Maquette numérique du bâtiment : la quatrième dimension, une réalité

DOSSIER
Maquette numérique du bâtiment :
la quatrième dimension, une réalité
Il y a dix ans à peine, on ne parlait ni de BIM (Building
Information Model) ni d’IFC (Industry Foundation
Classes) et pourtant, aujourd’hui, ces termes se révèlent porteurs d’avenir et s’imposent progressivement
auprès de toute la filière du bâtiment. Certains pays
ont une longueur d’avance en la matière : l’Angleterre
considère le BIM comme inéluctable, les Pays-Bas
l’utilisent déjà sur le terrain et la Norvège est toujours
la championne ayant fait de l’interopérabilité une
obligation réglementaire. La France, quant à elle, se
positionne comme un acteur dynamique et impliqué
dans les avancées de cette modélisation-objets et de sa
norme d’échanges de données techniques. Entre réalités et évolutions, découvrez pourquoi le BIM et les IFC
sont une tendance de fond à saisir.
utiliser le BIM pour simplifier le travail de détection
des collisions. Cela nous
permettrait d’agréger les
plans les uns aux autres et
de détecter immédiatement
les zones de conflit. Cette
« clash détection » se fera
automatiquement grâce
à un module dans notre
logiciel » explique Laurent
Maris, ingénieur en bureau
d’études du groupe Egis.
Côté entreprise, Michel
Thévenin, directeur technique de Nord France,
Construction témoigne : « Il
y a sept ou huit ans, nous
avons ressenti le besoin
d’intégrer un outil informatique avec le potentiel de
l’approche 3D. En modélisant toute la structure du
bâtiment, cela nous permet,
en quelques clics, de calculer les descentes de charges
Faciliter le travail de chacun
Au fur et à mesure de l’élaboration de tout projet
de construction, chaque
contributeur développe
de nouvelles données qui
viennent s’ajouter aux plans
de l’architecte. Avant de
commencer les travaux, la
maîtrise d’œuvre doit s’assurer que l’ensemble est
cohérent. Là encore le BIM
est utile. « Nous aimerions
Jean-Noël Burnod, BIM
Manager de l’agence
Ateliers 234 Architecture,
présente l’usage du BIM
dans le cadre de la salle
des marchés de la Société
Générale : « Ce projet, situé
sur le site de La Défense à
Paris, a démarré après un
an d’études préliminaires.
Nous avons tout d’abord
été confrontés à une problématique géographique : le
Coupe de l'immeuble de la Société Générale.
Usages
et avantages
Dossier réalisé
en collaboration avec
bâtiment surplombe en effet
le tunnel du boulevard circulaire, tunnel qui possède un
tracé non rectiligne. Il nous
fallait absolument un outil
comme le BIM pour modéliser le projet dans toutes
ses dimensions, positionner
le parking, les fondations,
le système de traitement,
etc. La maquette a permis
de synthétiser toutes ces
données et de les faire interagir entre elles ».
6 • SPECIAL BATIMAT • Novembre 2011
Le savez-vous ?
très précisément, de dimensionner différents éléments
(poutres, poteaux, fondations) et de disposer en
temps réel des métrés pour
l’ensemble de l’ouvrage.
C’est également un moyen
de visualiser les porte-à-faux
en matière d’exécution.
Nous bénéficions ainsi des
grosses masses de métrés
concernant les bétons, les
aciers ou encore le coffrage.
L’outil nous donne, très en
amont, une estimation des
quantitatifs auxquels nous
associons des prix courants.
Un moyen de mettre en
adéquation la manière de
construire et le coût de
l’ouvrage pour optimiser au
mieux le prix du bâtiment ».
Echanger dans une filière
multi-acteurs grâce aux IFC
Le secteur de la construction
est à la fois multiforme et
diversifié. Ainsi, en France,
on se trouve généralement
face à des équipes ponctuellement constituées
pour un projet particulier
et sans garantie de pérennité. L’immense majorité des
entreprises du secteur de la
« La maquette numérique est la représentation graphique
la plus intelligente qui existe actuellement pour décrire des
objets en 3D sur lesquels sont attachées des informations,
explique Eric Lebegue du CSTB. Elle permet d’identifier
clairement la composition d’un bâtiment, de le « désosser »
virtuellement. » Un trait devient, par exemple, une cloison
avec ses dimensions, ses composants, ses caractéristiques
techniques et réglementaires, le tout recontextualisé dans
un ensemble d’éléments (liens avec les autres murs, ouverture…). Cette modélisation-objets vaut pour un projet de
construction ou un bâtiment existant. Mais pour que toutes
les applications de construction (logiciels de CAO architecte
et ingénieur, logiciels de calculs de structure, de simulation
thermique et acoustique, etc.) puissent communiquer entre
elles et exploiter une seule et même base de données, il
faut un langage commun : ce sont les IFC. Ceux-ci décrivent
les objets nécessaires pour concevoir un bâtiment tout au
long de son cycle de vie (conception, construction, exploitation), et selon différents points de vue (architecture, structure, thermique, estimatif…). Leur format de fichier, défini
selon la norme internationale ISO, n’appartient à aucun
éditeur. On parle alors d’open BIM.
construction est composée
de TPE et de PME, aussi bien
dans la maîtrise d’œuvre –
agences et BET – que dans les
entreprises de construction.
Comme la plateforme BIMIFC concentre l’ensemble
Toute la chaîne d'éditeurs : une offre informatique complète et compatible IFC.
de l’information technique
de l’ouvrage en utilisant
un langage standard, elle
représente un moyen efficace pour les géomètres,
les architectes, les bureaux
d’études, les économistes et
les entreprises de construction d’œuvrer en collaboration et permet ainsi d’augmenter leur efficacité dans
la réalisation du projet.
« Nous avons commencé à
utiliser le BIM sur des grands
projets, afin notamment
de simplifier la gestion de
très importantes quantités
d’informations, confirme
Daniel Saïd, responsable
informatique technique
pour Bouygues Entreprises
France Europe. Maintenant,
nous commençons à étendre
son utilisation à des opérations plus modestes. Sur ces
chantiers, nous avons besoin
de faire travailler ensemble
SPECIAL BATIMAT • Novembre 2011 • 7
Maitriser et économiser
Exemple de détection de collision.
des personnes de différentes
entreprises et de différents
métiers. C’est là que les IFC
prennent tout leur sens ».
Améliorer la qualité
des ouvrages
« Prenons le cas d’un modèle
de bâtiment entièrement
numérisé BIM, dans lequel je
vois qu’un élément d’un DTU
de compléter les modifications qui sont proposées par
les remontées de terrain ».
Et Laurent Ortas, responsable nouvelles technologies de la construction et de
la prescription chez SaintGobain, d’ajouter : « l’intégration des règles de l’art
dans la maquette numérique
guiderait les concepteurs, de
manière plus large encore,
Le mot d’un économiste de la construction
« Il y a deux cas de figure : celui où l’on essaie d’exploiter au
maximum les logiciels et celui où l’on entend parler du potentiel du BIM-IFC et où l’on cherche la solution miracle. Ne pas
brûler les étapes, voilà le secret. Il faut déjà sauter le pas en
utilisant les outils propres à son activité et bien les maîtriser,
changer de mentalité avant de passer aux échanges avec des
confrères dans le cadre de la filière. Mais il faut monter dans
le train des IFC, maintenant, au risque de rester sur le quai et
d’être dépassé ! »
Pierre Mit, président de l’Untec
n’est plus en phase avec la
règlementation, commence
Alain Maugard, président de
Qualibat. Imaginez qu’il
me suffise de modifier la
donne sur la maquette pour
observer immédiatement
l’impact de mon réglage sur
les performances de l’ensemble du bâtiment. Cette
recherche par simulation
(thermique, acoustique, etc.)
me permettrait de repérer
les ajustements à apporter
aux règles de l’art ainsi que
sur l’ensemble des points
règlementaires à respecter.
Par exemple, l’architecte
serait alerté
dès lors que
les circulations
du bâtiment ne
correspondent
pas aux règlementations
sur l’accessibilité. C’est une
véritable aide à la conception dont pourraient bénéficier les professionnels de la
maîtrise d’œuvre, une révolution dans nos usages ! »
8 • SPECIAL BATIMAT • Novembre 2011
Désirant gérer efficacement
son patrimoine, la ville de
Blagnac a entamé un vaste
processus de mise à jour de
ses plans. « D’autre part, il
devenait pressant de planifier la maintenance corrective des bâtiments parfois
vieillissants, afin de lancer
des consultations d’entreprises globales, comme
l’exige le Code des marchés
publics » explique l’ingénieur bâtiment en charge du
projet. Pour ce faire, la ville
de Blagnac était consciente
de la nécessité de mettre
en place un outil de gestion
qui soit capable de relier
les plans à une future base
de données communale.
« Nous voulions une solution
complète reposant sur un
format libre et interopérable, reprend l’ingénieur.
C’est pourquoi, nous avons
été orientés vers la norme
IFC à l’instar de la Ville de
Paris et de la Région Bourgogne ».
« Le paradoxe est que l’on
gère beaucoup de bâtiments
mais qu’on ne les connaît
pas du tout, remarque JeanYves Bresson, alors responsable projets patrimoine,
Groupe SNI. Finalement nous
pouvons dire que nous
ne connaissons pas
Relevé de l'existant :
Modélisation de l'hôtel de ville
de Blagnac.
notre matière première ! ».
Aussi le groupe a-t-il choisi
d’utiliser le BIM pour remédier à cette faiblesse. « Le
retour sur investissement
se voit directement, continue l’ancien responsable.
Par exemple, il nous a été
possible d’économiser 500
euros par logement sur un
devis de peinture parce que
nous avions la connaissance
exacte des m² à rénover. À
l’époque, l’arbitrage des
travaux de l’année durait
trois jours : aujourd’hui deux
heures suffisent par visioconférence. Concernant
le nettoyage, nous avons
obtenu une réduction des
coûts de 10 à 15 %, et davantage sur les surfaces extérieures. En effet, avant de
connaître les métrés exacts,
nous ne nous rendions pas
compte que nous intégrions
les m² de parkings dans les
espaces verts. Cela augmentait nos coûts de tonte ! »
Une solution
en mouvement
Prendre en compte les freins
La maquette numérique
demande un certain investissement en temps et en
énergie. André Komorn,
responsable informatique
et logistique de la Direction
de l’ingénierie et de l’architecture d’Aéroports
de Paris (ADP),
fait part de la
démarche de son
entreprise : « il y
a quatre ans, nous
avons initié une
démarche de « CAO
intelligente » pour manipuler des objets et non pas
La preuve en chiffres
• 4 0 € /m² de SHON : c’est le prix du manque d’interopérabilité pour les entreprises.
• 67 % du coût direct d’un projet de construction incombe au
maître d’ouvrage.
• 42 % des coûts seraient évités avec plus d’interopérabilité.
• 4 % du CA serait gagné grâce à l’interopérabilité (selon
l’étude FFB de mars 2010).
• 7 % de gain par an seraient réalisés sur le budget maintenance.
• Il faudrait moins de 2 ans pour un retour sur investissement.
seulement du graphisme.
Nous avons commencé à
mettre en place une politique d’évolution des usages
en sensibilisant les intervenants sur l’intérêt de la
démarche à tous les niveaux
hiérarchiques : directeurs,
encadrement, utilisateurs.
Nous avons vanté les avantages de travailler sur une
maquette plus intelligente :
la rapidité, la valeur ajoutée,
la productivité, l'amélioration de la qualité et de la
cohérence 3D, l’augmentation du savoir-faire ! À ce
jour, il faut bien le recon-
Plan brut scanné ou DWG reconnu et converti en objets.
S’adapter pour avancer
« Il existe deux tendances de fond. La première est plutôt à
l’encontre du BIM et considère ce dernier comme un frein à la
créativité de l’architecte. À l’inverse, le second défend le BIM
à toutes les étapes du projet, comme vecteur de performance.
Je me rends ainsi compte que la formation au BIM a donc
toute son importance. Chaque pays doit s’adapter au marché
mondial et possède, fondamentalement, un seul et même objectif commun : la performance ».
Sandra Marques, architecte brésilienne, enseignante et chercheur
SPECIAL BATIMAT • Novembre 2011 • 9
40 % des élèves* sont
très satisfait du résultat
de l’expérience en mode
collaboratif et 60 % sont
satisfaits.
* élèves ayant suivi le cours de
production du BIM de l’ENSA de
Toulouse en mode collaboratif
naître, les réticences sont
encore fortes quant à s’investir dans de nouveaux
outils… Pour un architecte
habitué à AutoCAD, il
faut compter entre 3 et 12
mois afin qu'un logiciel 3D
devienne le prolongement
naturel de sa pensée. Il est
fondamental de respecter
ce délai. Aujourd’hui, je
compte sur un tout petit
noyau de passionnés pour
susciter l'envie et rassurer tant les futurs utilisateurs que, l'encadrement
et la Direction. Quelques
projets en cours d’étude
commencent à prouver
concrètement l’avantage de
travailler avec un modèle
3D qui garantit une cohérence plans-coupes-éléva-
tions et des objets intelligents. Ce sont les résultats
qui convaincront. »
Favoriser l’utilisation :
la formation
Afin d’aider les maîtres
d’œuvre à appréhender
le BIM, des formations –
initiale, professionnelle et
continue – commencent à
voir le jour.
La réforme du Bac Technologique est l’une des avancées observée cette année.
« Nous avons développé des
séquences pédagogiques
autour d’un modèle de bâtiment pavillonnaire dans les
différentes matières enseignées en cours magistral
(mathématiques, étude de
prix…). Ce qui est sûr, c’est
que les étudiants s’approprient sans difficulté le BIM
et le travail collaboratif. Une
fois sur le marché, ils auront
déjà le bon comportement
qui consiste à voir les choses
de manière globale et à faciliter les échanges d’informations entre les acteurs »,
informe Alain Jung, enseignant Génie Civil au Lycée
technique Le Corbusier. Par
ailleurs, un accord a été
signé en mars 2010, « afin
de modifier l’enseignement initial pour apporter
une réponse innovante à la
hauteur des besoins exprimés par les professionnels
du secteur ». C’est le projet
du E-Master avec pour
partenaire le cours UNIT.
Isabelle Fasse explique : « il
s’agit d’un enseignement
à distance. L’objectif ?
Rassembler virtuellement
les étudiants de différents
cursus et de diverses écoles
autour d’un projet commun.
Car il est important de
mutualiser les ressources
humaines et matérielles ».
Côté professionnels, il existe
d’ores et déjà le Mastère
spécialisé Espaces Virtuels
Avancés (EVA) de l’Ensam
de Cluny. Eric Lebègue, chef
de division adjoint au CSTB,
nous en parle : « ce cours
reprend, pour son module
sur la simulation numérique,
le programme « Maquette
Numérique » du CSTB
Le mot d’ordre de Médiaconstruct
« Mediaconstruct, association loi 1901 et membre de BuildingSmart International, a pour mot d’ordre Mieux communiquer
pour mieux construire » rappelle Bruno Slama, son président.
Son but : généraliser l’usage des outils et des normes pour
la maquette numérique BIM-IFC, les échanges de données
construction et faciliter l’émergence de méthodes de travail
moins séquentielles. Ses missions :
• Accélérer l’adoption des normes mondiales (IFC) pour
la description et les échanges de données du projet de la
construction ;
• Favoriser les expérimentations terrains, les retours et
partage d’expérience pour favoriser les nouvelles pratiques,
les formations (initiale et continue) et les métiers ;
• Imposer progressivement l’usage de ces normes sur des
éléments de maquette numérique pour les mesures issues
du Grenelle de l’environnement.
10 • SPECIAL BATIMAT • Novembre 2011
Interopérabilité et modélisation-objet d’un projet de construction :
explications en images (copyright Thomas Liebich).
Aujourd’hui, lorsque l’on
parle des bâtiments de
demain – les impératifs
du Grenelle de l’environnement étant essentiel – il
s’agit davantage de raisonner en termes d’obligations
de résultats que de moyens.
Or, le BIM présente un véri-
rapport « Bâtiment à faible
impact environnemental »
du Comité stratégique des
éco-industries place le développement et la diffusion
de « la maquette numérique
comme outil de conception
du bâtiment » en troisième
position des leviers de crois-
Etude de cas
Passage en revue du configurateur.
Formation. Dans le cadre de
ce cursus, le CSTB assure 50
heures de cours dont deux
jours et demi sur le BIM
et les IFC et deux jours et
demi sur la maquette numérique à l’échelle urbaine.
Cette formation continue
s’adresse à de futurs architectes ou ingénieurs en
génie civil. Le sujet embrasse
tout le cycle de vie du bâtiment autour de la maquette
numérique et ne se limite
pas à un logiciel en particulier, offrant une perspective
générale sur l’utilisation du
BIM dans toute la chaîne de
services ».
Se rapprocher du réel
et du chantier
Actuellement, les utilisateurs travaillent surtout
avec des matériaux génériques dans le BIM. Aussi, les
industriels de la construction
commencent-ils à créer des
catalogues numériques en
format IFC : un moyen de
pouvoir sélectionner directement dans le BIM le produit
réel, de mieux le visualiser
et le mettre en situation.
Saint-Gobain et le CSTB se
sont ainsi associés afin de
constituer ce qu’ils appellent
un configurateur.
« Grâce à cet outil, une
information détaillée,
comprenant les règles de
mise en œuvre du produit
ou système, peut être intégrée au BIM-IFC dès la phase
de conception. Le produit
est présent tout au long de
la chaîne de prescription.
Dès que l’architecte a défini
son projet et les systèmes
constructifs correspondant
à ses objectifs, le bureau
d’études peut décider quel
produit précis, répondant
aux contraintes, va intégrer la maquette. Grâce aux
informations (dimensions
et calepinage adapté au
chantier) l’entreprise aura
des plans de mise en œuvre
précis. Grâce à son logiciel
de gestion de chantier, elle
sera en mesure d’établir
les devis et de finaliser ses
commandes en fonction de
l’avancement des travaux »,
détaillent Laurent Ortas et
Guillaume Picinbono (chef
de projet, direction MOdélisation et Environnement
Virtuels Enrichis, CSTB).
« La Maison de Rodolphe est un nouveau foyer lyonnais
pour personnes sans abri qui a la particularité d’accueillir des
hommes accompagnés de leur chien. À l’origine, l’idée était de
concevoir, en un an, un nouveau mode d’hébergement esthétique, modulable, qui réponde aux critères environnementaux
et surtout, qui soit reproductible dans d’autres villes. Nous
avons donc imaginé un prototype en bois préfabriqué. Pour
plus de rapidité et d’efficacité, des techniques basées sur la
préfabrication en 2 et 3D ont été développées. Au-delà de l’optimisation du temps, l’usage du BIM nous a permis de mettre
en place ce nouveau concept industriel, de le simuler et de le
calculer pour être sûr qu’il réponde aux exigences du label BBC.
Nous avons également fait réaliser la production des pièces
directement en machine à partir des fichiers que nous avions
fournis. Cette méthode nous a fait gagner beaucoup de temps.
Pari tenu pour ce bâtiment qui, construit en 4 mois, a accueilli
ses premiers occupants en novembre 2010 ».
Frank Lemasson, architecte, responsable qualité
et responsable de l’agence de Paris chez Patriarche & Co.
BIM de la Maison Rodolphe. Crédit : Patriarche & Co.
table potentiel pour parvenir à ces fins. Les pouvoirs
publics l’ont reconnu.
L’étude gouvernementale
« Technologies clés 2015 »
cite le BIM comme une
tendance d’avenir pour le
Bâtiment. En parallèle, le
sance du bâtiment durable.
Enfin, le Plan Grenelle Bâtiment reconnaît le BIM et
les IFC comme des innovations favorables à l’écoconstruction et à la rénovation durable. Alors prêts à
BIMer ? 
SPECIAL BATIMAT • Novembre 2011 • 11
DOSSIER
Le BIM : feu vert !
La problématique
thermique
Depuis la RT 2005 et encore
plus avec la RT 2012, le thermicien doit calculer précisément les apports solaires et
lumineux, selon la région,
considérer les masques
solaires, les scénarios d’occupations, la part d’éclairage naturel et l’éclairage
artificiel, l’équilibre aérau-
lique, la surventilation, le
préchauffage, le prérefroidissement, les échangeurs,
les pertes dans les réseaux,
etc. Cela donne une idée
de la complexité des calculs
que doivent réaliser les logiciels thermiques ! À l’heure
actuelle, cela nécessiterait
de multiples ressaisies et des
allers et retours de données
entre architectes et ingénieurs. Pour résoudre cette
Des chèques innovations
pour vous !
L’objectif de ce GreenConServe : contribuer au développement des projets d’innovations – individuels ou collaboratifs – dans le domaine de la construction et de la
rénovation durable des bâtiments, en particulier pour :
– réduire les coûts de conception et de construction,
– diminuer l’impact environnemental,
– aller vers une meilleure efficacité énergétique,
–améliorer l’environnement et de l’hygiène à l’intérieur
des bâtiments…
Comment ? En aidant financièrement les TPE et PME du
bâtiment à la recherche de ressources pour mettre en
œuvre des projets innovants ; et les entreprises de taille
plus importante, en allégeant le budget Recherche &
Développement. L’aide, accordée par Oséo et plafonnée à 15 000 € permet de bénéficier de l’accompagnement d’un expert ou d’un consultant pour développer/
consolider une activité innovante dans le domaine de la
construction/rénovation durable.
Appel à projets européen faisant partie du programme
Europe innova, GreenConServe est lancé en 2009 dans
trois pays (France, Norvège, Allemagne) pour trois ans.
La date de clôture est fixée au 30 juin 2012.
Téléchargez votre dossier sur : http://www.oseo.fr/a_la_une/agenda/
appels_a_propositions/appel_a_projets_greenconserve
12 • SPECIAL BATIMAT • Novembre 2011
La maquette numérique et les IFC, un atout pour les entreprises:
simulations facilitées et multiplication des variantes pour mieux
répondre aux défis de la construction environnementale.
difficulté, les logiciels thermiques ont créé le format
NBDM. Il assure la transmission de données entre un
logiciel réglementaire et
un logiciel de simulation. Il
s’agit maintenant de passer
à l’étape suivante : effectuer
ces calculs en ayant des accès
directs à la maquette numérique partagée. Cela permettrait de réaliser précisément
et rapidement toutes les
simulations thermiques sans
ressaisies de données.
Construire
et gérer durable
Le développement durable
est lié à la gestion des
surfaces, à la maîtrise
des dépenses énergé-
tiques ainsi que des coûts.
Philippe Cottard, responsable du Développement et
de la Production d’Habitat
76, premier bailleur social
de la Région Normande
pointe l’avantage du BIM
face aux nouveaux impératifs du Grenelle. « Avec la
montée en puissance des
labels BBC et autres BEPOS,
nous ressentons fortement
le besoin d’une meilleure
collaboration entre les
acteurs d’un projet. En effet,
si l’ingénieur fluide vient
installer ses réseaux sur une
architecture sans avoir intégré sa solution dès le départ
dans le plan du bâtiment,
il risque, par exemple, de
venir plaquer une solution
avec des équipements plus
coûteux que prévu pour
atteindre la performance
thermique requise. Nous
nous sommes également
aperçus qu’il était très difficile de porter des projets
visant des performances
THPE vers une qualification
BBC quand il n’a pas été
conçu dès le départ avec le
d’ailleurs l’intérêt de l’outil BIM dans le cadre d’une
démarche durable.
« Pour réaliser une évaluation HQE performance, nous
aurons besoin de connaître
les quantités de produits
utilisés, leur fiche de décla-
Résultats d'un Diagnostic de Performance Energétique.
BIM. Ce dernier permet en
effet une meilleure gestion
des paramètres à faire
évoluer dans ce cas. Enfin,
récupérer des DOE montés
avec des IFC va simplifier
notre travail de gestionnaire ! »
L’indispensable
de la HQE
Anne-Sophie PerrissinFabert, directrice de l’association HQE, confirme
ration environnementale et
sanitaire (FDES), ainsi que
les consommations d’énergie et d’eau durant la vie
du bâtiment. Ces données
permettront de réaliser le
calcul de la performance
de l’ouvrage sur l’ensemble
de son cycle de vie. Dans ce
cadre, le BIM semble être
le bon outil pour rendre
possible l’intégration
directe de ces informations
dans le logiciel de calcul. Il
devrait nous aider à généraliser HQE performance ». 
PUB
1/2 hauteur
MEDIACONSTRUCT
« Il faut positionner un modèle de données unique,
normalisé et partagé au centre des échanges entre
tous les logiciels. Le standard ISO-IFC reste à ce jour
sans concurrent. Du point de vue des éditeurs informatiques, il est le seul garant de la pérennité de leurs
investissements en développement ».
Alain Maury,
délégué général de Médiaconstruct
SPECIAL BATIMAT • Novembre 2011 • 13