Article de LU ZHI-HONG, directeur général, Zhejiang YASHA Décoration Co., Ltd., BIM Center; Membre, China Graphics Society Comité BIM; Éditeur délégué des normes BIM pour le design d’intérieurs et les façades rideaux, China Building Décoration Association.
LU ZHI-HONG, YASHA
Lorsque le sommet du G20 a été prévu en 2016 au Centre d’Exposition International de Hangzhou, l’entreprise Zhejiang YASHA Co. a pris en charge la conception de la zone principale de conférence.
Ce projet de construction comportait du design courbe, des techniques de construction compliquées, un délai court et des exigences de sécurité spéciales. L'ensemble des travaux de conception et de construction était un vrai défi, en particulier la salle de réunion principale pour le G20. L'équipe de gestion d'information de bâtiment (BIM) de YASHA a utilisé la numérisation laser 3D sur site, la modélisation paramétrique, la conception et la fabrication rationalisée, et d'autres techniques BIM pour aider les concepteurs et les chefs de projet à compléter sans problème leurs tâches et à assurer la fluidité de la construction de la salle principale du G20.
Contexte et objectifs du BIM dans le projet
Le Centre d’Exposition International de Hangzhou est un projet phare pour la ville de Hangzhou. Il a été sélectionné comme site pour le sommet du G20 en 2016. En raison de la fonction spéciale du site et du court délai de réalisation, la construction s’avéra extrêmement difficile.
Le plus complexe était un design complexe avec des normes de sécurité draconiennes pour la salle principale du G20. Notre entreprise a misé sur l’intégration des concepteurs, des constructeurs et des experts du BIM dans un groupe de travail commun pour utiliser la technologie BIM pendant les phases de design et de construction afin d’avoir le projet sous contrôle.
Cela nous a permis d'atteindre notre objectif de haut niveau de qualité, d'efficacité et de suivi.
Le logiciel BIM et la technologie de balayage laser 3D
La décoration est l’installation ultime dans un projet de construction. Etant basée sur le design initial du bâtiment, les problèmes de qualité et de changements dans la construction, la structure et les systèmes électriques ou mécaniques auront impact significatif sur la pose ultérieure d'éléments de décoration.
Pour éviter ces problèmes, notre société a utilisé des scanners laser 3D pour recueillir les données structurelles « telles-que-construites », puis a effectué une rétroconception pour lui comparer le design original afin de trouver rapidement et visuellement avec précision les changements de de la construction réelle.
Collecte de données sur place et modélisation inverse
Notre première tâche lorsque nous commençons un projet consiste à effectuer un contrôle structurel sur place. Notre expérience de projets antérieurs, nous a habitués à trouver des niveaux de différence variables entre les données de conception de construction et la réalité construite.
En raison de la nature particulière de ce projet, notre société a commencé par faire le balayage 3D du site en utilisant des scanners laser performants pour collecter l’ensemble des données structurelles. Nous avons ensuite procédé au traitement des données pour obtenir une modélisation inverse depuis les nuages de points afin de créer un modèle numérique entièrement 3D du site. Grâce à ces données, nous pouvons développer le design de la décoration détaillée basé sur un modèle qui est identique à la réalité.
Nuage de points de la structure
Modélisation Catia en reverse Modeling
Analyse de conception basée sur le modèle inversé
Après avoir intégré le modèle « tel-que-conçu » avec modèle « tel-que-construit », nous avons constaté de graves divergences, en particulier un conflit sérieux entre la structure en acier réelle et le design envisagé du plafond basé sur son design originel : les 4 éléments de coin de la structure en acier à laquelle le plafond devait être suspendu dépassaient de plus d'un mètre sous le plafond.
Il était impossible de procéder à la construction basée sur ce design. Nos concepteurs et constructeurs ont travaillé d'urgence pour trouver des solutions. Étant donné que la date limite de livraison du projet était très proche, il était impossible de modifier la structure en acier. Après les discussions multipartites, il a été convenu de repenser et d’abaisser le faux plafond pour tenir compte de la structure existante.
Conflit entre le modèle structurel CATIA et la conception du plafond
Modèle de conception modifié basé sur des données structurelles sur place
Détail et optimisation de la conception basée sur BIM
Le BIM a été largement reconnu comme une révolution dans l'industrie de la construction. La livraison directe sans plans 2D d’un design 3D est maintenant la tendance. Non seulement c'est une révolution technologique, mais c'est surtout une innovation complète du processus.
Au cours de la phase de conception, des modèles BIM sont créés pour les éléments architecturaux, structurels et intérieurs du projet. La prise de décision basée sur des scénarios 3D intuitifs a permis au projet de réaliser un design réellement visuel, comme les connexions spatiales complexes, les effets de perspective et une optimisation de la forme des composants.
le BIM permet de concevoir le "ce-que-vous-voyez-est–ce-que-vous-aurez" et permet aux concepteurs de prendre les meilleures décisions.
Sélection par un design visuel
Comme le dépassement du côté nord a eu le plus grand impact et impliquait d’abaisser le plafond de plus d'un mètre, le responsable du design était très préoccupé par l'effet visuel sur le résultat final. Ainsi, notre équipe BIM a utilisé la technologie de modélisation paramétrique pour effectuer de multiples ajustements de la courbe du plafond. Après avoir comparé plusieurs designs, il a été décidé d'abandonner le design originel et d’abaisser à tous les coins. En augmentant la courbe du plafond suspendu, nous avons pu obtenir un résultat visuel acceptable sans réduire l'espace. Ce design a obtenu l'accord du chef de projet et du maitre d’ouvrage.
Réglages de la couche externe courbe du plafond
Choix entre différents modèles de plafonds radiants
Plan de plafond final
Rationalisation et optimisation du design
Le processus de conception BIM permet à plusieurs concepteurs de travailler collectivement dans le même modèle. Il rassemble des informations pertinentes et permet une meilleure coordination entre les disciplines et entre les concepteurs. Il réduit les inefficacités et libère les concepteurs des processus de révisions sans fin. Cela libère du temps et de l'énergie pour optimiser, améliorer et vérifier le design, ce qui permet d'obtenir une conception rationalisée.
Fenêtre originale
Conception optimisée
Photo des fenêtres posées
La conception des coins de style toit chinois comportait quatre poutres, initialement conçues pour être arquées en dimension 600 × 900. Cependant, le responsable du projet a constaté que, dans le modèle BIM, ces poutres semblaient trop audacieuses. En utilisant le modèle BIM, notre équipe a créé des alternatives de conception de différentes tailles de poutres.
Après plusieurs discussions et ajustements, il a été convenu de redimensionner les poutres d'angle à 600 × 600 et d'effectuer des ajustements sur la conception des supports.
Poutres d'angle 600 × 900 originales
Résultat du faisceau d'angle 600 × 600 final
Photo réelle du faisceau mis en œuvre et de la conception des supports
Applications paramétriques et processus de travail
Le design BIM permet des raccourcis pour la conception de la fabrication. Au cours du design, nous considérons pleinement le processus de fabrication et de construction. Les logiciels BIM pointus modélise le processus très précisément et créent des données de processus pour assurer sans interruption la remise de l'information à la fabrication.
Le hall principal du G20 comprenait 352 chevrons de différentes tailles et formes. Lorsque la forme du plafond a changé, les chevrons ont également changé. En raison de la différence entre la structure en acier et le design originel, des ajustements fréquents ont été effectués pendant le processus de conception de la fabrication, ce qui a entraîné une énorme quantité de changements de dessins de fabrication. Dès que le design a été validé, les données durent être envoyées sur le site de fabrication.
Nous avons utilisé CATIA, un logiciel de conception paramétrique avancé, pour notre travail car un processus de conception traditionnel ne pourrait jamais atteindre ce niveau de vitesse et de précision.
Les principales étapes ont été les suivantes :
- Ébauche de la conception de la forme du plafond
- Validation des sections transversales des chevrons et des poutres d'angle
- Liaison des chevrons et des poutres en fonction des paramètres et de la surface incurvée
- Génération automatique des chevrons et des poutres en fonction des paramètres pour créer le plafond.
- Génération des dessins d'atelier pour chaque chevron et poutre en utilisant un modèle 3D.
- Ajout du marquage CAO et soumission aux fabricants
En utilisant ce modèle de conception basé sur des paramètres, dès que la surface du plafond a été validée, les données de fabrication pour les chevrons ont pu être produites rapidement. Cette précision a considérablement accru et amélioré la liaison entre la conception et la fabrication.
Sans un logiciel de conception paramétrique, la création et les modifications répétitives des modèles sur un calendrier aussi court n'auraient pas été possibles.
Modèle de surface confirmé
Les rasters génèrent automatiquement en fonction de la surface courbe pour créer le plafond
Modèle paramétrique en profondeur
Le modèle crée directement des plans de processus
Sur la base de données complète du site réel, nous avons créé un design paramétrique précis, et nous avons utilisé des modèles BIM pour fournir à la fois les données de conception, le métré et des dessins de pièces fabricables à l’atelier.
Grâce à l’utilisation d’une technologie de pointe et de sa mise en œuvre rigoureuse, les leaders du monde entier ont pu se rencontrer sous le plafond de la salle pour discuter des affaires mondiales et profiter du décor de l'architecture chinoise selon les caractéristiques distinctives de la Chine du sud.
Salle de conférence du G20
Ces dernières années, le BIM a décollé en Chine. Grâce aux Jeux olympiques de Beijing en 2008 et à l'Exposition universelle mondiale de Shanghai en 2010, le BIM a commencé à devenir largement utilisé. Mais l'utilisation du BIM pour l'aménagement intérieur a été plus tardif.
Suite à succès du projet principal de la salle principale du sommet du G20, l'utilisation du BIM dans l'aménagement intérieur devrait se développer.
Références
HUANG Bai. “Observations on the Development of BIM in China’s Construction and Interior Design Industries [N]”. China Construction Journal. 2015 (008).
ZHANG Yu-ping. “On the Application and Development of BIM in Construction, Interior Design, and Renovation Projects.
Urban Construction Theory and Research: Electronic version.” 2013(24).
LÜ Fang, WEI We, YANG Jia-yue. “Shanghai Modern Engineering Consulting Co., Ltd. Uses BIM to Quickly Improve Overall Project Control [A]”. BIM and Engineering Construction Informatization – Third Collection of Forums and Papers on Innovative Engineering Construction Computer Programs[C]”. 2011.
Origine : Traduction en français du blog publié sur la page « 3D Perspectives » de Dassault Systèmes le 29 juin 2017
Dans une récente présentation des tendances de l'industrie de l'architecture, de l'ingénierie et de la construction (AEC), Marty Doscher, vice-président AEC Industry à Dassault Systèmes, a identifié quatre tendances qui stimulent des changements transformateurs rapides dans cette industrie:
· L’utilisation accrue de la « conception pour la fabrication et l'assemblage » (DFMA), la préfabrication et la construction modulaire.
· Une prise de décision axée sur les données en raison d'une adoption plus importante de BIM.
· L’extension du Building Information Management (BIM) au-delà de la conception - dans toutes les étapes du cycle de vie du projet et par les utilisateurs de toutes les disciplines.
· La croissance de la réalité augmentée et virtuelle (AR / VR) en tant qu'expérience sociale dans un contexte industriel.
Ces tendances créant une dynamique, la demande augmente pour obtenir des solutions surmontant les obstacles pour mener vers un plus grand succès. Par exemple, avec l'adoption croissante du BIM, Marty Doscher s'attend à voir une augmentation de l'utilisation de la réalité augmentée et virtuelle (AR/VR) comme un outil de conception qui stimule la collaboration.
Les lacunes du BIM
BIM résout certains des problèmes de l'industrie de l’AEC, mais il n'est pas une solution totale. BIM seul reste incomplet. Pour preuve, même maintenant, plus de 15 ans après l'introduction de BIM, la plupart des projets dépassent encore les budgets prévus et restent en retard. La méthodologie actuelle du BIM centrée sur les documents est toujours incapable d’ouvrir les frontières de silos entre intervenants. Trop d'énergie est consacrée à coordonner les informations, et lorsque la coordination se passe mal, cela entraîne des amendements et donc des coûts administratifs importants.
De plus, la conception, la construction et les opérations restent trop séparées les unes des autres. Une fois qu'une installation est construite, l'équipe responsable de sa gestion peut éventuellement en avoir acquis les données BIM (le « tel-que-conçu»). Cependant, ces données-là restent insuffisantes pour ce qui est nécessaire dans le support à long terme de la maintenance. Ainsi, l'équipe de gestion génère généralement son propre édifice numérique (le « tel-que-construit ») de l'installation avec l'information dont elle a besoin.
Une transformation est nécessaire pour résoudre ces défis.
Quatre exemples d'outils de transformation en action
Les leaders en AEC préconisent d'étendre la fonction du BIM afin qu'un projet ne soit pas simplement un «produit final» mais une série d'activités liées. Les 4 exemples suivants illustrent la façon dont des innovateurs déverrouillent les données, utilisent ces données pour exécuter et affiner leurs processus, et ouvrent la voie au prochain niveau de transformation de cette industrie.
1. SHoP Architects gère les données, non les documents.
SHoP Architects, un cabinet d’architecture basé à New York, a changé son fusil d’épaule passant de la délivrance exclusivement du design, à la notion de gestion du cycle de vie des bâtiments (BLM). Il s'agit d'une transformation radicale de l'entreprise, abandonner une pratique centrée sur les documents, et passer à une pratique centrée sur les données.
En utilisant la version de CATIA disponible «sur le cloud», SHoP Architects travaille maintenant en très étroite collaboration avec des partenaires du monde entier pour créer des bâtiments emblématiques, comme le Centre d’Innovation du Botswana. Pour cet édifice, l'architecte basé à New York a utilisé la plate-forme 3DEXPERIENCE pour coordonner la fourniture de panneaux manufacturés par un fabricant de l’Afrique du Sud à l’entrepreneur du Botswana. Tous les intervenants ont partagé des détails de fabrication numérisés, mais aussi des calendriers de projets, des informations sur les coûts des matériaux et plus encore.
Le résultat de cette approche collaborative transnationale est un bâtiment très innovant, mais néanmoins construit dans un budget conventionnel.
En savoir plus sur SHOP Architects
2. CTCE modélise le processus, pas le produit
CTCE, une entreprise chinoise de construction de lignes TGV, utilise la plate-forme 3DEXPERIENCE en conception, gestion et construction. Grâce à la plate-forme, les parties prenantes gèrent toutes les activités - incluant la production des ferraillages, du béton, du coffrage et de câbles - afin produire les éléments de manière modulaire avec un haut degré de précision. Le même modèle 3D est également utilisé pour les instructions de travaux.
L'équipe d’ingénierie du CTCE se rend compte qu'elle ne modélise pas seulement un produit final, mais un processus pour l'ensemble du projet.
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3. Chengdu utilise le BIM pour gérer ses infrastructures
Chengdu, capitale de la province chinoise du Sichuan, utilise la plate-forme 3DEXPERIENCE pour améliorer la gestion de ses routes et ponts. La ville a numérisé des milliers de dessins pour construire un modèle 3D complet destiné à ses opérations. Ses urbanistes utilisent les applications informatiques sur le terrain même pour identifier et gérer les problèmes de la même façon que les entrepreneurs le gèrent dans un projet de construction neuve.
Chengdu a adopté le BIM comme base pour sa gestion des travaux de rénovation, de maintenance et gestion. Et lorsque de nouveaux projets sont construits, en mettant l'accent sur le cycle de vie total des infrastructures, la valeur du projet augmente de façon spectaculaire.
4. 3DEXPERIENCity permet aux villes de prendre des décisions de planification basées sur les données
3DEXPERIENCity est le prolongement naturel pour la conception et la construction d’un territoire de bâti. Dassault Systèmes collabore étroitement avec le gouvernement de Singapour pour utiliser la 3DEXPERIENCity comme plate-forme pour prendre des décisions de planification à l'échelle de la ville, gérer les propositions de conception, puis simuler l'impact de ces propositions dans la phase de planification.
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Perspective
« Afin d’aller encore plus loin et de répondre aux demandes des clients en AEC », conclut Marty Doscher, « Dassault Systèmes développe des solutions applicables dès la phase d’IMAGINATION d'un projet - en perfectionnant la simulation précoce de l'impact global et environnemental, ainsi que la phase des OPERATIONS – améliorant ainsi la viabilité et l'efficacité de l’environnement bâti. »
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