Réaliser une simulation 4D de la construction d’un projet de bâtiment modélisé avec SketchUp©

1. Simulation de la construction de bâtiments
Avec SketchUp© et 4D Virtual Builder©
Sylvain Kubicki CRP Henri Tudor sylvain.kubicki@tudor.lu
Koenraad Nys Société D-Studio kn@dstudio.be
Taste-IT !
18 juin 2013

2. Programme du Taste-IT !
1. Introduction
• Simulation 4D
• Usages
• Cas d’étude
2. Présentation de D-Studio
• Société et plugin xD Virtual Builder
• Retours d’expérience
3. Travaux pratiques sur PC
4. Conclusion

3. Introduction

4. Réel besoin de planification et
de simulation !Introduction
Constructibilité
• Examen du projet lors de sa conception pour anticiper les
questions relatives à sa construction
Objectifs (Edward & P.E., 1994)
• Initier une planification précoce
• Minimiser les changements inattendus
• Optimiser la qualité de la construction
• Diminuer les retards
• Diminuer les conflits
• Diminuer les coûts
Programmation
Conception
Construction
Utilisation
(Cycle de vie du bâtiment, simplifié)
Réaffectation /
Démolition

5. Introduction
Simulation de la construction
• Simuler le déroulement de la construction
dans le but d’anticiper les problèmes et de
réaliser une planification plus réaliste.
Approches classiques (Ioannou, 1999)
• Analyse des activités
• « Work Breakdown Structure »
• Planification des tâches/événements, chemin
critique
Limites des approches classiques
• Planning complexe, souvent peu lisible
• Erreurs d’interprétation par des non experts
• Pas de représentation des ouvrages en cours
de construction
• Vérification de la cohérence du planning difficile
Source : flickr.com
Une solution innovante : la
simulation 4D

6. Introduction
Simulation 4D
• Lier le planning des activités à une
représentation visuelle de l’ouvrage
• 4D = 3D + Temps
Premières recherches
• 1987 : Computer-Aided Process Planning, D.K.
Allen
• 1994 à Stanford (CIFE) : Model-based
constructability analysis, Martin Fischer &
Florian Aalami
+

7. Introduction
Modéliser « 4D », comment ça marche ?
• Lier les tâches d’un planning à des
ouvrages d’un modèle 3D
• Dans une approche de planification
basée sur l’ouvrage (« Location-
Breakdown Structure »)
Modèle 3D : maquette numérique du
projet
• Standard BIM IFC ou pas
• Certains outils basés sur dwg etc., 2D
ou 3D
Lien avec un planning (ex. MS Project)
• Persistant ou pas
Image : D-Studio

8. Introduction
4D, les arguments
• Meilleure lisibilité (moins abstrait)
• Même perception par tous les intervenants
• Meilleure préparation de chantier
• Suivi et coordination plus directe

9. Usages de la simulation 4D

10. Usages
Simulation du chantier
• Prévoir, comprendre les étapes de mise en oeuvre
• Réservations, identification de conflits spatiaux
D-Studio xD Suite Bentley Systems

11. Usages
Logistique
• Matériel, rotation de banches etc.
http://www.plansync.ca/4d.php#

12. Usages
Mise en oeuvre
• Détail technique
• Ordonnancement particulier

13. Usages
Logisitique : installation des montes-charges et grues
• Ex. Shard London Tower, avec Synchro 4D
http://www.youtube.com/watch?v=5WYKyCrK9tM

14. Usages
Génie civil
• Planification travaux routiers
• Terrassement

15. Usages
Planification urbaine
• Etapes de développement
• Planification / communication
Utilisations par le citoyen
• Outil de communication
• Ex. quartier du World Trade Center

16. Usages
Equipements
• Irrigation etc.
• Modélisation terrain
Plateformes pétrolières
• Construction
• Maintenance

17. Autres usages
Pédagogie
• Principes structurels des immeubles de grande hauteur

18. Applications : 3 cas d’étude à
Luxembourg
1. Projets “Schroeder et Associés”
2. Projet “Giorgetti”
3. Projet “NeoBuild”

19. Etude de cas n°1
Projets “Schroeder et Ass.”

20. Etude de cas n°1
Schroeder et Associés,
Luxembourg
• Service Project-Management
Point de départ de
l’utilisation de la 4D
• Des plannings trop “lourds”
• Problèmes de compréhension
par les entreprises
• Difficultés pour le suivi de
l’avancement, et les impacts des
retards

21. Etude de cas n°1

22. Etude de cas n°1
LEGENDE"
ZONE EN EXPLOITATION NORMALE"
ZONE RESERVE / ATELIERS"
ZONE EN CHANTIER"
ZONE EN CHANTIER ACTIVE"
ZONE TRANSFORMATIONS
PENDANT EXPLOITATION NORMALE"
CLOISONS ANTI-POUSSIERE"

23. Etude de cas n°1
Modèles, deux situations :
• Créés dans SketchUp
• DWG importé d’AutoCAD dans SketchUp
Utilisations
• Communication sur le phasage des travaux
• Avec le maître d’ouvrage
• Pour la logistique et l’information des corps de métiers
• Explication du séquencement attendu par l’entreprise de
charpente métallique
• Suivi de l’avancement du chantier
Support
• Livret imprimé depuis diapositives PowerPoint

24. Etude de cas n°1
Ce que l’on retient…
Cf. présentation J. Plottes, 08 nov. 2011
• Une communication simplifiée et expressive
• Optimisation des plannings
• Rapide mise à jour
• Suivi et analyse des répercussions directes en cas de
changements
• Utilisation des plans existants
“Préconstruction” “Construction”

25. Etude de cas n°2
Entreprise Giorgetti :
Maisons individuelles « en bandes »

26. Etude de cas n°2
Contexte de l’intervention
• Construction de 13 maisons
unifamiliales, en bandes
• Soumissions communes ou
séparées
Problème
• Exécution de l’étanchéité
compliquée à la jonction entre 2
maisons
• Liaison gros-oeuvre et toitures
• Décalage de niveau
• Joint à exécuter
Objectif
• Modéliser le détail en 3D : pas de
plans d’exécution de ce détail
• Représenter le séquencement idéal

27. Etude de cas n°2

28. Etude de cas n°2

29. Etude de cas n°2
Ce que l’on retient…
La modélisation 4D a permis
• De représenter finement, en 3D, le détail de mise en oeuvre
• De capitaliser le séquencement idéal des tâches, sur base de quelques
maisons déjà construites
Génère une vraie collaboration entre participants
“Construction”

30. Etude de cas n°3
Projet NeoBuild

31. Etude de cas n°3
Contexte de l’intervention
• Autorisation de Bâtir obtenue
• Certains détails de conception encore à l’étude
Objectif
• Première planification pour le maître d’ouvrage
• Support pour confronter l’équipe de maîtrise d’oeuvre et maîtrise
d’ouvrage aux questions de mise en oeuvre

32. Etude de cas n°3
Date: 2012-10-19
Projet:
Planning Gantt
Légende: Tâche exécutée/ Tâche accomplie

33. Première présentation du
planning 4D
• Corrections
• Débats sur la durée de certaines
tâches
• Discussion sur le séquencement
• Murs en panneaux bois : étanchéité /
chassis / sous-structure / isolation /
bardage
• Co-activité possible entre escalier de
secours et zone de liaison
Etude de cas n°3
Question soulevée : accès aux étages durant ces
étapes de chantier ?

34. Etude de cas n°3
Ce que l’on retient…
Premières étapes de modélisation 4D
• Un support aux discussions de “pré-construction”
Un planning réaliste est défini, mais reste encore
“macro”
• Réfléchir au séquencement des grandes étapes du chantier
• Anticiper la gestion des interfaces :
• Conception de détails de mise en oeuvre
• Séquencement temporel des tâches
“Conception”

35. Conclusion
Des usages démontrés par nos cas d’étude
• Réunions de conception initiale
• Communication avec les intervenants
• Avant / pendant le chantier
• Conception et séquencement de détails de mise en oeuvre
Cas n°3 : “Conception”
Cas n°1 et n°2 : “Construction”
Cas n°1 : “Préconstruction”

36. Présentation D-Studio

37. Conclusion

38. Conclusion
Taste-IT : La simulation 4D de la construction de bâtiments
• Bases théoriques
• Usages
Manipulations avec le plugin xD Virtual Builder pour SketchUp

39. Perspectives
Technology predictions for construction – Where is BIM going?
• Modelling and simulation – do a design, analyse, simulate, refine
and iterate – rapidly get the best answer
• Cloud – we are rapidly coming to a situation where you can affordably
have infinite processing power and infinite storage
• Mobile – No longer stuck on a PC only
• Social Media – the way we share and communicate has changed
forever
• Analog to Digital – laser scanning takes the physical and makes it
digital
• Digital to Analog – fabrication takes the digital and makes it physical
From Phil Bernstein, Vice President of Autodesk
BIM Summit Qatar, Sept. 2012

40. Merci de votre participation
Image: http://thecriticalpath.com.au