Analyse structurelle BIM : le potentiel du BIM appliqué à l’ingénierie des structures

Très souvent, nous avons tendance à associer la méthodologie BIM aux simples processus de conception architecturale des bâtiments. En réalité, le BIM repose sur une approche collaborative qui implique différentes disciplines et influence inévitablement l’ingénierie structurelle.

Dans cet article, nous nous concentrons sur l’analyse structurelle BIM, pour vous faire découvrir comment le Building Information Modeling aide les professionnels à formuler des projets aussi coordonnés et optimisés que possible.

Qu’est-ce que l’analyse structurelle BIM ?

Par analyse structurelle BIM, on entend un processus visant à définir le comportement structurel d’un bâtiment, à travers la mise en œuvre du modèle analytique correspondant en environnement BIM.

Considérons les deux modèles suivants d’une œuvre : 

• le modèle physique qui décrit les caractéristiques géométriques et les propriétés des composants individuels (architecturaux et structurels) ;
• le modèle analytique qui fournit une représentation simplifiée de la structure, schématisant toutes les composantes en une série d’éléments monodimensionnels, bidimensionnels ou tridimensionnels, et définissant les conditions de charge et de contrainte correspondantes.

L’application de la méthodologie BIM à l’analyse des structures garantit le lien bidirectionnel entre ces deux modèles, et permet au concepteur d’évaluer différentes solutions structurelles dès la phase préliminaire du projet, rendant l’ensemble du processus plus rapide et efficace.

BIM et analyse structurelle : interconnexion modèle physique modèle analytique

La simulation du modèle analytique au sein d’un logiciel BIM pour le calcul structurel permet d’analyser la réponse de l’ensemble du système (ou d’une partie de celui-ci) aux charges appliquées, en termes de distribution des forces internes, moments, tensions, déformations et déplacements.

Comment le BIM utilise l’analyse structurelle ?

L’analyse structurelle BIM est destinée à la conception d’un système capable de résister aux forces appliquées, au cours de sa durée de vie. Cela nécessite que les composants structurels et les matériaux utilisés soient définis de manière à satisfaire aux exigences de sécurité prévues. La création de modèles BIM, constitués d’objets paramétriques extrêmement interconnectés, simplifie énormément l’activité du concepteur, l’aidant à avoir une vision plus complète et consciente du projet.

Le flux de travail généralement adopté dans l’analyse structurelle BIM prévoit : 

• la génération du modèle architectural de l’ouvrage au sein du logiciel de conception BIM, et son exportation ultérieure dans un format interopérable ;
• l’importation de ce modèle dans le logiciel pour le calcul structure dans lequel, sur la base du système architectural, sera conçue la partie structurelle correspondante.

Le passage des informations repose sur l’utilisation de formats ouverts standardisés, tels que l’IFC (Industry Foundation Classes), capables de garantir l’intégrité des données transmises. L’interopérabilité entre les différents logiciels permet également à l’ingénieur structure de rapporter les résultats de l’analyse effectuée dans le modèle fédéré.

Grâce à l’introduction d’outils de plus en plus avancés et standardisés comme IfcStructuralAnalysisDomain, l’interopérabilité entre les différents acteurs et logiciels impliqués atteint des niveaux encore plus élevés.

Les 5 principaux avantages du BIM dans l’analyse structurelle

En utilisant la méthodologie BIM, les concepteurs de structures sont en mesure de prendre des décisions plus éclairées et d’apporter des modifications continues au modèle sans compromettre son intégrité. Mais l’analyse structurelle BIM offre également d’autres avantages : 

1. augmentation de la productivité : la création de modèles d’information BIM permet d’automatiser le processus d’analyse structurelle et d’obtenir des économies significatives en termes de temps et de coûts.
2. Meilleur coordination et collaboration : l’approche collaborative typique de la méthodologie BIM, basée sur l’utilisation de plateformes interopérables, soutient le concepteur chargé de l’analyse structurelle dans le dialogue constant et le partage des résultats avec les autres parties impliquées (architectes, ingénieurs, techniciens, etc.). La coordination entre les différentes disciplines permet également de vérifier et de résoudre préalablement d’éventuelles interférences, améliorant ainsi la qualité générale du projet.
3. Plus grande efficacité : contrairement aux méthodes de conception traditionnelles (où les informations sont dispersées dans une série de documents non coordonnés), le BIM centralise toutes les informations au sein d’un modèle fédéré. L’ingénieur structure peut donc plus facilement trouver les données qui l’intéressent et, grâce à l’utilisation de logiciels BIM dédiés au calcul structurel, il est capable de générer et de partager plus efficacement la documentation relative aux résultats.
4. Visualisation et représentation optimisées : la modélisation BIM permet de générer rapidement des rendus et des animations, qui simplifient l’évaluation de scénarios complexes et rendent la communication plus directe et efficace. Ces simulations aident le concepteur à prévoir le comportement et les performances d’une structure, et à évaluer d’éventuelles solutions alternatives.
5. Réduction des erreurs et meilleure qualité du projet : le BIM offre aux concepteurs la possibilité de mettre à jour constamment et automatiquement le modèle, dans une optique de conception intégrée. Le modèle BIM garantit donc que toutes les informations sont cohérentes et coordonnées, et permet d’identifier les erreurs et les incompatibilités structurelles dès la phase de conception, avant la construction effective de l’ouvrage.

Les avantages de l’analyse structurelle BIM 

IfcStructuralAnalysisDomain : la nouvelle frontière de l’analyse structurale dans le BIM

En complément des avantages énumérés, le schéma IfcStructuralAnalysisDomain représente un pas en avant supplémentaire pour intégrer efficacement l’analyse structurale dans le processus BIM.

Le schéma IfcStructuralAnalysisDomain apporte une innovation significative dans l’intégration entre la modélisation BIM et l’analyse structurale. Conçu pour consolider les informations d’ingénierie dans le contexte de la construction, il permet de relier étroitement les éléments structurels avec leurs hypothèses de conception. L’objectif principal est de rendre les informations structurelles transparentes et accessibles même à d’autres domaines connexes.

IfcStructuralAnalysisDomain se concentre sur : 

• définition de modèles d’analyse structurale : la planéité et la tridimensionnalité peuvent être représentées pour soutenir des applications d’analyse structurale ;
• éléments structuraux complexes : courbes structurelles droites ou courbes, surfaces structurelles planes ou courbes, avec points de connexion, supports et joints ;
• charges et combinaisons : gestion de charges ponctuelles, linéaires, superficielles et thermiques, avec affectations à des groupes, cas et combinaisons de charge ;
• modèles analytiques multiples : possibilité de représenter plusieurs modèles analytiques pour décrire différentes parties ou aspects de la structure, incluant des relations de dépendance entre modèles ;
• résultats d’analyse : représentation des forces et des déplacements dérivés de l’analyse.

Le schéma n’inclut pas encore le support pour : 

• analyses dynamiques ;
• charges de pré compression ;
• topologies des éléments finis ;
• détails des mailles aux éléments finis ou contraintes et déformations.

Grâce à la standardisation offerte par l’IFC, IfcStructuralAnalysisDomain facilite le passage des informations entre les logiciels de conception BIM et les outils de calcul structurel, améliorant l’interopérabilité et la qualité globale du projet.

Si vous êtes un ingénieur structure, notre conseil est de vous fier à un logiciel de calcul structure BIM, qui rend le processus de modélisation plus simple et vous fournit des résultats fiables et hautement professionnels. Ne perdez plus de temps, vous pouvez télécharger dès maintenant une version d’essai gratuite pendant 30 jours et expérimenter tous les avantages du logiciel EdiLus