les constructeurs de bâtiments Bois et la formation au BIM

Pourquoi faut-il une formation BIM spécifique pour les entreprises de construction bois ? Retours d’expériences de BIMplement1.

1. Les logiciels métiers de la construction bois La particularité de ces entreprises tient d’abord au fait qu’elles utilisent des logiciels 3D depuis longtemps (parfois une vingtaine d’années pour certaines..).

L’objectif de ces logiciels a d’abord été, outre une meilleure compréhension des structures, la possibilité d’utiliser le fichier produit pour la fabrication via des centres d’usinage.

Figure 1: machine bois à commande numérique On a ensuite assisté à la multiplication de l’utilisation de ces machines à commande numérique chez les fabricants et entreprises de charpente et d’ossature bois.

Sans être exhaustif, 3 logiciels dominent ce marché de logiciels « structures Bois » : Cadworks, Dietrich, Sema On peut noter que ces entreprises maîtrisent leur usage , et on voit régulièrement dans les plans 2D des bureaux d’études bois ou des entreprises de construction bois, des représentations 3 D de la structure.

1- This project has received funding from the European Union’s H2020 framework programme for research and innovation under grant agreement n° 745510 ASTUS Construction 5, rue Condorcet - CS 20312 38093 VILLEFONTAINE Cedex 06 1008 0169

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Figure 2: plans 2D de structure bois, et représentation 3D

2. Quelles sont les problématiques de ces entreprises Pour ces entreprises, le passage au BIM les conduit à se demander comment interfacer leurs pratiques métier actuelles avec les processus de collaboration entre lots et s’y intégrer.

2.1. le contexte d’utilisation des logiciels métier du bois 2.1.1.

Les logiciels utilisés par la maîtrise d’oeuvre et les entreprises du bois

Comme les autres entreprises, elles se doivent de respecter les documents BIM de l’appel d’offres.

Dans un processus BIM, les entreprises Bois ont assez souvent à réaliser une maquette, ce qui ne semble pas leur poser problème au premier abord, étant donné leur équipement depuis longtemps avec un logiciels bois.

Si la charpente est simplement modélisée par l’architecte, il est vrai qu’un des logiciels de conception relativement souvent utilisé n’est vraiment pas adapté à la modélisation de charpente bois.

En conséquence, les entreprises Bois se sont habituées, à partir des indications des plans 2D, à réaliser leurs maquettes, sans reprendre la maquette architecturale qui devait faciliter leur travail.

Par ailleurs, alors que les bureaux d’études bois travaillant pour la maîtrise d’oeuvre travaillent souvent avec le même type de logiciel, il y a rarement des échanges de fichiers natifs avec les entreprises qui Figure 3: modélisation simple d'une charpente font de nouvelles maquettes. avec un logiciel architecture Mais avec un logiciel de conception adéquat, il est bien sur possible de réaliser une charpente simple mais de qualité.

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Figure 4: projet réalisé avec un logiciel d'architecture 2.1.2.

Figure 5: exemple de charpente réalisée avec le même logiciel d'architecture

les données associées au processus BIM

Un point important est de comprendre l’usage qui sera fait de la maquette dans le cadre du DOE, surtout quand le maître d’ouvrage précise l’utilisation ultérieur d’un logiciel de gestion de patrimoine.

Dans ce cas, la maquette structure bois doit respecter les règles indiquées dans le Cahier des charges BIM. Par exemple :

Figure 6: tableau d’objet avec les caractéristiques des propriétés pour la phase DOE. Malheureusement ce souci d’indiquer les informations conformes n’est pas toujours très respecté, souvent par manque d’indication et une compréhension trop sommaire des tous acteurs du processus BIM (Mou, MOe et entreprises Bois ...).

Figure 7: absence de données renseignées dans CadWorks Pourquoi faut-il une formation BIM spécifique pour les entreprises de construction bois ? Retours d’expériences.

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De même, une classification Uniformat est normalement exigée, alors qu’elle est très peu employée par l’ensemble des acteurs du bâtiment concernés.

Figure 8: classification Uniformat pour les charpentes Les entreprises de ce secteur Bois doivent donc avoir une grande vigilance pour comprendre le type de processus BIM, dans lequel elle s’engage.Celui-ci va généralement leur demander plus que la réalisation d’une maquette 3D, et les obliger à une réflexion sur la partie « données », qui leur est beaucoup moins familière.

2.2. Provoquer l’utilisation de la 3D et faire réfléchir sur une montée en compétence sur le BIM Du fait de l’ancienneté de l’usage de maquettes 3D de leur secteur, les entreprises de structure bois sont parfois moteurs pour engager un projet vers une utilisation d’une collaboration autour de sa maquette (le début d’une compréhension du BIM ?)

Dans une expérimentation BIMplement, Astus a été contacté par une entreprise de construction bois (faisant partie d’un groupement d’entreprise) pour faire une formation sur le BIM, car elle avait conscience qu’il était important d’évoluer vers l’objectif d’une intégration dans un processus BIM pour ce type de projet.

Ce projet consistait en un lotissement de maisons à ossature BOIS.

Figure 9: plan masse du lotissement de 40 maisons La maîtrise d’œuvre a réalisé l’ensemble du projet en 2D, avec le classique plans/coupes/façades

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Figure 10: plan de la maîtrise d'oeuvre Pour le groupement d’entreprises BOIS, ce type de projet nécessitait une importante part de préfabrication, et de toute façon la modélisation s’imposait en tant qu’habitude de travail.

Figure 11: modèle 3D de l'entreprise Bois

Figure 12: modèle 3D de la structure BOIS

Une formation au processus BIM a été réalisée par ASTUS avec les entreprises du groupement pour montrer l’intérêt de l’usage de la 3D pour une meilleure compréhension des interfaces entre la partie ossature bois et les autres corps d’état (particulièrement fluides). Pour aller plus loin, en montrant des maquettes BIM d’autres projets, la formation a permis de montrer les possibilités qu’offrent la synthèse de maquettes et la cohérence des données.

En fin de formation, tous les acteursont convenu qu’ils regrettaient de ne pas avoir eu la possibilité d’effectuer ce projet dans le cadre d’un vrai processus BIM, vu l’apport positif envisageable (conclusion partagée également par la maîtrise d’œuvre d’ailleurs). Mais il est intéressant de noter aussi qu’une volonté d’intégrer du BIM sur une opération peut venir d’une entreprise.

2.3. Comment gérer l’interopérabilité en import et en export avec les différents logiciels utilisés dans le cadre d’un projet en BIM. Jusqu’à maintenant les entreprises de structure bois ne concevaient leurs modèles que pour les utiliser avec leurs machines à commandes numériques. Maintenant, elles ont le défi de les partager avec les autres acteurs du bâtiment. Le seul moyen pour effectuer cet échange est d’utiliser les possibilités d’interopérabilité du fichier IFC. 2.3.1.

IMPORT de données

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Pour être inclus dans le processus, il faut d’abord avoir la possibilité d’importer les maquettes des autres partenaires (architecture, fluides ..), ce qui nécessite que leurs modèles respectent les règles de conception de modélisation ..

Exemple d’une maquette qui semble géométriquement correct, mais qui ne respecte pas la cohérence d’un fichier IFC,

Figure 13: Or dans le modèle ci-dessous, on ne trouve que des objets « Bois-Lamellérecommandations pour collé », sans précision de l’objet « slab », « wall », Beam » … Aucune les ifc utilisation n’est possible en BIM.

Figure 14: exemple d'un bâtiment dont les objets ne sont pas spécifiés En conséquence, le constructeur bois doit reprendre les fichier 2D pour créer son modèle.

Les concepteurs des différents logiciels bois ont tous fait des efforts très importants pour importer des fichiers IFC. Ils utilisent tous différents types d’interfaces, pour gérer l’entrée d’une maquette IFC dans leurs logiciels, (par exemple : Lexocad BIM converter pour Cadworks), ce qui leur permet de trier les objets dont ils vont avoir besoin pour l’usinage ? que les entreprises devront effectuer.

La plupart des logiciels ont une certification « Building ».

Figure 15: exemple de tri avant import du logiciel SEMA

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2.3.2.

EXPORT de données

Les différents logiciels bois doivent, bien entendu, gérer la transformation d’une maquette métier pour la fabrication avec ses propres objectifs et son propre vocabulaire, en une maquette IFC interopérable avec d’autres partenaires.

Voici un exemple d’une maquette techniquement très pointu, mais mal exporté en IFC en raison de l’oubli de la hiérarchisation par étage :

Figure 16: maquette bois dans laquelle les étages sont mélangés L’ensemble des logiciels bois a mis en place des outils pour exporter correctement en IFC, avec la possibilité d’indiquer les propriétés exigées par le Cahier des charges BIM, mais très souvent les modeleurs bois sont peu formés à leur utilisation. (Il faut noter qu’il est assez difficile de trouver des informations claires sur l’utilisation efficace de cette partie du logiciel)

Figure 17: Exemple de tableaux à remplir avant d’exporter en IFC (logiciel SEMA) 2.3.3.

Communiquer avec des fichiers BCF

Pour une participation complète au processus BIM et faciliter la collaboration, l’import et l’export de fichiers BCF doit être possible dans un fichier natif. Les logiciels bois intègre le BCF en interne, ce qui Pourquoi faut-il une formation BIM spécifique pour les entreprises de construction bois ? Retours d’expériences.

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permet par exemple de faire directement les modifications dans le logiciel si nécessaire.

Les logiciels bois ont commencé à intégrer cette possibilité :

Figure 18: capacité de faire des notes BCF sur un logiciel bois Une formation chez un constructeur bois avec la participation du représentant du logiciel (SEMA) a permis un échange très fructueux pour cibler les points importants à finaliser (par exemple, réaliser un planning 4D en interne du logiciel, modifier certains éléments de vocabulaire de l’ifc, qui mal traduit, entraîne un risque de confusion) pour une intégration maximale dans un processus BIM de la maquette métier construction bois et structure bois.

2.4. Dans le cadre des constructeurs de Maison à ossature bois, comment devenir le responsable BIM de l’opération ?

Par rapport aux autres constructeurs de maisons individuelles (béton par exemple), les constructeurs Bois ont déjà une importante expérience de la 3D et surtout une conviction de l’intérêt des maquettes pour la conception des bâtiments. La proposition de ce chapitre est d’aider les constructeurs bois à franchir le pas du BIM en entraînant les autres entreprises du second œuvre, et même les maîtres d’ouvrage.

Suite à une formation réalisée par ASTUS pour faire monter en compétence sur le BIM un constructeur de maison à ossature bois, Astus en a tiré les propositions suivantes : 2.4.1.

constructeur Bois : maître d’oeuvre et entreprise générale

Dans le cadre d’un contrat de construction d’une maison individuelle, le constructeur bois joue le rôle à la fois de maître d’œuvre et d’entreprise générale. C’est donc lui qui peut entraîner l’ensemble des entreprises à utiliser un processus BIM, pour optimiser la réalisation du projet.

En construction bois, de nombreux détails sont à réaliser et la plupart des réservations doivent être anticiper lors de la préfabrication. a) Coupler un logiciel architecture avec un logiciel bois Il a le choix d’utiliser un logiciel de conception architecturale et de transférer ce fichier dans son logiciel de fabrication bois, dans ce cas il faut un transfert correct des objets qui s’intègrent dans sa construction bois :

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Figure 19:Exemples issus d’« Import Bim Premium » de Dietrich d’équiments Il est important de pouvoir modifier ces objets pour finaliser en cas de changement les nouvelles réservations :

Figure 20:Exemples issus d’« Import Bim Premium » de Dietrich : modification d’équipements générant des modifications de réservations b) utiliser un logiciel bois, intégrant une partie architecture Il peut aussi décider de n’utiliser que son logiciel de fabrication bois qui se transforme en logiciel de conception architecturale, par exemple :

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Figure 21: fonction "conception architecturale" de Cadwork c) faire collaborer les entreprises L’objectif devient alors de faire collaborer l’ensemble des entreprises du second œuvre à l’optimisation du projet : • démontré, lors de réunion de conception et de lancement de projet, l’intérêt des visualisations 3D et les possibilités du processus BIM • envisager la possibilité de faire réaliser d’autres maquettes (fluides ?).

• Et faire déboucher cette démarche sur une réflexion par rapport aux objets à modéliser avec leurs propriétés et aussi sur les possibilités d’ajout de documents liés dans la maquette.

• La partie communication via des fichiers BCF peut, à ce moment, aboutir avec l’utilisation de Viewers IFC gratuit, renforçant la collaboration.

2.4.2.

Accompagner le maître d’ouvrage

Quand le client du constructeur n’a pas d’exigence particulière par rapport à la gestion et maintenance de son ouvrage, c’est l’occasion pour le constructeur de faire des propositions et de rappeler l’existence obligatoire du carnet numérique : « Le carnet numérique d'information, de suivi et d'entretien du logement est obligatoire pour toute construction neuve dont le permis de construire est déposé à compter du 1er janvier 2020 et pour tous les logements et immeubles existants faisant l'objet d'une mutation à compter du 1er janvier 2025.

III.-Le carnet numérique d'information, de suivi et d'entretien du logement est établi et mis à jour : 1° Pour les constructions neuves, par le maître de l'ouvrage qui renseigne le carnet numérique d'information, de suivi et d'entretien et est tenu de le transmettre à son acquéreur à la livraison du logement ; » Figure 22: Extrait de l’article du code de la construction et de l’habitat Pour les constructeurs Bois qui ont la possibilité de transformer leurs maquettes Bois en une maquette Pourquoi faut-il une formation BIM spécifique pour les entreprises de construction bois ? Retours d’expériences.

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BIM (même simple) du bâtiment, ce carnet peut prendre la forme d’une maquette « BIM DOE » et devenir, pour ces constructeurs, un argument commercial non négligeable. Une maquette de ce genre va lier à différents objets de la maquette l’ensemble des documents, recommandations qui vont permettre d’effectuer la maintenance de l’ouvrage et vont servir de documentations techniques aux professionnels qui devront intervenir (exemple : guide d’entretien d’une chaudière, caractéristiques des revêtements, ...).

2.4.3.

autres usages de la maquette BIM

Suite aux échanges lors de la formation « BIM » d’un constructeur de maison à ossature bois, d’autres pistes d’utilisation d’un processus Bim ont été envisagées : • présentation de la maquette « customisée » pour effectuer les choix de matériaux ou de matériels par le client • utilisation d’un planning 4D simple pour caler l’ensemble des travaux avec l’ensemble des autres intervenants d’entreprise.

2.5. Un point sensible pour les entreprises Bois, la qualité de l’étanchéité à l’air La construction bois demande un travail important de réalisation de détails en amont et de gestes professionnels adéquats sur le chantier pour la réalisation d’une étanchéité à l’air correcte.

Figure 23: Carnet de détails de la maîtrise d’œuvre 2.5.1.

peu d’objets BIM dédiés à l’étanchéité à l’air

Or, dans le contexte actuel, la réalisation de ces détails est très difficile à réaliser en 3D

Figure 24: tentative de représentation de détails : fenêtre, et impossibilité de montrer le positionnement de la membrane Pourquoi faut-il une formation BIM spécifique pour les entreprises de construction bois ? Retours d’expériences.

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Un fabricant de joints d’étanchéité met à disposition ses joints sous forme d’objets à intégrer dans des modélisations, mais leur utilisation reste très marginales :

Figure 25: objet BIM pour l'étanchéité à l'air

3. une alternative : enrichir la maquette avec des documents Les points faibles de l’étanchéité à l’air doivent avoir reçu une réponse pendant la phase « conception » et non sur le chantier, afin d’éviter les mises en œuvre hasardeuses.

Figure 26: réponse chantier à des problèmes d'étanchéité à l'air : traversée d’évacuation avec percement mal dimensionné(gauche), étanchéité autour du volet roulant improvisé (droite) La solution qui a été proposé par ASTUS dans le cadre de BIMplement est d’associer aux maquettes un ensemble de documents qui doivent être utilisés sur le chantier pour une réalisation optimisée de la partie étanchéité à l’air.

4. Une maquette spécifique « étanchéité à l’air », Lire notre prochain article : l’utilisation du BIM sur le chantier, un exemple pour réussir l’étanchéité à l’air d’un bâtiment.

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