Collaboration basée sur des modèles

À Zurich Enge, un nouveau bâtiment de remplacement doit voir le jour sur un terrain existant. Le projet de l’entreprise Auwiesen Immobilien, de Winterthour, est prévu dans le jardin d’un immeuble existant; l’espace disponible est donc plutôt restreint. Le concept architectural ingénieux permet la réalisation de 37 nouveaux logements avec un espace commercial au rez-de-chaussée, un parking souterrain et un espace de détente verdoyant entre les bâtiments. À cause du terrain en pente adjacent, le parking souterrain, le rez-de-chaussée et les tours d’escalier sont construits en béton, le reste du bâtiment étant entièrement réalisé en bois. Nous nous sommes lancés dans le projet Engimattstrasse sur la base d’un avant-projet existant. Le souhait était que Renggli associe ses compétences d’exécution en construction bois et son ingénierie en interne pour élaborer des solutions efficaces afin de répondre aux différentes exigences techniques et architecturales.

En ce qui concerne la forme de collaboration, nous avons d’emblée suggéré une planification basée sur des modèles. L’idée a plus à Auwiesen et il a donc été décidé d’opter pour une collaboration basée sur des modèles entre le constructeur bois et l’architecte. Les architectes disposaient d’un modèle de grande qualité, base idéale pour cette forme de collaboration. Une collaboration basée sur des modèles a également été envisagée avec les planificateurs spécialisés. À titre d’exemple, intégrer la partie CVSE dans le modèle permet de visualiser le tracé des conduites, ce qui peut représenter un atout majeur pour le projet. Cela permet de visualiser rapidement les collisions avec des éléments de construction porteurs ou des composants architecturaux et de les clarifier facilement et à faible coût sur le modèle. Malheureusement, les conditions d’une collaboration basée sur des modèles n’étaient pas réunies chez tous les planificateurs spécialisés. Aussi avons-nous opté pour une variante hybride de collaboration basée sur des modèles: un modèle 3D pour l’architecture et la construction bois et une planification en 2D pour les autres planificateurs spécialisés, y compris pour les tracés des conduites. La difficulté d’une telle variante est que l’interface verticale n’est souvent pas clairement visible et que des colonnes montantes ou des zones verticales peuvent engendrer une collision à l’étage supérieur ou inférieur. Pour le projet Engimattstrasse, cela a constitué un défi de taille en raison de la forme complexe du bâtiment, qui comporte des parois extérieures en retrait et des variations au niveau des plans des logements.

À l’origine, l’avant-projet était conçu comme une construction à ossature selon un système poteaux-poutres avec des transmissions de charges clairement structurées. Par ailleurs, une variante proposait un élément de construction conçu pour intégrer les exigences élevées en matière de protection phonique de l’enveloppe du bâtiment. En vue d’atteindre un degré de préfabrication maximal, nous avons décidé de remplacer le système poteaux-poutres par un système à parois porteuses. Cela a permis de reprendre le concept de base de la statique et de lui conférer un niveau de préfabrication plus élevé. Il importait dès lors de rectifier la conformité des épaisseurs des éléments de construction et des hauteurs de passage avec l’architecture dans le modèle en 3D. À titre d’exemple, deux types de parois avaient été imaginés au niveau de l’enveloppe du bâtiment afin de répondre aux exigences en matière de protection contre le bruit, les parois critiques au niveau acoustique étant dotées d’un parement supplémentaire côté pièce. En collaboration avec le responsable de la protection phonique et les architectes, ces parois extérieures ont pu être uniformisées. Le nouveau type de paroi extérieure répondait à toutes les exigences, même sans parement supplémentaire, permettant ainsi un niveau élevé de préfabrication en usine. Ce choix permet la pose définitive des fenêtres et des gaines électriques en usine. Il en résulte une durée de montage efficace et une enveloppe du bâtiment étanche dès le départ. Au niveau de l’architecture, la suppression des parements a offert plus d’espace à l’intérieur des logements, augmentant la surface locative. La modélisation des autres éléments de construction, tels que les cloisons intérieures, les cloisons de séparation, les plafonds ou le toit plat, a été remaniée selon le même principe.

Afin d’atténuer quelque peu l’absence de la troisième dimension dans la coordination avec les planificateurs spécialisés, nous avons décidé de reproduire les colonnes montantes planifiées en 2D dans un modèle fortement simplifié comprenant des réservations. Nous avons coloré en vert les colonnes montantes fonctionnelles et n’entraînant aucune collision, les autres étant présentées en rouge. Nous n’avons utilisé ce modèle que pour faciliter la communication et la visualisation lors de la réunion entre planificateurs spécialisés et apporter ainsi plus de clarté. Cette méthode est certes pertinente, mais elle entraîne aussi un surcroît de travail inutile. Il serait plus simple que les planificateurs CVCS créent au moins par eux-mêmes les zones verticales sous la forme de simples volumes englobants et puissent les faire correspondre avec leurs plans en 2D. Cela permettrait d’analyser les collisions sans contrainte de temps, de proposer des pistes de solutions via l’Issue Management et de les implémenter directement dans la CAO.

En ce qui concerne la construction bois, nous sommes à présent en mesure de traiter tous les projets sur la base de modèles. Il est vrai que l’élaboration des bases techniques nécessaires et le développement du savoir-faire en matière de BIM dans une entreprise prennent un certain temps au départ, mais cela se traduit au final par une efficacité et une précision accrues dans tous les projets. Chez nous, la procédure est la suivante: sur la base du modèle d’architecture, nous commençons par élaborer un modèle de structure porteuse qui reprend les éléments statiques importants (structure porteuse, parois porteuses/de raidissement et moyens d’assemblage). Toute la documentation en 2D, comme les plans ou les listes de postes, est générée directement à partir de la 3D. Les nouvelles connaissances et informations provenant de la conception de projet et des réunions entre planificateurs spécialisés sont directement intégrées dans le modèle; les documents en 2D ne sont donc plus qu’un simple résultat automatisé. Les adaptations chronophages des plans appartiennent au passé. À l’heure actuelle, le travail s’articule autour du modèle 3D, qui permet d’intégrer correctement tous les aspects en tenant compte des interfaces adjacentes. Lorsque tous les détails importants ont été finalisés et intégrés au modèle d’architecture du projet de construction, nous créons un deuxième modèle: le modèle de coûts.

Pour ce faire, nous nous basons généralement sur une copie du modèle d’architecture actualisé et détaillons les éléments de construction qui y sont dessinés en termes d’emplacement, de géométrie et de contenu informatif. Un contrôle de qualité est ensuite effectué conjointement avec les architectes afin de garantir l’exactitude des informations. Cela nous donne, ainsi qu’au maître d’ouvrage, la certitude que les métrés et les coûts calculés sont conformes au modèle.

Un modèle nous permet de visualiser le résultat final dans la réalité. Autrement dit, tout ce que nous pouvons résoudre dans le modèle n’entraîne ni coûts, ni retards sur le chantier. Le modèle nous procure davantage de clarté, de transparence et de précision, et ce avant le début concret des travaux. Cette méthode apporte de la sérénité dans le processus de construction, offre une vue d’ensemble et une plus grande sécurité en termes de coûts et de délais. La conception des détails est effectuée en 2D et comparée avec la 3D. Cela permet d’éviter les hypothèses erronées et de garantir la sécurité quant à la faisabilité des détails imaginés en 2D. Les avantages sont indéniables:

Travail de coordination fortement réduit avec les architectes

• Il n’est plus nécessaire de faire correspondre les interfaces entre les corps de métier via des plans en 2D. Les interfaces sont visualisées automatiquement en 3D.
• Toutes les informations peuvent être communiquées dans le modèle sous forme d’Issues avec la référence visuelle correspondante et être directement adressées à la personne responsable. Celle-ci peut examiner le problème du client facilement et sans contrainte de temps et même l’importer directement dans la CAO.
• Les hauteurs de passage, les hauteurs de plafonds ou d’autres prescriptions architecturales peuvent être directement ajustées avec le modèle de structure porteuse. Si nécessaire, le catalogue des composants développé par le constructeur bois peut être intégré directement dans ArchiCAD. Les dimensions des pièces et les épaisseurs des éléments de construction représentées dans le modèle d’architecture correspondent ainsi aux prescriptions techniques.

Planification efficace des interfaces pour les ingénieurs civils

• Grâce au modèle de structure porteuse, l’ingénieur civil dispose du positionnement exact des charges à supporter qui proviennent de la construction bois. Les mesures nécessaires pour la construction en béton peuvent ainsi être planifiées de manière simple et cohérente.
• Les interfaces complexes telles que les raccords parasismiques ou les supports de dalles d’étage au niveau des cages d’escalier peuvent aussi être ajustées facilement.

Clarté pour la partie CVSE

• Les tracés de conduites verticaux ou horizontaux sont représentés visuellement. Les traversées dans des éléments de construction porteurs tels que des poutres, des poteaux ou des parois sont ainsi rapidement visibles et peuvent être clarifiées au niveau du modèle.
• Les dimensions minimales des traversées ou des colonnes montantes peuvent être planifiées à temps. Si l’espace disponible est trop faible, des alternatives efficaces peuvent être trouvées au niveau du modèle.
• Les prises, interrupteurs, gaines et emplacements de lampes peuvent être intégrés sans conflit en tenant compte des zones interdites et des éléments de construction importants sur le plan statique. Quant aux métrés, ils sont générés automatiquement dans le modèle.

Implication du maître d’ouvrage

• Les réunions et les prises de décision avec le maître d’ouvrage sont simplifiées et des solutions sont trouvées pour les points qui ne sont pas clairs.
• L’implication crée une bonne ambiance et un sentiment de confiance entre les parties.

Tandis qu’à Zurich Enge, nous procédons aux dernières modifications architecturales afin de créer une base solide pour la planification de l’ouvrage, nous préparons déjà l’avenir en travaillant au développement des prochaines étapes de la planification basée sur des modèles: nous travaillons actuellement sur la planification en 5D avec intégration directe du modèle, du calcul et des délais ainsi que sur le BIM-2-field. Recourir à des technologies modernes et appliquer de nouvelles formes de processus procure beaucoup de satisfaction. Nous croyons en l’avenir numérique et nous nous réjouissons d’en exploiter tout le potentiel avec le monde suisse de la construction.