à Illzach. Par ailleurs une méthode pour gérer les réservations et effectuer la synthèse entre les différents corps d’état du bureau d’études a été réalisée et testée. L’environnement BIM développé permet de réaliser un gain de qualité et de précision considérable. Le risque d’erreur est ainsi fortement limité. Un gain de temps est également observé, notamment lors de modifications, pour les métrés, ainsi que pour la mise en plan. Ce gain pourra à terme contrebalancer l’investissement de temps nécessaire pour réaliser la conception Fluides dans un environnement BIM. Pour réduire cet investissement de temps conséquent au début, la conception Fluides a été optimisée par la constitution d’un gabarit de projet adapté au plus près des besoins de l’entreprise. Par ailleurs, à partir du retour d’expérience obtenu sur les différents projets, des guides d’information et tutoriels internes ont été réalisés pour sensibiliser et former les employés et permettre à l’entreprise d’adopter cette démarche BIM. Pour conclure, le développement du BIM effectué tout au long de ce PFE a avant tout permis à l’entreprise de partir sur de bonnes bases pour l’adoption d’une démarche BIM optimale et maîtrisée. Plusieurs pistes de développement futures ont été envisagées, dont notamment la liaison directe des métrés de l’environnement BIM avec le logiciel DeviSOC, utilisé au sein de l’entreprise pour la rédaction de pièces écrites (CCTP et DPGF). Cependant la durée du PFE était insuffisante au vu du temps de paramétrage nécessaire pour l’obtention d’une liaison optimale (ordre de grandeur de 3 mois supplémentaires). Des protocoles BIM devront également être rédigés, afin d’assurer la qualité des maquettes fournies par les Architectes.

DUCERF Loïc Tuteur INSA : R. BOUSSEHAIN Tuteur entreprise : X. GRASSER

Développement de la technologie BIM Septembre 2016

Page 50 / 52

Loïc DUCERF Ŕ Synthèse du Projet de Fin d’Etudes

Bibliographie 

Ouvrages :

[1] C. EASTMAN et al : BIM Handbook : A Guide to Building Information Modeling for Owners, Managers, Designers, Engineers and Contractors, 2ème édition, 2011 [2] J. RENOU, S. CHEMISE : Revit pour le BIM, initiation générale & Perfectionnement structure, 2ème édition, Eyrolles, 2015, 482 pages [3] E. LEBEGUE, J.-A. CUBA SEGURA : Conduire un projet de construction à l’aide du BIM, Eyrolles, CSTB, 2016, 84 pages [4] K. KENSEK : Manuel BIM, Théorie et applications, Eyrolles, 2015, 256 pages [5] C. CHARLIGNY : Maquette numérique d’un bâtiment à énergie positive et de des équipements, Mémoire INSA Strasbourg, 2012, 62 pages



Sites internet :

www.mediaconstruct.fr Site internet de l’association française pour les maquettes numériques www.buildingsmart.org Site internet de l’association international des BIM http://www.buildingsmart-tech.org Site internet de l’association internationale des BIM pour l’évaluation des outils www.autodesk.fr Site internet de l’éditeur de Revit www.logicielsperrenoud.com Site internet de l’éditeur du module THERMBIM www.izuba.fr Site internet de l’éditeur du module BIMPleiades www.fisa.fr Site internet de l’éditeur de FISA www.stabiplan.com Site internet de l’éditeur de Stabicad www.magicad.com Site internet de l’éditeur de MagiCAD

DUCERF Loïc Tuteur INSA : R. BOUSSEHAIN Tuteur entreprise : X. GRASSER

Développement de la technologie BIM Septembre 2016

Page 51 / 52

Loïc DUCERF Ŕ Synthèse du Projet de Fin d’Etudes

Présentation de l’entreprise SBE Ingénierie (Solutions Bureau d’Etudes S.A.S.) est un bureau de maîtrise d’œuvre créé par M. Alain KANNENGIESER (ingénieur ENSAIS) en 1969. L’effectif total est de 18 collaborateurs, dont : - 4 ingénieurs et 1 projeteur en Génie Civil - 3 ingénieurs en Génie Energétique et Fluides - 2 ingénieurs en Génie Electrique - 1 OPC - 1 économiste de la construction - 3 assistants d’administration Le bureau d’études d’ingénierie tout corps d’état assure les missions de conception (dimensionnement, descriptifs-quantitatifs) et d’exécution (plan, traitement des situations, suivi et réception de chantier) dans les domaines suivants : - Génie Civil Ŕ Structure - Génie Energétique et Fluides - Génie Electrique Ŕ SSI - Economie de la construction - Ordonnancement, pilotage et coordination Ses domaines d’intervention touchent à la fois les marchés publics et privés, et ceux pour tous types de projets (neuf, extension, rénovation, restructuration et réhabilitation) : - Habitation - Education Ŕ Culture - Santé - Equipements publics - Infrastructures Ŕ Urbanisme - Tertiaire Ŕ Industriel Plus spécifiquement en Génie Climatique et Fluides, SBE Ingénierie s’occupe des calculs thermiques, Simulations Thermiques Dynamiques, intégration des énergies renouvelables, conception bioclimatique, réseaux de chauffage / climatisation / ventilation / traitement d’air, installations sanitaire et d’assainissement, ainsi que les voiries et réseaux divers. Le bureau d’études réalise également des audits énergétiques (analyse des consommations, diagnostics thermique, évaluation de l’étiquette énergétique, propositions d’amélioration avec estimation des économies d’énergie), ainsi que de la maîtrise d’œuvre d’amélioration (qualité de l’air intérieur, rénovation énergétique, remplacement de chaufferie, réfection de réseaux Fluides). Récemment, SBE Ingénierie est à l’origine de réalisations remarquables comme l’église orthodoxe russe à Strasbourg, la réhabilitation des anciennes archives départementales à Strasbourg, ou encore le hangar de fret de l’aéroport international d’Entzheim.

DUCERF Loïc Tuteur INSA : R. BOUSSEHAIN Tuteur entreprise : X. GRASSER

Développement de la technologie BIM Septembre 2016

Page 52 / 52