Comment produire le modèle BIM d’un bâtiment historique ?

Comment faire la modélisation 3D d’un bâtiment historique et développer le projet de restauration avec le support de la technologie BIM

Vous avez besoin de développer la modélisation 3D BIM d’un bâtiment historique ? Vous vous occupez de restauration et de la réhabilitation de bâtiments existants ? 

Dans ce focus, essayons de comprendre comment utiliser la technologie BIM pour développer une conception de restauration complète pour un bâtiment historique : de la modélisation 3D à l’étude de l’état de dégradation, jusqu’à l’identification des interventions du projet et l’intégration avec la modélisation de structure et d’installation.

Nous vous montrons également un cas pratique réalisé avec Edificius, le logiciel ACCA pour la conception architecturale.

Si vous le souhaitez, essayer vous-aussi de modéliser un bâtiment historique, téléchargez et utilisez gratuitement Edificius et suivez les instructions.

Les fonctionnalités de restaurations de bâtiments historiques issu de Edificius HBIM

Qu’est-ce que l’HBIM

On le sait désormais, le BIM (Building Information Modeling) est né comme une méthodologie opérationnelle pour gérer les processus de : 

• planification
• conception
• réalisation
• maintenance

d’un bâtiment à travers un modèle d’information qui contient toutes les informations concernant l’ensemble de son cycle de vie, du projet à la construction, jusqu’à sa démolition et son démantèlement.

Cette approche est également appliquée dans le domaine des bâtiments historiques, déclinée en Heritage ou Historical Building Information Modeling, en bref HBIM.

Grâce au développement de l’HBIM, il est possible de créer des modélisations détaillés de bâtiments historiques avec des objets intelligents, c’est-à-dire contenant des informations sur le bâtiment, ses composants et toutes ses caractéristiques, qui peuvent être mis à jour, remplacés et enrichis au fil du temps. En plus de la modélisation, l’HBIM permet de mener des analyses détaillées et complètes sur la situation existante : relevé de matériaux, identification des phénomènes de dégradation, etc.

Relevé des fissures du bâtiment existant à partir de l’orthophotographie issu de Edificius HBIM

Il est important de souligner que l’HBIM est un processus appliqué aux bâtiments existants, qu’ils soient monumentaux ou d’importance historico – artistique ou maisons communes du siècle dernier, et qui élargit donc énormément le champ d’action de la méthodologie BIM, car il élargit son utilisation également pour créer des modèles de bâtiments existants.

Le potentiel du BIM pour les bâtiments existants

Jusqu’à présent, l’HBIM n’a pas eu une grande diffusion dans le domaine professionnel en raison du manque de réglementations partagées et de flux de travail standardisés et surtout des difficultés liées aux phases de modélisation et de recherche d’informations. En effet, modéliser un bâtiment historique, c’est prendre en compte des éléments non standardisables et ne pouvant remonter à des bibliothèques prédéfinies, des déformations et irrégularités, des incertitudes sur les techniques de construction, la présence de phénomènes de dégradation, etc.

Actuellement, de nombreux logiciels s’adaptent à ces besoins pour gérer pleinement l’ensemble du processus de numérisation du patrimoine immobilier existant.

Edificius, par exemple, dispose d’un nouvel environnement spécifique pour l’HBIM, avec une bibliothèque dédiée d’objets de construction historiques typiques et des éditeurs qui s’adaptent de manière flexible aux spécificités de chaque situation : 

• Éditeur des voûtes – pour modéliser des voûtes de différents types en utilisant de nouveaux objets spécifiques (berceau, berceau rampant, demi berceau, arc de cloître, arc de cloître à base polygonale, croisées d’ogives, croisées d’ogives à base polygonale, coupole, lunettes / baie, coupe horizontale et coupe verticale)
• Nervure – pour insérer la nervure à la fois dans l’intrados et dans l’extrados de la voûte manuellement ou automatiquement grâce à l’utilisation de la baguette magique
• Plancher avec poutres en bois – pour créer et personnaliser un plancher en bois, en définissant l’épaisseur du plancher, la section, l’espacement et la rotation des poutres
• Zone dégradée - l’éditeur pour définir la surface dégradée à laquelle lier un certain matériau
• Fissures – l’éditeur spécifique pour identifier et mettre en évidence les fissures présentes sur un élément de construction
• Orthophotographie – pour lier une orthophotographie à un élément du bâtiment et obtenir une représentation fidèle de la situation existante et complète des informations matérielles.

Les différentes fonctionnalités issu de Edificius HBIM

De cette manière, il est facile de surmonter les difficultés liées à la modélisation (même en présence de fortes irrégularités, de décorations élaborées, de systèmes de construction désaffectés) et de profiter pleinement de tous les avantages de l’HBIM : 

• l’élaboration de la modélisation 3D en peu de temps
• l’utilisation d’objets paramétriques intelligents
• la gestion des documents et des données
• une meilleure maîtrise du projet et des campagnes d’étude et d’analyse
• le partage d’informations et du modèle
• la planification des interventions de maintenance
• la promotion du bien
• la création de bases de données pouvant être mises à jour au fil du temps
• l’application de technologies avancées telles que la réalité virtuelle ou augmentée.

Comment développer la modélisation BIM d’un bâtiment historique : workflow de la conception HBIM

Générer la modélisation 3D BIM d’un bâtiment historique vous permet de bénéficier de tous les avantages du BIM sur le projet de restauration.

Voyons comment développer la modélisation 3D et la conception de restauration d’un bâtiment historique avec la méthodologie HBIM.

En résumé, les principales étapes à suivre sont : 

• la structuration du CDE (environnement commun des données)
• la saisie des données, des dessins et de la documentation historique
• la gestion et le partage de la documentation collectée sur les plateformes collaboratives
• le relevé photographique et photo-redressage
• le relevé géométrique réalisé avec le support de différentes technologies (des plus traditionnelles telles que la chevillère, les niveaux et les équerres ; aux plus avancées telles que les scanners laser, les stations totales, le relevé photogrammétrique, etc.)
• le relevé des matériaux
• la modélisation 3D de la conception existante avec un logiciel de conception
• le partage de la modélisation sur des plateformes collaboratives
• l’étude du schéma fonctionnel de l’état existant
• l’analyse de dégradation directement dans l’environnement HBIM
• l’analyse stratigraphique et sur les phases de réalisation de l’ouvrage travaux dans l’environnement HBIM
• l’étude du relevé des fissure et de la cinématique en cours
• la définition des investigations et études à effectuer
• l’identification des interventions du projet
• l’intégration avec des logiciels BIM d’ingénierie des structures et des fluides
• la modélisation 3D de la conception
• la vérification de la conception en temps réel ou réalité virtuelle (VRi)
• le métré automatique à partir de la modélisation 3D
• le dessins et les plans d’execution.

Pour en savoir plus, nous vous présentons un cas pratique développé avec Edificius.

Un cas pratique avec Edificius

L’exemple pratique que nous vous montrons est un projet de numérisation d’un immeuble résidentiel du début des années 1900.

La première opération réalisée sur le terrain est le relevé et l’acquisition de données géométriques réalisées grâce au scanner laser 3D. Le résultat est le nuage de points, qui contient des informations de nature géométrique (leurs coordonnées dans un référentiel connu) et de caractère colorimétrique, chaque point étant associé à une couleur relative obtenue à partir d’une photo prise par l’instrument lors du balayage.

Les données d’enquête ont été importées dans Edificius pour la modélisation dans un environnement BIM et la construction du modèle géométrique du bâtiment.

Avant de commencer la modélisation, les niveaux ont été définis (rez-de-chaussée, premier étage, jusqu’au toit), les sous-niveaux avec des hauteurs relatives ont été définis et le terrain avec les courbes de niveau a été importé directement depuis Google Maps en utilisant la fonctionnalité correspondante.

Gestions des niveaux de bâtiments historiques issu de Edificius HBIM

La modélisation du bâtiment a été facilitée par les objets paramétriques de l’environnement HBIM de Edificius qui permettent de reproduire les éléments caractéristiques de l’architecture historique (voûtes, plancher en bois, nervures, etc.).

Les murs extérieurs, les fenêtres, l’escalier et tous les détails architecturaux présents sur la façade (moulures, chapiteaux, pilastres, etc.) ont été modélisés.

Une fois la modélisation 3D terminée, tout le matériel utile au projet a été partagé à l’aide de la plateforme collaborative usBIM. De cette manière, les données du bâtiment peuvent être consultées par toute l’ équipe. Le modèle IFC du bâtiment a été exporté et l’intégration avec le logiciel EdiLus a été lancée, pour les évaluations et les calculs de structure. Le flux de travail structurel a brièvement prévu : 

• la reconnaissance automatique des objets architecturaux en objets de EdiLus
• la modélisation structurelle
• le modèle FEM
• l’affectation des contraintes
• la définition des charges
• l’analyse structurelle.

Parallèlement aux analyses sur la structure, la caractérisation des matériaux et l’évaluation de l’état de conservation des éléments de décors des façades ont été développés. Tout cela a été facilité par l’importation du maillage texturé obtenu à partir du relevé et en exploitant tout le potentiel de la fonctionnalité orthophotographie, qui permet de superposer les photos redressées des élévations à analyser sur la modélisation 3D. Les zones affectées par les différents phénomènes de dégradation ont été identifiées sur l’orthophotographie. Edificius génère également automatiquement la légende qui permet d’interpréter les hachures liées aux différentes manifestations de dégradation.

Légendes liées aux différents états de dégradation issu de Edificius HBIM

Contrairement à un processus mené avec la méthode traditionnelle, la technologie HBIM offre l’avantage de créer et de mettre à jour périodiquement la base de données d’informations sur l’état de conservation du bien et de créer une archive partagée et en constante évolution. En gérant la conception avec usBIM, en effet, il est possible d’obtenir les avantages suivants : 

• la facilité de consultation, de transmission et de gestion de l’état de conservation au fil du temps
• la rédaction de fiches de dégradation utiles pour l’identification des pathologies et les analyses diagnostiques
• la définition d’un protocole à respecter pour chaque intervention de restauration à mettre en œuvre intégrée sur la plateforme usBIM.

(les nouveautés de Edificius sur l’HBIM font partie du projet BIM ReCult cofinancé par l’Union Européenne, l’Etat italien et la Région Campanie dans le cadre du POR Campania FESR 2014-2020)