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Wikibardig:Développement d’une approche BIM (Building Information Modeling) pour l’amélioration de la sécurité des digues de protection contre les inondations et couplage avec le SIRS Digues
Sommaire |
Contexte et objectif
La prise de décision et la mise en place de stratégies efficientes de gestion patrimoniale dépendent fortement d’informations concernant les infrastructures et leur gestion. Les informations doivent être collectées puis organisées, traitées, stockées, partagées et échangées entre parties prenantes. Des systèmes d’information sont mis en œuvre pour remplir ces tâches et fournir une vue intégrée des informations sur le cycle de vie de manière à garantir le bon fonctionnement des infrastructures. Le BIM (Bulding Information Modeling) en est un exemple : il s’agit d'un processus de travail collaboratif efficace pour stocker, gérer des données, offrir des représentations multidimensionnelles et exploiter ces données pour gérer la maintenance des constructions (Bradley et al., 2016; Cavka et al., 2017; Farghaly et al., 2018; Wang & Liu, 2020). Sept dimensions sont actuellement considérées : géométrie 3D, temporalité (4D), coûts (5D), soutenabilité (6D), cycle de vie et maintenance (7D) (Chen & Tang, 2019). Cette approche s’intéresse aux bâtiments et infrastructures.
Si de nombreux travaux ont été publiés sur le BIM (environ 7200 articles depuis 2010 – recherche sur Web of Science avec la requête « BIM and Building » dans le champ Topic), peu se concentrent sur la phase de vie en service de l’ouvrage (Chen & Tang, 2019) et aucun d’eux ne traite de l’utilisation de cette approche pour les digues. Par ailleurs, les gestionnaires de digues disposent du SIRS Digues (Système d'Information à Références Spatiales) (https://www.france-digues.fr/sirs-digues/) : cet outil permet une représentation cartographique 2D des données, sur de très grands linéaires, leur localisation par rapport à un système de référence défini, et en déterminant les distances des objets par rapport à des points de repère (bornes par exemple).
Des travaux récents ont été réalisés entre l’UMR RECOVER/Equipe G2DR et l’Institut Pascal de Clermont-Ferrand (Curt et al, 2022). L’objectif était de proposer un usage du BIM pour les digues de protection contre les inondations et notamment en tant qu’ouvrages pouvant supporter/intégrer d’autres infrastructures (réseaux d’eau, d’assainissement, de gaz, routes notamment). Ces dernières peuvent être à l’origine de désordres au sein de la digue (par exemple, érosion interne en cas de fuite d’une canalisation d’eau). Nous considérons donc le système {Digue (tronçon) + Infrastructures}, en ayant toutefois une entrée privilégiée par la composante digue.
Cet outil BIM est complémentaire au SIRS Digues : le BIM aura plutôt usage à être utilisé plus ponctuellement pour représenter de manière très précise et en 3D certaines zones de la digue comportant des infrastructures. Nous visons d’une part, à caractériser les infrastructures par les données pertinentes pour les gestionnaires et réaliser une représentation 3D du système étudié pour exploiter ces données notamment pour la gestion de la maintenance de ces systèmes et d’autre part à analyser l’interopérabilité entre le « BIM » avec le SIRS Digues afin de permettre d’offrir des avantages cohérents pour gérer les processus de planification durant les phases de conception et de construction.
Méthode
La méthode est composée de plusieurs étapes :
Identification des données
La première étape vise à identifier les données nécessaires à connaître sur la digue et les infrastructures. Elle a été réalisée avec l’appui d’un groupe d’experts des ouvrages hydrauliques de l’équipe G2DR d’INRAE.
Une fois identifiées, les données sont organisées selon différents champs afin de leur donner une meilleure lisibilité : identification (contacts dans l’entreprise gestionnaire de l’infrastructure) ; fonction et situation de l’infrastructure (réseaux traversants/longitudinaux, matériaux transportés…); informations sur le chantier de pose ; caractéristiques de l’infrastructure (diamètre de la conduite, matériau constitutif…) et données sur l’inspection, maintenance, réparation.
Création des familles paramétriques pour les infrastructures
La matrice obtenue dans la phase d’identification des données est la base pour créer des « familles », qui sont des modèles d’infrastructures « pré-modélisés » avec des paramètres permettant de faciliter les modélisations futures. Chaque famille a ses propres variables. Elles ont été classées en 3 catégories validées par des experts des ouvrages hydrauliques: Les caractéristiques génériques ainsi que les variables descriptives vont permettre la création d’une fiche qui va recenser les informations utiles au suivi de ces infrastructures alors que les variables de modélisation ont pour objet la création des infrastructures en trois dimensions.
Les caractéristiques génériques propres à chaque famille, et qui ne prennent qu’une valeur. Il s’agit par exemple d’un potentiel rôle de protection joué par l’infrastructure
Les variables descriptives sans rôle dans la modélisation mais importants pour la connaissance de l’infrastructure (e.g. nom du propriétaire du bâtiment, état de l’ouvrage
Les variables de modélisation sont les variables géométriques utiles à la représentation 3D des familles. Elles sont propres à chaque famille. Par exemple, la famille bâtiment a des variables comme : hauteur, largeur.... et pour la famille canalisation : diamètre, épaisseur….
Modélisation de la digue
La maquette 3D de la digue a été réalisée : trois méthodes de modélisation, plus ou moins automatiques, ont été proposées en fonction du format (.txt ou Autocad) et de la quantité de données disponibles.
Revit est le logiciel du BIM que nous avons utilisé. Il possède une application intégré « Dynamo » qui est un programme de script visuel qui aide à composer des algorithmes personnalisés pour traiter les données et générer des géométries. Il n’est donc pas nécessaire de savoir coder pour l’utiliser. De plus Il offre une possibilité via plusieurs packages à importer sur Dynamo d’étendre son interopérabilité avec AutoCAD et d’importer/exporter des fichiers Excel.
Etude de l’interopérabilité avec le SIRS Digues - Intégration des familles dans la digue
Le SIRS Digues et Revit ont été montrés comme interopérables : il est possible de récupérer des données depuis le SIRS Digues, via des requêtes SQL, pour les utiliser dans la maquette BIM en passant par le logiciel de programmation DYNAMO. L’interopérabilité du BIM avec le SIRS Digues permet d’offrir des avantages cohérents pour gérer les processus de planification durant les phases de conception et de construction.
Le couplage avec le SIRS Digues a été réalisé au moyen des requêtes SQL déjà présentes dans le logiciel qui ont été modifiées afin de récupérer la localisation de chaque famille. Par ailleurs, les variables de modélisation sont importées par DYNAMO dans la maquette numérique 3D afin de modéliser les infrastructures présentes dans la digue. Dynamo for Revit joue le rôle de traducteur entre la matrice de données et Revit.
Résultats
Identification des données
Au total, 56 types d’infrastructures (e.g. : canalisation, escalier, voie ferrée) ont été identifiés à partir du SIRS Digues. Les trois types de variables ont été recensés pour les différentes infrastructures présentes dans les digues comme illustré sur le tableau suivant :
Toutes les infrastructures ne sont pas forcément concernées par toutes les variables. Au final, on obtient une matrice présentant en lignes les infrastructures qu’il est possible de rencontrer dans la digue et en colonne les différentes variables (génériques, descriptives et de modélisation) d’intérêt pour chaque infrastructure. On renseigne ensuite les différentes cases pertinentes avec les données des cas d’études.
Création des familles paramétriques pour les infrastructures
Sur les 56 types d’infrastructures identifiés à partir du SIRS Digues puis classés par ordre de priorité par rapport à leur potentiel effet sur la digue. Actuellement une dizaine sont modélisées, chacune en tant qu’objet caractérisé par ses propriétés recensées dans la matrice de données.
Modélisation de la digue en 3D et insertion des infrastructures
A partir des données récupérées dans la matrice de données et dans le SIRS Digues, Revit produit une digue modélisée en 3 dimensions avec toutes les infrastructures qu’elle porte, qui sont parfaitement localisées dans les bonnes dimensions. On obtient également une centralisation des données pertinentes. Il est ensuite possible de réaliser des coupes longitudinales ou transversales du système, d’avoir à disposition des informations sur les infrastructures (diamètre, matériau…).
Pour en savoir plus
Contact : corinne.curt@inrae.fr; aurelie.talon@uca.fr
https://www.sirs-digues.info/2018/01/03/bonjour-tout-le-monde/
https://www.autodesk.fr/solutions/bim/benefits-of-bim
https://objectif-bim.com/index.php/bim-maquette-numerique/le-bim-en-bref/stades-de-maturite-bim
Journé, L., (2022). Rapport de stage: Approche BIM pour un système multi-infrastructures et étude du couplage avec un système d’informations spatialisées. Polytech Clermont-Ferrand.
Saint-Martin-Tillet, T.,(2021). Rapport de stage: Développement d’une approche BIM pour un système multi-infrastructures. Polytech Clermont- Ferrand.
Bradley, A., Li, H. J., Lark, R., & Dunn, S. (2016). BIM for infrastructure: An overall review and constructor perspective. Automation in Construction, 71, 139-152. https://doi.org/10.1016/j.autcon.2016.08.019
Cavka, H. B., Staub-French, S., & Poirier, E. A. (2017). Developing owner information requirements for BIM-enabled project delivery and asset management. Automation in Construction, 83, 169-183. https://doi.org/10.1016/j.autcon.2017.08.006
Chen, C., & Tang, L. (2019). BIM-based integrated management workflow design for schedule and cost planning of building fabric maintenance. Automation in Construction, 107, 102944. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.autcon.2019.102944
Farghaly, K., Abanda, F. H., Vidalakis, C., & Wood, G. (2018). Taxonomy for BIM and Asset Management Semantic Interoperability. Journal of Management in Engineering, 34(4), Article 04018012. https://doi.org/10.1061/(asce)me.1943-5479.0000610
Wang, Z. M., & Liu, J. (2020). A Seven-Dimensional Building Information Model for the Improvement of Construction Efficiency. Advances in Civil Engineering, 2020, Article 8842475. https://doi.org/10.1155/2020/8842475
Curt C., Saint-Martin-Tillet T, Talon A., Di Maiolo P. (2022). Développement d'une approche BIM (Building Information Management) pour un système multi-infrastructures : un outil pour l'amélioration de la sécurité des digues de protection contre les inondations. RUGC 2022, Lille.
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Pour plus d'information sur l'auteur : INRAE - UMR RECOVER - Equipe G2DR
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