BIM ESGT

Mobilité
Mise en œuvre exploratoire d’un
modèle BIM dans le contexte
d’une réception de travaux
Jean-Édouard PAUTONNIER*, Clément PELTRAULT*, Pierre VIZIER*,
Jérémie ROBERT**, Élisabeth BOTREL** et Jean-Michel FOLLIN**,
* Étudiant en 3ème année à l’ESGT (CNAM)
** Enseignant à l’ESGT, membre du laboratoire GeF (Géomatique et Foncier)
Introduction
Le travail présenté a été réalisé
dans le cadre d’un projet
d’étudiants en 3 ème année à
l’ESGT : le projet pré-professionnel
qui prépare au Travail de Fin
d’Étude (TFE).
Le BIM (Building Information
Modeling) est une méthode
ayant vocation à permettre aux
différents acteurs d’un projet de
construction d’échanger avec
transparence leurs données
autour d’une maquette numérique
commune. Ce processus vise à
accompagner l’ouvrage tout au
long de son existence et permet
d’optimiser sa conception, sa
réalisation puis son exploitation
en limitant les aléas et les
« ressaisies ».
Le BIM est donc appelé à devenir
un « process » incontournable pour
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les géomètres, sa généralisation
ayant été souhaitée dans les
marchés publics à l’horizon
2017. Il est évident, au regard
de leur formation et de leurs
compétences, que les géomètres
peuvent fournir, en premier lieu,
des données géométriques
(acquises en particulier au
moyen de scanner laser) pour
réaliser ou certifier des maquettes
numériques. On peut facilement
imaginer qu’ils puissent également
relever d’autres éléments (comme
la nature des matériaux utilisés, la
fonction des réseaux visibles, etc.)
qui viendront compléter la base de
données attributaire du BIM. Ils
peuvent aussi poursuivre l’usage
du BIM lors de l’exploitation de
l’ouvrage (gestion immobilière,
entretien de bâtiment…)
voire proposer une mission –
probablement primordiale dans
l’avenir – de certification des
données fournies.
Le projet que nous présentons
s’est intéressé au contexte bien
spécifique de la réception des
travaux par un maître d’ouvrage.
L’interrogation est double : que
peut apporter le processus BIM
dans le cadre de la réception de
travaux ? Et quel rôle peut (ou
pourra) alors jouer le géomètre
dans ce contexte ?
Des élements de réponse à ces
questions seront apportés dans
cet article qui se devait de débuter
par une présentation du contexte
juridique de la réception des
travaux pour ensuite présenter la
méthodologie qui a été mise en
place afin de concevoir et exploiter
des modèles numériques (nuages
de point et maquette BIM). En
effet, l’idée a été de comparer
les deux états « tel que conçu »
(modèle construit a posteriori
à partir de plans d’architecte)
et « tel que construit » (modèle
généré par des levés au moyen
de scanner laser) d’un bâtiment
simple à usage de logement. Enfin
l’article conclura par quelques
éléments de perspective.
Réception de travaux
et BIM : quel rôle
pour le géomètre ?
La réception de travaux est définie
à l’article 1792-6 du Code civil
comme l’acte juridique émanant
du maître de l’ouvrage selon lequel
il « déclare accepter l’ouvrage,
avec ou sans réserves ». Elle est
essentielle à un triple point de vue.
Tout d’abord, la réception des
travaux permet, d’une certaine
manière, d’officialiser l’accord
du maître de l’ouvrage sur la
conformité des travaux qui ont
été réalisés et sur leur bonne
qualité d’exécution. Si le maître
d’ouvrage ne formule pas de
réserves, la jurisprudence est
claire sur les conséquences
de ce défaut : le maître de
l’ouvrage ne peut plus demander
l’application de la garantie de droit
commun de parfait achèvement
pour les dommages, vices,
non-conformités apparents lors
des opérations de réception (Voir,
par exemple : Cass. civ. 3e, 16
sept. 2007, n°06-16.207, inédit).
Ensuite, la réception des travaux
va transférer au maître de l’ouvrage
les risques liés à la conservation
de l’ouvrage.
Enfin, la réception marque le
point de départ des différentes
garanties prévues par la loi
(indépendamment donc des
hypothèses conventionnelles) : la
garantie de parfait achèvement de
l’article 1792-6 du Code civil, la
garantie décennale (des articles
1792 et suivants du Code civil) et
la garantie de bon fonctionnement
envisagée par l’article 1792-3 du
Code civil.
Le maître d’ouvrage aura
donc besoin de voir toute son
attention attirée par un conseil
professionnel : un maître d’œuvre,
un architecte, ou encore un
géomètre-expert. Dans ce
contexte bien particulier de la
réception de travaux, avec ses
importantes conséquences en
termes de responsabilité et de
garanties éventuelles, la question
se pose donc de l’utilité du
processus BIM pour le maître
de l’ouvrage, afin de l’éclairer au
mieux dans sa prise de décision.
Mise en œuvre d’une
méthodologie BIM
Les outils utilisés
• Le scanner laser 3D pour
l’acquisition : dans le cadre du
projet, nous avons utilisé un Leica
C10 pour lever le bâtiment de
notre étude. Le grand avantage
du scanner 3D réside dans le
fait qu’il est simple d’utilisation,
rapide à mettre en place et peu
contraignant dans l’acquisition
de la donnée. Nous obtenons
comme résultat final un nuage
de points 3D de l’objet numérisé,
qui sera colorisé avec les photos
prises par l’appareil. Le rendu
est donc très intéressant et nous
pouvons par la suite en extraire
des coupes horizontales comme
des coupes verticales. Cette
utilisation du scanner s’avère
pertinente pour la réalisation
de plans. Dans le cas d’une
maquette numérique, on pourra
visualiser en 3D la forme réelle
des murs (différentes épaisseurs
sur une même hauteur, concavité)
et tenter ainsi de les représenter
du mieux possible.
Cependant, un laser scanner 3D
présente quelques inconvénients
non négligeables dans la
réalisation d’une maquette
numérique : le bruit de mesure
peut rapidement devenir un
problème. En effet, un scanner
génère une couche de points
d’une épaisseur plus ou moins
importante, qui peut être difficile
à interpréter. La consolidation
des différents nuages de points
acquis lors du levé pose aussi
problème : les nuages sont recalés
en fonction de cibles communes
à chaque nuage (minimum deux
si l’instrument est verticalisé).
Cette coalescence est entachée
d’une marge d’erreur, souvent de
quelques centimètres. Se pose la
question de la précision du nuage
de points que l’on souhaiterait
obtenir : quelle serait la tolérance
acceptable pour produire un
modèle géométrique utile dans
le cadre d’une réception de
travaux ?
• Le logiciel Revit pour la
modélisation BIM : sur le marché
des logiciels de modélisation BIM,
nous retrouvons deux acteurs
principaux : Revit d’Autodesk et
Archicad de Graphisoft. Pour
notre projet, nous nous sommes
appuyés sur la version éducative
de Revit 2016, nous présenterons
donc uniquement ce logiciel.
Revit est un puissant logiciel de
conception de bâtiment. On
retrouve des fonctionnalités
pour la conception
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les coefficients de résistance
thermique de chacun.
• Le logiciel CloudCompare
pour la comparaison de nuages :
CloudCompare est un outil opensource (donc gratuit) permettant
le traitement (manipulations,
modifications et analyse) de
nuages de points volumineux.
Conception des modèles
Figure 1 : Utilisation des familles d’objet dans Revit.
architecturale, l’ingénierie MEP
(domaine des réseaux d’un
bâtiment : ventilation, électricité
et plomberie), l’ingénierie structure
et la construction. Cela permet
aux différents corps de métier
intervenant sur un même projet
de collaborer sur un même fichier.
L’ u t i l i s a t i o n d e R e v i t n e
s’appréhende pas de la même
manière qu’AutoCAD. On ne
travaille pas avec des calques
mais avec des familles d’objets
3D (murs, portes, fenêtres,
sanitaires…). Bien que le dessin
puisse se faire en plan, les
objets tracés sont directement
modélisés en 3D. Chaque
famille possède ou non des
objets de référence. Tous ces
objets peuvent par la suite être
dupliqués pour créer de nouvelles
catégories et sont paramétrables.
Prenons l’exemple d’un mur : on
pourra spécifier la composition
et les caractéristiques du
matériau structurel, les différentes
autres couches (isolation,
revêtement, finitions...) ainsi que
• Maquette telle que construit :
nous avons préparé les stations
(26 au total) de manière à pouvoir
lever au scanner laser l’ensemble
du bâtiment existant. Nous avons
ensuite placé les cibles pour
qu’elles soient visibles depuis au
minimum deux stations. En ce qui
concerne le géoréférencement,
nous avons placé quatre cibles
(E1 à E4) à l’extérieur et tout
autour du bâtiment sur trépieds
que nous avons levé par GNSS.
Nous avons utilisé la méthode
statique avec la station GPS
MAN2 située sur le toit de l’ESGT
comme référence et des sessions
de trente minutes. Nous obtenons
une précision de ces points
inférieure à deux centimètres.
Geo Office et Cyclone de Leica ont
ensuite été utilisés pour consolider
les différents nuages de points et
effectuer le géoréférencement en
RGF93-CC48.
Notre assemblage s’est effectué
avec une précision (au sens de
résidus de calcul), au maximum,
de 2,9 cm.
Précision
Figure 2 : Aperçu du nuage de points après traitement sous Cyclone.
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Pourcentage
de cibles
p < 1 cm
81 %
1 cm < p < 2 cm
15 %
2 cm < p < 2,9 cm
4%
Récapitulatif des précisions de recalage
des cibles.
Cette maquette reste basique
puisqu’elle ne contient
principalement que des
informations géométriques. Nous
ne connaissons pas a posteriori,
par exemple, le type des murs,
leur composition ou le revêtement
utilisé.
• Maquette telle que conçu : afin
de procéder à une comparaison
entre modèles, il a été nécessaire
de réaliser une maquette du
bâtiment au moment où il a été
conçu. Pour cela, nous avions
à notre disposition les plans
d’architecte d’origine au format
DWG en 2D. Ces derniers ont été
intégrés sous Revit aux différents
niveaux définis lors de l’importation
(rez-de-chaussée, 1er étage, toit).
Grâce aux accroches objets sur
les éléments linéaires nous avons
pu modéliser notre maquette
en suivant rigoureusement ces
plans.
Figure 3 : Création de la maquette 3D à partir du plan 2D.
Nous avons ensuite transformé
notre maquette en nuage de
points afin de pouvoir comparer
le modèle. Depuis Revit, nous
avons exporté une vue 3D de la
maquette au format interopérable
FBX (Filmbox) d’AutoCAD.
Le fichier ainsi obtenu a pu être
exploité dans CloudCompare
où nous avons utilisé la
fonction d’échantillonnage
de points sur une surface
(« Sample point »). Nous avons
choisi une densité de cent
points par mètre carré.
Le passage par le format FBX, qui
ne supporte pas la modélisation
des éléments d’équipement
comme les fenêtres, les portes
ou les équipements sanitaires,
a pour conséquence que notre
test sera réalisé uniquement sur
le gros œuvre. Cela limitera donc
nécessairement les possibilités
de comparaison.
Figure 4 : Cartographie des écarts entre deux nuages – test 1.
Exploitation des nuages
de points et maquettes
• Comparaison : les maquettes
telles que « conçu et construit »
ont été réalisées dans un objectif
de comparaison géométrique afin
de vérifier la structure du bâtiment,
qui est l’un des aspects de la
réception de travaux. Nous avons
utilisé le logiciel CloudCompare
qui permet de calculer les écarts
géométriques entre deux nuages
de points.
Dans un premier temps nous
avons considéré le nuage de
points relevé pour le modèle
tel que construit (test 1). Le
résultat de ce test retourne
une cartographie des zones
semblables ou différentes, suivant
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n’avons pu numériser lors de
notre campagne terrain.
Analyse et éléments
de perspective
Figure 5 : Mise en évidence de l’absence d’une cloison – test 1.
Notre visite in situ nous a permis
d’identifier une cloison prévue
dans le projet mais finalement
non retenue dans la construction.
La cartographie couleur met en
évidence cette absence autour
de la zone rouge.
« telle que construit » et non plus
le simple nuage de points (test
2). L’avantage attendu de ce
choix est la réduction du bruit
d’une surface à un simple plan,
donc potentiellement de meilleurs
résultats. Il a fallu à nouveau
échantillonner la maquette en
nuages de points, mais cela n’a
pas d’impact sur le résultat.
Dans un deuxième temps nous
avons reproduit le même test
mais, cette fois, avec la maquette
À nouveau, la cloison manquante
apparaît clairement, ainsi qu’un
élément sur le toit, que nous
le gradient bleu à rouge et permet
d’analyser les écarts.
Figure 6 : Cartographie des écarts entre deux nuages – test 2.
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Cette méthode de comparaison
apparaît adaptée pour contrôler
le gros œuvre d’un bâtiment, la
présence de toutes les cloisons
et, dans une certaine mesure,
leur épaisseur. Une distance trop
grande entre les deux nuages
(c’est-à-dire significativement plus
importante que leurs précisions)
marquerait la différence entre le
projet et la construction, laissant
entrevoir un non-respect des
dimensions prévues voire la
constatation de l’absence d’un
élément (exemple de la cloison).
Avoir forcé la superposition des
deux nuages permet de réaliser
une comparaison géométrique
du bâtiment et d’en vérifier
sa structure. En revanche, le
bâtiment peut être fidèle au projet
mais mal implanté. Dans cette
situation, notre méthode trouve
nécessairement ses limites. La
comparaison des maquettes
que nous avons réalisée se
limite à une vérification purement
géométrique du bien. Il est
malheureusement impossible
d’inspecter la conformité des
équipements comme les fenêtres,
portes ou huisseries à partir de
nuages de points.
Pour aller plus loin, il aurait
fallu évaluer les outils existants
permettant de comparer les
attributs portés par les différents
éléments de deux modèles BIM,
pour vérifier, par exemple, que
les matériaux choisis dans la
conception du bâtiment ont bien
été ceux qui ont été adoptés lors
de la construction. Nous pouvons
notamment citer « Compare
Models » d’Autodesk Revit, « IFC
Change Management » de Tekla
et « Solibri Model Checker » de
Solibri. Ces outils doivent être
évalués du point de vue de leur
interopérabilité avec la norme IFC.
Sur ce dernier point, le lecteur
intéressé pourra se référer aux
travaux de (Lee, G. et al., 2011) et
(Sun, J. et al., 2015) qui abordent
les problèmes d’interoperabilité
entre les différentes plates-formes
logicielles du BIM.
Conclusion
Le BIM est un processus qui
se démocratise dans plusieurs
pays du monde mais qui peine
à s’imposer en France. Comme
il deviendra obligatoire à partir de
2017 pour répondre aux marchés
publics, les grands acteurs du
bâtiment français comptent
l’adopter avec, éventuellement
à la clé, des gains en termes
économique, logistique et de
productivité. Pourtant, en raison
de son surcoût initial, cette
transition serait plus lente pour
les constructeurs plus modestes.
La profession de géomètreexpert, encadrée par son Ordre,
est consciente du potentiel du
BIM comme en témoignent
le numéro spécial BIM de la
revue Géomètre (n°2121 janvier
2015), ou encore la conférence
d’Olivier Minot qui s’est tenue
lors du Cercle Géo à l’ESGT
(décembre 2015). Grâce à son
expertise technique et juridique,
le géomètre a toute légitimité pour
s’associer au processus.
À travers ce projet, nous avons
expérimenté la manière dont un
géomètre pourrait s’approprier le
BIM, notamment dans le cadre
d’une réception de travaux.
Les logiciels Revit d’Autodesk et
CloudCompare nous ont permis
d’élaborer des maquettes, en vue
de procéder à une comparaison
géométrique pour la réception de
travaux. La donnée géométrique
ne suffit pas, puisque le BIM
intègre aussi des informations
de toute nature. Notre approche
doit donc être complétée par le
calcul et l’analyse des différences
entre les deux bases de données
représentant un même bâtiment.
Pour ce faire nous pourrons
essayer les outils de comparaison
de modèles BIM tels que ceux
cités plus haut. L’analyse des
différences effectuée, le BIM
pourrait alors aider à déterminer
la responsabilité des différents
intervenants en réception de
travaux.
Le BIM est probablement le
nouveau chapitre à écrire du
secteur de la construction, mais
il reste encore beaucoup à faire
aux niveaux des outils et des
pratiques. Pourtant, on pourrait
probablement parler d’une
nouvelle profonde révolution
pour les géomètres-experts, qui
développeraient cette mission en
matière de réception de travaux,
notamment s’il s’agit de penser à
une intervention ayant pour objet
d’offrir, d’une certaine manière,
une certification des données
fournies. L’histoire ne fait que
commencer… 
Bibliographie
Livres
Ajaccio F. X. et Porte, R. (2015) : Responsabilités et garanties des constructeurs après réception, CSTB Editions, mars 2015, 110 pages.
Delannoy, M. (2014) : Revit 2015 - Conception de bâtiment. Éditions ENI, 482 pages.
Celnik, O. et Lebègue, E. (2014) : BIM et Maquette Numérique pour l’architecture, le bâtiment et la construction. Édition Eyrolles, CSTB, Collection Blanche
BTP, 620 pages.
Kensek, K. M. (2015) : Manuel BIM, Théorie et applications. Édition Eyrolles, Collection Blanche BTP, 256 pages.
Articles
Lee, G., Won, J., Ham, S., and Shin, Y. (2011) : Metrics for Quantifying the Similarities and Differences between IFC Files. J. Comput. Civ. Eng., 10.1061/(ASCE)
CP.1943-5487.0000077, 172-181.
Sun, J., Liu, Y., Gao, G., and Han, X. (2015) : IFCCompressor: A content-based compression algorithm for optimizing Industry Foundation Classes files. Automation
in Construction, 10.1016/j.autcon.2014.10.015, 1-15.
Texte législatif : Code civil (articles 1792 et suivants).
Décision de justice : Cass. civ. 3e, 16 sept. 2007, n°06-16.207, inédit.
Conférence
Minot, O (2015). Conférence « Le BIM et le Cadastre 3D », Cercle Géo 2015.
Sites web (consultés en février 2016)
BuildingSMART : www.buildingsmart-tech.org
Lanmar Service : www.lanmarservices.com
Autodesk : www.autodesk.fr
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