Comment faire des analyses et des calculs de résistance avec le BIM ?

Le temps où les ingénieurs calculaient manuellement comment un élément porteur devait être dimensionné est déjà derrière nous. Les hypothèses, recueils de tables et problèmes d’arithmétique ont d’abord été automatisés à l’aide de modèles filaires : des programmes de calcul en 2D qui, sur base d’un modèle vectoriel, scindent le bâtiment en lignes de force et, à partir de là, exécutent les calculs. 

Avec l’arrivée des modèles 3D en général et du BIM en particulier, les concepteurs ont des outils puissants à leur disposition qui permettent de donner libre cours à leur inventivité. Des structures de plus en plus souvent complexes en découlent. Il est donc logique que les calculs de résistance et de dimensionnement soient devenus plus sophistiqués. Tout est en effet lié et le transfert de forces doit être examiné et optimisé dans le détail. La façon dont cela se passe est double. 

 

De l'architecte à l'ingénieur en passant par le dessinateur

Dans un premier temps, le modèle BIM de l’architecte est converti par le dessinateur stabilité vers un modèle constructif qui contient uniquement les éléments porteurs. L’ingénieur stabilité traduit cela dans un deuxième temps vers un modèle d’analyse ou modèle de calcul. Cette conversion n’est pas toujours facile et nécessite de comprendre le comportement de la construction. Ainsi, un ingénieur pourrait par exemple choisir de calculer un mur avec une grande ouverture comme un modèle avec colonnes et poutres mais aussi comme un modèle de plaques par éléments finis. A l’aide d’outils intelligents, comme par exemple une boîte à outils BIM, les raccords entre les éléments peuvent également être réalisés rapidement et de manière inventive. La complexité, le comportement structurel, les charges qui interviennent déterminent, avec la réglementation sous-jacente, quel programme de calcul sera choisi.

En outre, le processus peut aussi se dérouler dans l’autre sens. On construit tout d’abord le modèle dans le logiciel de calcul. Il est ensuite calculé et à partir de là, on peut l’exporter vers le logiciel de modélisation. Concrètement, on peut penser ici au calcul des armatures du béton, ensuite transmis au logiciel de béton dans lequel on exécute les détails. La façon dont on travaille dépend de nombreux facteurs : l’ingénieur, la construction, le type de structure, etc.

 

Communication en continu

Les charges (charge d’utilisation, charge de neige et de vent, vibrations, …) sont introduites avec des préprocesseurs. Dès que les calculs sont effectués, un feedback sur les adaptations possibles et le dimensionnement des parties portantes est envoyé vers le modèle constructif. L’ingénieur stabilité va alors à son tour informer l’architecte des éléments architectoniques à adapter : le réglage des épaisseurs de plancher, les poutres portantes, les colonnes, les changements en lien avec les dégagements et les ouvertures, etc. Cette communication n’est bien sûr pas ponctuelle mais plutôt continue durant le processus de conception.

Le BIM permet d’améliorer les classiques calculs statiques et dynamiques en lien avec la stabilité et les techniques avec tables et hypothèses. On calcule de manière plus précise, rapide et dynamique grâce à un logiciel spécifique et on peut – en théorie – introduire instantanément tous les résultats dans un modèle 3D. Les calculs de résistance et les analyses dans le BIM requièrent souvent moins de temps qu’en employant la manière classique et permettent aussi une meilleure gestion des risques.

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