la sécurité intégrée au bim...master 2 : gestion des risques et de la sécurité des patrimoines...

La sécurité intégrée au BIM

BRUYERE Cynthia

DE TROY Kévin

FAURE Grégory

GOUFFAULT Fanny

Master 2 : Gestion des Risques Et de la Sécurité des Patrimoines Immobiliers et Industriels

Université d’Angers—ISTIA

Année 2014 — 2015

Rapport intermédiaire

Sommaire

Introduction .................................................................................................................................................. 3

1) Etude des utilités visées au regard des attentes ................................................................................... 7

2) Prise de contact et constitution d’un réseau ....................................................................................... 13

a) BIM France : .................................................................................................................................... 13

b) ISI Le Mans : ..................................................................................................................................... 13

c) LinkedIn : ......................................................................................................................................... 14

d) Le Moniteur : ................................................................................................................................... 14

e) Conclusion : ..................................................................................................................................... 14

3) La modélisation de la performance énergétique dans le BIM face à l’Ingénierie de la Sécurité Incendie

dans le logiciel FDS ...................................................................................................................................... 19

a) Logiciel de calcul et de modélisation de la performance énergétique :........................................... 19

b) Logiciel de simulation d’incendie, FDS : ........................................................................................... 21

c) Conclusion : ..................................................................................................................................... 21

Conclusion ................................................................................................................................................... 22

Introduction

Les technologies de l’information et de la communication ont, depuis une dizaine d’années, subit une évolution majeure se traduisant par la dématérialisation des supports (films, musique, livres, etc.). Le numérique est par conséquent de plus en plus présent dans notre vie, aussi bien dans le domaine privé que dans le domaine professionnel.

« Les échanges d’informations se numérisent ». Dans le domaine de la construction, des outils de Conception Assistée Par Ordinateur (CAO)

permettent aux architectes, depuis plusieurs décennies (Années 1970-1980) de travailler sur des plans

dématérialisés 2D au lieu des versions papier. Ces dix dernières années l’utilisation de la modélisation 3D,

a connu un fort développement grâce aux avantages qu’elle offre en termes de présentation et de

visualisation du rendu final d’un projet.

Dans le secteur industriel (aéronautique ou automobile), l’utilisation de la modélisation 3D date

déjà de plusieurs décennies. Outre la présentation de l’aspect final d’un produit, les plans 3D sont ici de

véritables outils d’aide à la conception, construction d’éléments, à leur assemblage et à la simulation de

scenario de fonctionnement en mode normal ou dégradé.

Des acteurs du bâtiment ont commencé à s’inspirer des outils de modélisation 3D utilisés dans le

domaine industriel pour les adapter à leur secteur. Ces outils sont capables d’optimiser la qualité et la

durabilité des constructions par la mise en corrélation des données relatives aux matériaux, à leur mode

d’assemblage et à leur comportement prévisible en fonctionnement. L’objectif initial était de limiter la

consommation d’énergie, en raison des impacts qu’elle génère sur l’environnement (réchauffement

climatique), répondant ainsi à l’une des grandes préoccupations de notre société. En effet de multiples

études réalisées dans différents pays se rejoignent sur le fait que le secteur du bâtiment contribue de

manière importante à cette consommation énergétique.

En France, le patrimoine immobilier est responsable d’environ 40% de la consommation d’énergie

et de 25% des émissions de gaz à effet de serre (Source : Cahier pratique Le Moniteur Mars 2014). Des

normes de constructions durables (RT 2005 ; RT 2012 et prochainement RT 2016 ; Grenelle 1 et 2) et de

performance énergétique ont donc été créées. Les nouvelles constructions se veulent donc plus

écologiques et moins énergivores. Ces normes restent orientées sur la qualité globale d’un ouvrage

construit sans remettre en cause les divers processus en amont de la construction. Le même constat

pourrait être établi sur le plan économique.

Face à une telle évolution, et à des types de matériaux et des techniques de constructions de plus

en plus complexes, la maquette numérique et le BIM (Building Information Modeling) ont fait leur

apparition pour la première fois aux Etats-Unis à partir de 2002. Leur objectif est de permettre aux

différents acteurs de travailler sur une base commune, d’échanger les informations simplement et de

prévoir des coûts, des quantitatifs, des impacts de modifications de paramètres, etc. Ainsi, nous pouvons

définir ces outils de la manière suivante : « le BIM est une méthode de travail basée sur la collaboration

autour d’une maquette numérique. La maquette numérique est une maquette 3D comportant des

renseignements sur la nature des objets utilisés. Par exemple, un mur n’est plus simplement l’extrusion

d’un ensemble de lignes en deux dimensions mais un objet, fait de couches de différents matériaux avec

des propriétés structurelles, thermiques, acoustiques,… ». Cette définition, tirée du rapport de décembre

2014 de la mission numérique du bâtiment, nous présente de manière simple et concrète le BIM et la

maquette numérique.

Dans le sillage des Etats-Unis, où les premiers retours d’expériences sur ces outils mettent en

évidence les gains réalisés, plusieurs autres pays les ont adoptés. Ainsi en Finlande, le travail sur BIM est

obligatoire depuis 2007 pour tout projet concernant le patrimoine de l’État. La même démarche a été

lancée en Norvège en 2010. L’union européenne, dans ce contexte, a diffusé en janvier 2014 une directive

liée à la passation des marchés publics. Ce texte recommande l’utilisation des outils numériques, le BIM

notamment, dans le cadre des contrats publics. Les états membres ont jusqu’à fin 2016 pour traduire

cette directive en droit national. En France, face à une perte d’activité dans le secteur de la construction,

la Ministre de l’égalité des territoires, du Logement et de la Ruralité, Sylvia Pinel, a défini en mai 2014 un

plan de relance du logement visant à construire plus de logements, de meilleure qualité

environnementale et à moindre coût. Elle a ainsi confié la rédaction d’une feuille de route opérationnelle

sur le numérique appliqué au bâtiment à M. DELCAMBRE, nommé à la tête de la « Mission Numérique du

Bâtiment ». Ce travail devra aboutir à la généralisation du recours aux outils numériques par l’ensemble

des acteurs du bâtiment à l’horizon 2017.

Le BIM, à l’heure actuelle, est utilisé par quelques grands groupes de construction (Vinci,

Bouygues, etc.), des bureaux d’études, des cabinets d’architectes et des gestionnaires d’importants

patrimoines immobiliers. Tous s’accordent sur le fait que c’est un outil qui permet d’améliorer la précision

des dossiers et d’anticiper les problèmes à résoudre tout au long de la vie de l’ouvrage. Ainsi, au-delà de

la phase de construction, le BIM se révèle être un outil d’aide à l’exploitation et d’accompagnement à la

gestion d’un patrimoine immobilier tout au long de sa vie. Diverses applications, utilisant la maquette

numérique comme support se développent. Aujourd’hui, surtout orientées vers la performance

énergétique, on peut imaginer que demain elles puissent nous servir à modéliser d’autres aspects et

d’autres paramètres de nos bâtiments en relation avec l’activité réalisée à l’intérieur. C’est donc par

définition un outil capable de faire interagir des éléments de construction ou d’aménagement

paramétrables, en opposition avec les outils de CAO 2D ou 3D. Ces derniers sont utilisés principalement à

des fins visuelles et incapables de simuler des interactions entre les éléments.

Le déploiement du BIM se pose donc comme un enjeu important dans les années à venir dans le

secteur du bâtiment. Les problématiques actuelles sont :

Le BIM peut-il faire évoluer le monde de la sécurité ?

La sécurité a-t-elle sa place dans le BIM ?

La société dans laquelle nous vivons actuellement est une société qui éprouve de plus en plus le

besoin d’anticiper et de prévoir, en particulier dans le domaine de la gestion des risques, de quelques

natures qu’ils soient. Nous pouvons illustrer ce propos par les deux premiers des neufs principes de

prévention (Article L.4121-2 du Code du Travail) qui sont « Eviter les risques » et « Evaluer les risques qui

ne peuvent être évités ». Visiter un bâtiment avant qu’il ne sorte de terre ou y simuler un incendie pour

en observer les conséquences pourraient être des actions rendues possibles grâce à l’utilisation du BIM et

qui répondraient totalement à d’éventuels besoins des acteurs de la gestion des risques.

Le travail de recherches bibliographiques réalisé en première phase de ce projet nous a permis de mettre en évidence quelques débuts de réponses. Dans le cadre de la mission numérique du bâtiment, M. DELCAMBRE, a sollicité les volontaires concernés par le BIM, pour que ces derniers fassent part de leurs attentes et de leurs propositions en vue de son déploiement. A partir de ces contributions les attentes de la part des acteurs concernés par le BIM peuvent être rassemblées de la manière suivante :

- Maîtres d’œuvres et entreprises : Dès la conception du projet, vérification du respect des règles constructives (incendie,…) ; Facilitation de la communication entre les différents acteurs de la construction et contrôle

plus aisé du respect des règles ; Limitation des erreurs avec l’utilisation d’une base de données commune aux intervenants

(limitant les risques par la suite) ; Permettre la préfabrication d’éléments de la construction en usine, et éviter ainsi certains

risques sur le chantier (utilisation de machines-outils, etc.).

- Maîtres d’ouvrages (hors propriétaire ou exploitant) : Suivi en temps réel des avancées de la maitrise d’œuvre en phase de conception et de

construction permettant une analyse a priori des risques ; Outil d’aide à la gestion d’un patrimoine dans tous ses aspects (suivi des vérifications,

centralisation des rapports de diagnostics obligatoires, etc.) ; Transfert d’un outil de suivi complet, à jour et simple aux propriétaires ; Meilleure connaissance du patrimoine entrainant une meilleure connaissance des risques.

- Propriétaires et exploitants :

Impliquer l’exploitant dès la phase de conception (lui permettant par exemple de visualiser des locaux et d’évaluer certains risques propres à l’exploitation) ;

Améliorer les opérations courantes de maintenance (meilleure programmation, anticipation de la sécurité, etc.) ;

Interfacer le BIM avec d’autres applicatifs (GMAO, UAE, GTC, simulation, etc.) ; Faciliter l’accès aux fiches techniques (et aux FDS) ; Améliorer la prise en compte de la sécurité durant les interventions techniques (DIOU) ; Interface ergonomique facile à utiliser et visuelle ; Etablissement d’un carnet de santé du bâtiment.

- Assureurs : Meilleure maitrise des risques bâtimentaires grâce à une meilleure connaissance et un

meilleur suivi.

- Editeurs de logiciels : Connaître les attentes des utilisateurs afin de développer des applicatifs spécifiques

intégrés avec le BIM comme des outils de simulations diverses. Ces différentes attentes peuvent être regroupées dans 4 sous-domaines de la sécurité qui sont :

- La prévention des risques professionnels ; - La sécurité incendie ; - La sûreté ; - Le suivi de la santé d’un patrimoine bâti.

Cependant les diverses publications montrent aussi que ces attentes se heurtent à un certain nombre de limites qui s’opposent pour le moment au déploiement du BIM, en particulier :

- Le manque de confiance en le numérique: donner de la confiance dans l’utilisation du BIM ; - L’investissement nécessaire tant financier qu’humain : Se doter du matériel et des logiciels et

posséder les compétences pour les utiliser ; - L’aspect technique : développer des solutions informatiques, accessibles à toutes les tailles

d’entreprises ; - L’aspect juridique : assurer la validité des données inscrites pour les acteurs et la traçabilité des

modifications apportées.

L’ensemble de ces données nous permettent maintenant de nous poser des questions plus précises

et ainsi d’orienter notre travail :

Le BIM peut-il répondre aux différentes attentes des acteurs en matière de sécurité et comment ?

Techniquement, est-ce possible ?

Est-ce que le BIM peut permettre d’améliorer l’état actuel des méthodes de travail concernant la

sécurité ?

La finalité de ce projet sera donc d’apporter des éléments de réponses à ces questionnements d’une part, par la réalisation d’un document à destination des utilisateurs de BIM afin de leur exposer tout ce qu’il pourrait permettre de faire dans le domaine de la sécurité et d’autre part par la mise à disposition d’un document à destination des développeurs proposant la création d’applicatifs spécialisés ou l’interfaçage entre BIM et applicatifs existants. Notre projet portera donc sur la recherche et la définition de l’ensemble des risques propres à chaque sous-domaine de la sécurité cité ci-dessus et ce pour chacune des phases de vie d’un bâtiment. L’objectif ici est de déterminer si le BIM pourrait nous aider à traiter ces risques et comment il pourrait le faire. Ensuite, dans le but de promouvoir la sécurité dans le BIM, nous allons multiplier les prises de contact avec différents acteurs. L’objectif est de créer un réseau afin de faire émerger d’autres attentes, des demandes éventuelles et d’envisager la création de groupes de travail à plus grande échelle, ce qui donnera de l’importance aux idées soulevées et une meilleure prise en compte par les développeurs d’outils informatiques. Enfin le dernier axe de travail portera sur le recensement de divers outils ou démarches déjà utilisés ou engagés. L’objectif ici est de s’inspirer de leur mode de fonctionnement afin de le transposer sur de nouveaux outils de gestion des risques dans le BIM.

1) Etude des utilités visées au regard des attentes

Le tableau ci-après est le point central de notre projet. Son objectif est, à partir des risques identifiés ou des problématiques en lien avec la sécurité, de proposer des solutions et d’envisager comment elles pourraient être intégrées au BIM. Ces exigences ont été mises en avant à la suite de nos recherches bibliographiques et se sont précisées lors des discussions avec nos contacts. La 1ère colonne « Risques / Problématiques » reprend le constat que nous avons fait à la fin de nos recherches bibliographiques. La 2ème colonne « Utilité(s) visée(e) » caractérise nos exigences par rapport à ce que le BIM pourrait permettre en termes de sécurité. Cette dernière est en lien direct avec la cinquième colonne « Comment nous souhaitons faire » qui caractérise quant à elle les méthodes et moyens à mettre à place. En ce qui concerne les colonnes 3ème et 4ème, cela fait part de l’existant et donc ce sur quoi nous pourrons étudier le rapprochement possible avec le BIM. Ces dernières colonnes ne sont pas entièrement complétées puisque ce sera notre travail pour la 3ème et dernière partie de notre projet. Ce tableau est divisé en quatre sous-domaines selon notre constat des attentes (A- Prévention des risques professionnels ; B- Sécurité incendie ; C- Sûreté et D- Suivi

de la santé d’un patrimoine bâti). Au sein de ces sous-domaines, les phases de vie d’un bâtiment sont distinguées.

Ce tableau peut se présenter comme un cahier des charges préliminaire à celui que l’on souhaite réaliser au terme de notre projet.

Risques / Problématiques

Utilité(s) visée(s) Le réalisable QUI le fait

déjà Comment nous souhaitons faire

A - Prévention des risques professionnels

Phase conception

Analyse préliminaire des risques

Aide en amont à l'évaluation des risques professionnels et des risques que présente l'ouvrage

Calcul des surfaces, des hauteurs, etc. Activ3D Comparaison du projet avec des règles de sécurité enregistrées dans la base de données.

Zones à risques (Atex, bruit, espace confiné,

chambre froide)

Identification et mise en évidence des zones à réglementation spécifique Indication des seuils de sécurité / réglementaire

Comparaison du projet avec la base de données

Risques lors des interventions

ultérieures sur l'ouvrage

Aide à la création DIUO Conception Caractérisation des postes d'intervention ultérieure, de maintenance Mise en évidence des risques avec et proposition de solution de sécurité

Proposition de solutions de sécurité pour les risques détectés (exemple : risque de chute de hauteur en trémies = proposition de garde-corps)

En prototype, Cf. exemple

dossier Biblio


Disposition des postes de travail

Aide à l'optimisation de la localisation du mobilier

L'ergonomie étant difficilement prévisible, cela peut être sur des éléments simples, par exemple en fonction des fenêtres pour la luminosité

Phase construction

Chute de hauteur Mise en évidence des postes présentant un risque de chute de hauteur Proposition de solution

Proposition de solutions de sécurité pour les risques détectés (exemple : risque de chute de hauteur en trémies = proposition de garde-corps)

En prototype, Cf. exemple

dossier Biblio


Co-activité (travaux simultanés, successifs

et superposés)

Création d'un planning limitant les situations co-activité Mise en évidence des points de contrôle entre chaque phase

Interface avec logiciel de planification (Gantt, PERT, etc.)

Comparaison du projet avec la base de données et avertissement des phases présentant a priori différentes "tâches non associables"

Mauvaise organisation du chantier (circuit de

manutention)

Prévision des zones de circulation et de stockage Proposition de la disposition optimale du chantier, favorisant les espaces sécurisés et limitant les zones de croisement Indication sur plan de ces zones

Comparaison du projet avec des règles de sécurité et de chantier enregistrées dans la base de données

Evolution des règles de sécurité en fonction

des étapes du chantier

Identification et avertissement des dates clé (points de contrôle) et des moments de changement de règles (exemple : passage aux protections collectives devenue possible donc les comportements changent)

Mise en place d'une application "suivi des étapes" tel que cela est réalisable avec Microsoft Access

Phase d'exploitation

Risques professionnels

Aide à la réalisation du Document Unique Définition des Unités de Travail et aide à l'évaluation des risques professionnels Analyse des accidents (statistiques, rendu sous forme de CR avec mémoire des faits)

Détermination de la Fréquence et de la Gravité Assistée par le BIM selon sa base de données

Situation d'urgence Simulation de procédure d'urgence Même méthode que pour l'ISI (Ingénierie de la Sécurité Incendie), soit ISU (Ingénierie de la sécurité de l'Urgence)

Zone à risque (Atex, bruit, espace confiné,

chambre froide)

Disposition et suivi des capteurs en temps réel (espace confiné) Contrôler les seuils de sécurité

Connections de détecteurs

Intervention Entreprise Extérieure

Aide à la réalisation des Plans de Prévention Comparaison de travaux prévus (que l'on renseigne) avec l'environnement

Modalités d'accès aux documents de sécurité

Faciliter l'accès aux documents de sécurité Mémoire et accès direct à partir des objets

Phase d'évolution

Évolution des postes de travail, UT

Mise à jour des postes de travail et UT dans le DU

Phase de démolition

Gestion des risques particuliers (amiante,

plomb) Assurer le suivi et nouveau diagnostic

Analyse du diagnostic initiale Enregistrements complémentaires (travaux, changement d'exploitation, etc.)

Risques santé, sécurité dus aux déchets

Analyse des caractéristiques des déchets Proposition de traitement / indication des filières de traitement à envisager

Comparaison des caractéristiques des déchets aux éléments enregistrés dans la base de données

B - Sécurité incendie

Phase conception

Charge calorifique Calcul des potentiels calorifique Somme des PC du revêtement intérieur et du mobilier de chacune des pièces

Calcul informatique en fonction des descriptions de la base de données

Effectif admissible Détermination de l'effectif admissible Calcul automatique en fonction du type et du RS (exemple par m² ou par lit, etc.)

Comparaison avec des règles de sécurité incendie (Règlement de Sécurité, Loi, Recommandation, etc.)

Conformité de l'évacuation

Calcul des dégagements et unité de passage Calcul du nombre et des largeurs des dégagements en fonction du public Avertissement des issues non-conforme


Respect des règles de construction

Aide au respect des règles constructives Vérification des forces, de la stabilité, des degrés de résistance au feu, etc.

Depuis le modèle BIM, les objets peuvent être implantés directement sur site. En scannant les ouvrages exécutés ou en cours d’exécution. Le BIM permet également de superposer le nuage de points au modèle BIM et d’identifier les erreurs et écarts dans la construction par rapport au modèle BIM de conception.

Cahier Pratique du Moniteur

Visite de la commission de

sécurité

Possibilité d'effectuer une visite préalable virtuelle

En modélisation 3D, se déplacer dans le bâtiment pour relever les écarts, en ayant accès à toutes les données caractérisant les objets

Incendie et évacuation

Simulation de l'incendie avec rendu visuel pour savoir le comportement au feu du bâtiment Simulation de l'évacuation avec des personnages à caractéristiques différentes (PMR ou non)

Ingénierie de la Sécurité Incendie ISI Le Mans ISI interfacé au BIM

Dimensionnement des moyens de secours

Calcul en nombre des Moyens de Secours Proposition des emplacements judicieux


Phase construction

Travaux par points chauds

Aide à l'établissement du Permis de Feu Avertissement des situations présentant un risque aggravé (travaux par points chaud à proximité direct de combustible F+) Alarme pour réalisation des rondes

Comparaison avec des règles de sécurité incendie pré-enregistrées


Travaux par points chauds

Aide à l'établissement du Permis de Feu Avertissement des situations présentant un risque aggravé (travaux par points chaud à proximité direct de combustible F+) Alarme pour réalisation des rondes

Comparaison avec des règles de sécurité incendie pré-enregistrées

Gestions des vérifications

réglementaires

Alarme signalant les VR à effectuer Suivi des VR

Mise en place d'une application "calendaire" tel que cela est réalisable avec Microsoft Access

Gestion du SSI (si existant)

Couplage du BIM avec le SSI, grâce à l’utilisation de la maquette numérique comme support à l’unité d’aide à l’exploitation

Adaptation des moyens de secours

Vérification de l'adéquation des Moyens de Secours Nouvelle(s) proposition(s) si nécessaire


Phase d'évolution

Incohérence(s) projet et l'existant

Prise en compte de l'existant dans la conception de l'évolution

Le BIM permet de superposer le nuage de points d'un objet au modèle BIM et d’identifier les erreurs et écarts dans la construction par rapport au modèle BIM de conception. Exporter des caractéristiques mécaniques nécessaires des éléments porteurs du bâtiment vers son logiciel de calcul. Pour procéder à différentes simulations afin d’étudier le comportement mécanique de la structure porteuse et de déterminer son dimensionnement. Celui-ci peut être par la suite réinjecté automatiquement dans le modèle.

Autodesk

Adaptation des moyens de secours

Vérification de l'adéquation des Moyens de Secours Nouvelle(s) proposition(s) si nécessaire



C - Sûreté

Phase conception

Nécessité de protections mécanique

Aide à la mise en place des protections mécanique Mise en évidence des points judicieux

.

Comparaison du projet (activité, locaux, biens, accès, etc.) avec la base de données

Disposition des capteurs de présence,

vidéo surveillance Mise en évidence des points judicieux

Comparaison du projet (activité, locaux, biens, accès, etc.) avec la base de données

Phase construction

Matériaux de valeur à attention particulière

Mise en évidence des points judicieux pour emplacement des matériaux de valeur


Gestion des systèmes de sûreté

Couplage des systèmes de sûreté au BIM (vidéo surveillance, capteur volumétrique, etc.)

Phase d'évolution

Recalibrage des systèmes de protection

Aide à l’adaptation des systèmes de protection en fonction de l’évolution des bâtiments

Application "calendaire" Comparaison des descriptions d'un équipement avec la base de données


D - Suivi de la santé d’un patrimoine bâti

Phase conception

Vie du bâtiment Mise à disposition du carnet de santé du bâtiment Mémoire des informations avec accès direct par un glossaire

Gestion des incompatibilités des

réseaux

Aide à la gestion des réseaux (courant fort, faible, gaz, etc.)

Phase construction

Néant


Modification réglementations

Veille réglementaire automatique (distribué à tous les BIM)

Par mise à jour

Vieillissement du matériel

Avertissement des éléments défaillants, en fin de vie, obsolètes, etc. Proposition(s) d'amélioration

Registre unique de sécurité

Support électronique du registre unique de sécurité Introduire la signature numérique

Informations collectées et enregistrées au fur et à mesure

Gestions des vérifications

réglementaires

Alarme signalant les VR à effectuer Suivi des VR

Mise en place d'une application "calendaire" tel que cela est réalisable avec Microsoft Access


plomb)

Mémoire des caractéristiques des matériaux Possibilité de Compte Rendu diagnostic

Enregistrement initial dans la base de données et enregistrement complémentaire si besoin (travaux, changement d'exploitation, etc.)

Phase d'évolution


plomb) Assurer le suivi et nouveau diagnostic

Analyse du diagnostic initiale Enregistrement complémentaire (travaux, changement d'exploitation, etc.)


Risques santé, sécurité dus aux déchets

Analyse des caractéristiques des déchets Proposition de traitement / indication des filières de traitement à envisager

Comparaison des caractéristiques des déchets aux éléments enregistrés dans la base de données

2) Prise de contact et constitution d’un réseau

Dans le cadre de cette 2ème partie du projet, l’objectif est de constituer un réseau de professionnels

dans le but de promouvoir l’aspect sécurité dans le BIM, et ainsi de bénéficier de leurs avis et retours

d’expériences. Ces échanges ont permis et permettrons de compléter et de finaliser le tableau présenté

en première partie.

Les professionnels ciblés sont ceux, qui :

- ont utilisé le BIM ;

- utilisent le BIM actuellement ;

- travaillent avec des logiciels de modélisation ou de simulation qui pourraient être interfacés avec

la maquette numérique.

Nous avions obtenu des contacts lors de la première partie de ce projet, notamment, lors du salon

« Hopitech », avec la société Autodesk (société d’édition de logiciels de création et de contenu

numérique). Lors de cette rencontre les échanges ont porté sur les évolutions possibles du BIM ainsi que

sur ses limites. De plus, une démonstration du BIM a été présentée lors de ce salon, sur le projet de

l’hôpital de ROUEN.

Nous avons été orientés vers le contact de l’hôpital de Rouen. En effet, il y a un partenariat avec Autodesk

et l’hôpital, qui utilise le BIM pour son exploitation.

a) BIM France :

Nous nous sommes également tournés vers l’association BIM France. Cette association a pour

finalité d’encourager l’usage du BIM. Elle vise à favoriser le développement de la démarche BIM,

notamment en participant à la mise en place de la charte d’utilisation du BIM dans les marchés publics.

M. François AMARA (délégué général de BIM France) s’est montré très intéressé par notre sujet.

Notre thématique concernant l’intégration de la sécurité dans le BIM est une de leur préoccupation.

Dans un but d’échange, sur notre sujet, il nous a été proposé de créer un groupe de travail, tel qu’un

« groupe maquette numérique et gestion des risques ». Ceci se réaliserait sur la plateforme du site BIM

France avec des professionnels du milieu.

De plus, M. AMARA nous a conseillé de contacter M. Luc ARDELLIER, membre de la société OREKA,

spécialisée dans la déconstruction d’ouvrages industriels et nucléaires.

Il nous a également informés sur le fait que certains assureurs en BTP seraient très intéressés par

nos travaux du fait que la question sur la sécurité est encore trop peu souvent soulevée.

Un second entretien téléphonique ou une rencontre sera organisée lorsque nous aurons dialogué avec

différents professionnels et avancé sur le sujet face à ce qui est réalisable ou non afin de partager nos

idées et ainsi, de les faire évoluer au mieux.

b) ISI Le Mans :

Nous avons en parallèle, pris contact avec l’Institut Supérieur des Matériaux et Mécaniques Avancés

(ISMANS) du Mans qui est une école d’ingénieur possédant un Mastère Spécialisé en Ingénierie de

Sécurité Incendie (ISI). Cette formation, post-ingénieur, permet de former des spécialistes de l’ISI. Cette

technique, dont on parle peu en France est en revanche bien développée dans les pays anglo-saxons et

scandinaves. Elle consiste à modéliser et simuler selon différentes échelles et sur différents sites des

scénarii d’incendie pour en comprendre le comportement et le déroulement. Les différents calculs et

modélisations réalisés permettent d’anticiper les réactions en chaine engendrées par l’incendie, afin

d’éviter les atteintes aux personnes et aux biens.

Projet GRESPII – 2014-2015 La sécurité intégrée au BIM 14

Nous avons souhaité cerner leur travaux et envisager la possibilité d’interfacer les logiciels de simulation

(exemple : FDS) avec le BIM. Ces notions seraient très intéressantes et utiles pour l’intégration de la

sécurité au BIM.

M. CRAVEUR, professeur au sein de l’ISMANS nous a reçus. Cette rencontre nous a permis de découvrir

leurs travaux, leurs domaines de compétences. Néanmoins, le BIM est inconnu de M. CRAVEUR. Il est

intéressé et souhaite être informé de nos avancés dans le domaine.

c) Divers :

Nous avons créé un groupe sur LinkedIn afin de lancer une discussion sur notre thématique pour

recueillir des informations, d’éventuels témoignages, etc. Malheureusement, à l’heure actuelle nous

n’avons aucun retour.

Par ailleurs, Le Moniteur a publié un article « le BIM d’Or » concernant le projet du centre aquatique

de Saint-Nazaire, complètement conçu avec un BIM. Nous avions relevé leur contact afin de pouvoir les

joindre, cependant nous n’avons pas eu de retour jusqu’à présent.

Enfin, différents mails ont été envoyés au Pôle Alsace Energie ou encore à l’université de Strasbourg

car il utilise le BIM pour l’exploitation de leur patrimoine, malgré des relances aucun aboutissement n’a

eu lieu pour le moment.

d) Synthèse :

Cette phase de prise de contact a été lancée directement à la suite de la phase de recherches

bibliographiques. Nous souhaitions particulièrement rencontrer des gestionnaires de patrimoines

immobiliers utilisant le BIM afin d’échanger sur les capacités offertes par cet outil et ses limites. Cela,

dans un but de recueillir des avis sur la faisabilité de nos hypothèses émises dans le tableau en 1ère partie

et ainsi de concrétiser certaines de nos idées. Or le peu de réponses en retour à nos sollicitations ne nous

a pas permis d’ouvrir les axes de travail qu’on aurait souhaité.

Nous constatons qu’à l’heure actuelle, les utilisateurs ne savent pas trop quoi attendre du BIM en termes

de sécurité. Une des premières explications qui peut être avancée est que les personnes qui utilisent le

BIM ne se sentent pas concernées par la gestion des risques (ils appliquent seulement les politiques de

prévention mises en place). Il paraît donc important pour la suite de nos prises de contact, de présenter le

BIM et ses fonctionnalités à des gestionnaires des risques ou des bureaux d’études spécialisés, en

s’appuyant sur le tableau réalisé en 1ère partie.

!!Projet'GRESPII'–'201422015! La!sécurité!intégrée!au!BIM!! ! 19!

3) La(modélisation(de(la(performance(énergétique(dans(le(BIM(face(à(l’Ingénierie(de(la(Sécurité(Incendie(dans(le(logiciel(FDS(

!Dans!notre!projet!nous!avons,!entre!autre,!l’objectif!de!nous!inspirer!d’applications!ou!de!démarches!

existantes! en! lien! ou! non! avec! la! sécurité! dans! le! but! de! proposer! d’éventuelles! solutions! aux!problématiques!soulevées!dans!le!tableau!en!1ère!partie.!Suite!à!notre!visite!à!l’ISMANS,!nous!avons!choisi!de! travailler! sur!un! lien!éventuel!entre! le!BIM!et! l’Ingénierie!de! la!Sécurité! Incendie.!Dans!cette!partie,!nous! allons! comparer! le! fonctionnement! de! l’ISI! avec! celui! de! la! modélisation! de! la! performance!énergétique.!!

Il!est!important!de!préciser!que!notre!objectif!n’est!pas!de!remplacer!le!travail!des!spécialistes!de!l’ISI!par!de!simples!simulations!mais!d’apporter!une!aide!et!un!réalisme!supplémentaire!à!ces!personnes.!!!

a) Logiciel&de&calcul&et&de&modélisation&de&la&performance&énergétique&:&Afin!d’apporter!des!éléments!de!comparaison!avec!le!logiciel!FDS!et!les!éventuels!liens!à!développer!

avec!la!maquette!numérique,!nous!prenons!l’exemple!dans!cette!partie!d’un!logiciel!de!calcul!thermique!et!climatique!appliqué!à!la!performance!énergétique!des!bâtiments.!Le!logiciel!en!question!est!ClimaWin,!édité!par! la!société!BBSGSlama.!L’objectif!principal!de!ce! logiciel!est!d’aider! les! ingénieurs! thermiciens!à!réaliser! des! études! d’efficacité! énergétique! sur! tout! type! de! bâtiment,! du! plus! simple! (maison!d’habitation)!au!plus!complexe!(immeuble!récent).!Ce!logiciel!intègre!une!base!de!données!réglementaire!et!normative!qui!permet!selon! le!type!d’étude!souhaité!de!baser! les!calculs!sur! la!RT!2012!ou!sur! la!RT!2005! par! exemple! sans! avoir! à! renseigner! à! nouveau! les! données! du! bâtiment! pour! passer! d’un! type!d’étude!à!un!autre.!Ainsi,! il!est!possible!de! faire!passer! très! facilement!un!projet!de! la!RT!2005!à! la!RT!2012,!de!confronter!les!résultats!obtenus!ou!encore!de!comparer!une!installation!en!plancher!chauffant!avec!une!solution!bitube,!etc.!!!Les!premières!versions!du!logiciel!nécessitaient!de!saisir! la! totalité! des! données! nécessaires! aux!calculs!et!de!dessiner!sur!une!interface!graphique!le! bâtiment! ou! d’importer! des! plans! dans! un!format! compatible! (souvent! DWG).! Ce! qui!représentait! un! travail! fastidieux.! Les! dernières!versions! développées! utilisent! les! IFC! et!permettent! donc! de! communiquer! directement!avec! une! maquette! numérique! réalisée! dans! un!autre!logiciel.!Cette!fonctionnalité!permet!donc!de!réduire! considérablement! le! travail! de! saisie!puisqu’une! certaine! quantité! d’informations! aura!déjà!été!rentrée!dans!le!cadre!de!la!conception!de!la!maquette!numérique.!!Illustration!des! propos! sur!l’exemple! en! prenant! l’exemple!d’une!fenêtre!:!!!Solution( 1!:! pas! de! maquette!numérique,! pas! de! catalogue,!donc!saisie!manuelle!de!toutes!les!données! relatives! à! la! fenêtre! et!son! environnement,! dans! un!formulaire.!((

Figure'1':'Logiciel'climaWin'!

Figure'2':'Logiciel'climaWin'!


Solution 2 : pas de maquette

numérique mais existence d’un

catalogue fournisseur qui permet

directement d’aller récupérer les

données relatives à la fenêtre et

de les incorporer à ClimaWin.

Solution 3 : existence d’une maquette numérique avec laquelle ClimatWin va pouvoir communiquer et y

« piocher » tous les éléments dont il a besoin pour réaliser son calcul. Dans ce cas-là, les résultats du

calcul seront modélisés directement sur la maquette numérique.

Intégration de la fenêtre dans la maquette dès sa conception, soit à partir d’un catalogue

fournisseur soit manuellement

Cf Annexe 1 : Etapes de l’étude d’un

projet sous ClimaWin


b) Logiciel de simulation d’incendie, FDS :

Un logiciel de simulation dynamique des incendies qui réalise des simulations dynamiques de

l’évolution des incendies dans les bâtiments doit être équipé de deux outils externes :

Moteur de calcul ;

Visualiseur 3D.

La simulation dynamique des incendies permet de placer la source de feu de l’incendie en n’importe quel

point du bâtiment pour valider le comportement de la fumée de l’incendie et vérifier la faisabilité de

l’évacuation. Il est possible de l’utiliser à partir de plans d’immeubles déjà construits, ce qui permet de

vérifier si la conception du bâtiment, bien que respectant la norme en vigueur, peut être améliorée. Parmi

les nombreux facteurs qui influent sur la sécurité des bâtiments en cas d’incendie, se trouvent

notamment la concentration et la température de la fumée, étant donné que des niveaux élevés peuvent

empêcher l’évacuation correcte et mettre en danger l’intégrité des occupants, ou encore favoriser

l’effondrement structural du bâtiment. La largeur des couloirs, la qualité des matériaux ou l’installation de

protection contre les incendies sont quelques-uns des paramètres que prend en compte ce type de

software.

Les données nécessaires à la simulation sont : définition des hypothèses d’incendie, sélection des locaux

du bâtiment à inclure dans la simulation, définition des charges de feu et sélection de l’élément

déclencheur de l’incendie. De plus, pour calculer la simulation dynamique du bâtiment, il est nécessaire

d’introduire des éléments constructifs du bâtiment, la définition des locaux de celui-ci et, si elle est

nécessaire, l’introduction des éléments de l’installation de protection contre les incendies tels que les

sprinklers automatiques ou les détecteurs de fumée ou de température, qui sont traités comme tels dans

le modèle FDS. Si les voies d’évacuation sont également définies, le programme met sous monitorage

l’évolution des fumées le long des parcours d’évacuation, ce qui fournit des informations importantes sur

l’évolution de la température et des fumées aux endroits traversés par ces parcours.

Introduction des charges de feu : les objets et matériaux combustible doivent avoir des données telles

que les enthalpies de combustion et la vaporisation, les réactions de pyrolyses, les taux de libération de

chaleur ou de perte massique, etc.

Pour définir les hypothèses d’incendie il faut pouvoir sélectionner, contrôler certain paramètre comme :

l’élément déclencheur de l’incendie, l’état d’ouverture des baies (flux d’air). Il faut relier les moyens de

détection, désenfumage et extinction automatique a une « logique » qui permet de simuler leurs

influence ou non (ex : panne) sur l’incendie.

Cependant ce type de logiciel requiert beaucoup de temps de calcul de la part de l’ordinateur. De plus les

informations délivrées par la simulation sont complexes à interpréter et requiert une certaine expérience

de la part de l’utilisateur.

c) Synthèse :

La comparaison réalisée dans cette partie, entre un logiciel de mesure de performance énergétique et

un logiciel d’ingénierie de sécurité incendie, montre que le BIM peut amener une plus-value à des

domaines spécifiques et de haute technicité. Cette plus-value est d’une part, la base de données qui joue

un rôle important pour l’ensemble des informations qu’elle peut emmagasiner sur un objet et d’autre

part, la maquette 3D qui permet d’afficher des résultats réalistes. Néanmoins, il est important de

conserver les moteurs de calculs des logiciels existants. En effet, la structure informatique, qui modélise

les réactions physiques d’un incendie ou des flux thermiques, est déjà réalisée. Cependant, une étude

sera de qualité que si elle est menée dès le départ par un spécialiste qui saura en interpréter les résultats

et en tirer les bonnes conclusions. En résumé, le BIM peut servir de support à ces études, mais en aucun

cas il ne les réalisera de manière autonome.


Conclusion

Les engagements pris par Me Pinel, en mai 2014, relatifs au plan de relance du logement,

confirment l’entrée du secteur du bâtiment dans l’ère numérique dans un futur relativement proche.

Cette mutation, dont le BIM et sa maquette numérique sont les éléments centraux, bouleversera les

méthodes de travail actuelles. Il s’agit donc d’un enjeu important pour lequel l’adhésion des acteurs est

un point de passage incontournable. Cette adhésion peut être favorisée en élargissant l’éventail des

fonctionnalités et des avantages offerts par ces outils.

Le premier constat qui peut être réalisé est que seules les personnes qui connaissent ce qu’est le

BIM peuvent éprouver des attentes relatives à cet outil. Ceci explique en partie qu’aujourd’hui la sécurité

n’est pas intégrée au BIM car peu des gestionnaires de risques l’utilisent ou savent à quoi il correspond.

Les difficultés éprouvées lors des prises de contact, ont été l’absence de réponse de la part de

certains professionnels, nous obligeant à donner des orientations différentes à notre projet.

Néanmoins les contacts que nous avons tissés nous ont orientés vers des idées d’associations d’applicatifs

d’existants avec le BIM. Plus particulièrement celle qui concerne l’ingénierie de la sécurité incendie avec

le BIM.

Dans ce cadre il pourrait notamment être intéressant de se rapprocher du groupe de projet GRESPII

traitant des visites de la commission de sécurité, pour poser la problématique suivante :

Est-ce que le BIM pourrait faciliter la préparation des visites de la commission de sécurité ?

L’idée générale qui peut être résumée à ce stade du projet est que le BIM est un outil encore très

méconnu d’un grand nombre de professionnels du secteur du BTP et de professionnels de la sécurité. Il

sera donc important pour la suite d’être clair dans la définition du BIM et dans la démonstration des

possibilités qu’il peut offrir à la gestion des risques.

Nous allons donc réorienter notre communication vers des acteurs de la sécurité. A partir de

notre tableau listant nos préconisations nous susciterons l’intérêt de différents acteurs. Nous nous

rapprocherons notamment des commissions de sécurité, pour qui le BIM pourrait être un outil précieux

pour l’accompagner dans les évolutions à prévoir. En effet, avec l’évolution des technologies, la visite

virtuelle d’un projet pourra venir compléter et consolider l’étude sur plans des commissions de sécurité.


Annexe 1 : Etapes de l’étude d’un projet sous ClimaWin

1 - Ouverture de la maquette numérique ou importation des plans dans un format compatible ;

2 - Détermination de l’échelle de l’étude : bâtiment – niveau – zone – groupe de locaux – local ;

3 - Complément des données thermiques si nécessaire, exemple pour une paroi :

Type : mur extérieur, cloison,…

Composition : parpaing, brique, pierre,… (Enduit + béton + plaque de plâtre)

Environnement : ombrage, données météo,…

Epaisseur (en m) ;

Masse (en kg/m2) ;

Pourcentage de partie opaque ;

Pourcentage de partie vitrée ;

Couleur ;

Présence de faux-plafonds ;

Type de local de part et d’autres ;

Etc.

4 – Prise en compte de scenario (modèle dynamique) existant dans un catalogue ou programmés

manuellement :

Variation horaire du taux d’occupation ;

Variation horaire de l’activité exercée ;

Variation du taux d’ensoleillement ;

Etc.

5 – Choix de la norme de référence ;

6 – Réalisation des calculs et présentation des résultats ;

7 – Interprétation des résultats par une personne spécialisée.

la sécurité intégrée au bim...master 2 : gestion des risques et de la sécurité des patrimoines...

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