Dans la conception avant-gardiste de l’Opéra de Sydney, Jørn Utzon a imaginé des coques soutenues par des nervures en béton préfabriqué sous une structure en béton armé. Le coût du projet s’est avéré exorbitant. Ce fut l’un des premiers projets à utiliser des calculs informatiques. La solution finale, atteinte conjointement entre l’architecte et l’ingénieur en structure, consistait en un système nervuré préfabriqué de coques en béton créées à partir de sections d’une sphère. Au Musée Guggenheim de Bilbao, l’équipe du projet a utilisé le logiciel CATIA, généralement utilisé par l’industrie aérospatiale. Il a servi à modéliser et matérialiser les formes curvilignes complexes du volume revêtu de titane conçu par Frank Gehry.
Ainsi, les projets ambitieux ont tendance à stimuler la créativité des personnes impliquées. Aujourd’hui, il existe des systèmes constructifs qui savent interagir avec les technologies existantes. C’est le cas, par exemple, du bois d’ingénierie et du système BIM. Lorsqu’ils sont utilisés simultanément, ils donnent vie à des projets non seulement sophistiqués mais aussi durables.
Le BIM dans les projets de construction
Le BIM (Building Information Modeling) permet l’incorporation d’une variété d’informations précieuses dans le modèle. Elle s’ajoute aux vues tridimensionnelles traditionnelles des murs, des toits ou des portes et fenêtres. Ces dernières permettent des itérations de conception et des simulations.
L’outil BIM favorise également la collaboration et l’échange d’informations au sein des équipes impliquées. Ils se font dès les premières esquisses de la conception jusqu’à la fin de vie de la construction. Ainsi, de la planification au démantèlement du bâtiment, les informations contenues dans le BIM soutiennent la gestion du projet.
Des solutions adaptées
Le BIM a largement fait ses preuves. Cet outil augmente considérablement la productivité des concepteurs. Il permet de contrôler les coûts en évitant des erreurs et réduit les déchets sur site. On compte de nombreux avantages dans l’utilisation de ce modèle. La communication entre tous les intervenants du projet se voit simplifiée et on observe une meilleure qualité. Aussi, la gestion des informations est sans pareille.
Selon le rapport d’un cabinet de conseil, une utilisation plus large du BIM pourrait faire économiser 15 à 25 % au marché mondial des infrastructures. Pour les bâtiments en bois, cela nécessite l’implication des fabricants de bois. Sont aussi inclus les concepteurs, les consultants mais aussi les futurs propriétaires.
BIM et bois d’ingénierie
Les bâtiments en bois massif ont un fort potentiel. Ils peuvent révolutionner la construction traditionnelle, principalement axée sur les pratiques artisanales au sein d’un chantier. Celles-ci sont souvent incertaines et risquées. Elles sont aussi sujettes à des niveaux de productivité peu élevés, entraînant des coûts et des délais peu fiables.
Le bois est un matériau à faible teneur en carbone. Il est facile à fraiser et à préfabriquer dans des environnements contrôlés pour un assemblage sur site. Ses dimensions, configurations et ajustements s’alignent précisément sur le modèle virtuel. Il est également léger, et suffisamment solide pour être manipulé et transporté.
En utilisant le système BIM dans les conceptions en bois d’ingénierie, il est possible d’obtenir plusieurs améliorations. Dans la phase de conception, l’équipe peut utiliser le BIM et vérifier la structure primaire en bois. La performance carbone de la conception est aussi estimée.
L’équipe de construction peut ensuite utiliser le modèle numérique pour construire virtuellement la conception. Cela permet de planifier et d’exécuter la fabrication des composants du système et par la suite, répéter l’assemblage sur site des pièces préfabriquées. Cela inclut les plans de découpe, les perforations et l’identification de chaque module pour un assemblage ultérieur.
Aller encore plus loin avec le BIM
Grâce à d’autres applications et logiciels, les intervenants du projet peuvent générer des simulations énergétiques. Ils créent des séquencements d’assemblage, de la logistique de travail allant même jusqu’à exécuter des rendus réalistes intégrant la Réalité Virtuelle. Ces derniers pourront améliorer la compréhension du projet ou même servir d’outil de vente pour les futurs acheteurs.
En BIM, il est possible de développer le projet à différents niveaux de détail LOD (Level Of Detail). Cela va d’une préconception, avec peu de détails, à une documentation répertoriant tous les éléments du bâtiment achevé.
Le système permet également d’intégrer le concept d’autres dimensions de conception : en plus de la 3D (la géométrie du modèle virtuel lui-même), on peut également inclure le temps (4D), le coût (5D), la performance (6D), etc. Chaque dimension améliore le modèle avec une couche de données supplémentaires. Cette dernière fournit des informations et des détails sur « comment », « quand », « combien » et plus encore.
La technologie VDC
Une autre possibilité, adaptée aux bâtiments en bois d’ingénierie, sera le développement d’un VDC (Virtual Design and Construction). Il s’agit d’une méthode de création virtuelle d’un projet de construction avant sa réalisation effective. Les responsables des travaux « décortiquent » le projet avant de mobiliser matériaux, équipements et salariés.
L’équipe de Brock Commons Tallwood House a opté pour le VDC pour la conception du plus haut bâtiment au monde en bois massif. Le propriétaire du modèle VDC participe au processus dès le départ. Les informations pertinentes auprès des différents membres de l’équipe ont été collectées. Un modèle virtuel unique du bâtiment a ainsi été conçu. Avec un niveau de détail élevé, le modèle identifie les conflits, affine et unifie les différentes zones.
Dans ce cas, ils ont même développé un prototype à grande échelle, qui a fourni un test contenant des hypothèses de conception et de planification ainsi que des choix de matériaux. Celui-ci comprenait une partie du rez-de-chaussée et un deuxième étage, occupant 3 travées par 3 travées (environ 12 × 12 m), y compris les éléments primaires et les raccordements qui sont également dans la construction finale.
En conclusion
Comme pour toute innovation, il existe des obstacles à l’adoption du BIM, notamment pour que toutes les personnes impliquées parlent le même langage. Toutefois, les professionnels de l’industrie de la construction ont reconnu que l’adoption de la numérisation et de l’industrialisation apportera d’innombrables avantages futurs. Pour les bâtiments préfabriqués en bois, les avantages sont considérables. En effet, ils alignent l’efficacité de la préfabrication avec l’attractivité d’un matériau naturel et renouvelable. Et, surtout, il n’est pas nécessaire de réinventer la roue ou de créer de nouvelles technologies pour son application pratique.