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M. Vincent STEINER Enseignant à l’INSA de Strasbourg Tuteur Pédagogique M. Xavi

M. Vincent STEINER Enseignant à l’INSA de Strasbourg Tuteur Pédagogique M. Xavier FREY Ingénieur Structure chez SBE Ingénierie Tuteur Entreprise Yann TRÉGOAT Étudiant en 5ème année Spécialité Génie Civil Promotion 2016 Auteur Développement de la technologie BIM et dimensionnement au séisme MÉMOIRE DE PFE 2 SOMMAIRE REMERCIEMENTS ............................................................................................................... 4 INTRODUCTION .................................................................................................................. 5 1. PRÉSENTATION DU PFE ............................................................................................... 6 1.1. Présentation de l’entreprise .............................................................................................. 6 1.2. Présentation de l’étude ..................................................................................................... 7 1.3. Présentation des projets pilote BIM Structure ................................................................... 9 1.3.1. Projet pilote pour l’étude sismique – L’ORIGINE DES SOURCES ........................................ 9 1.3.2. Projet pilote pour l’étude structurelle générale et synthèse - FISCHART ........................ 11 2. MAQUETTE NUMÉRIQUE ET ÉTUDE PARASISMIQUE .................................................. 13 2.1. Cadrage de l’étude et intérêt ........................................................................................... 13 2.2. Problématiques de modélisation ..................................................................................... 13 2.2.1. Analyse des prérequis de modélisation avant exportation ............................................. 13 2.2.2. L’Origine des Sources: Hypothèses de modélisation pour l’analyse sismique ................. 16 2.2.3. Modélisation finale pour étude parasismique ................................................................. 17 2.3. Calculs parasismiques ...................................................................................................... 18 2.3.1. Hypothèses de calcul ....................................................................................................... 18 2.3.2. Analyse modale spectrale sur ROBOT .............................................................................. 22 2.3.3. Analyse sismique avec spectre horizontal de calcul ........................................................ 32 2.3.4. Conclusion de l’analyse .................................................................................................... 39 2.4. Exploitation des résultats ................................................................................................ 39 2.4.1. Points sensibles du projet ................................................................................................ 39 2.4.2. Dimensionnement des armatures réelles BA .................................................................. 39 2.5. Rédaction d’un mode opératoire BIM d’analyse sismique ............................................... 40 3. MAQUETTE NUMÉRIQUE ET ÉTUDE STATIQUE COMPLEXE ......................................... 41 3.1. Cadrage de l’étude et intérêt ........................................................................................... 41 3.2. Paramètres des DDC manuelle et DDC ROBOT ................................................................. 42 3.3. Résultats ......................................................................................................................... 42 3.3.1. Résultats comparés en réactions d’appuis ...................................................................... 42 3.3.2. Résultats comparés en dimensionnement ...................................................................... 43 3.4. Conclusion de l’étude ...................................................................................................... 44 4. MAQUETTE NUMÉRIQUE ET SYNTHÈSE INTERNE BIM ................................................ 45 4.1. Intérêt de la synthèse interne BIM pour le département Structure .................................. 45 4.2. But et problématiques de développement ...................................................................... 45 4.3. Solutions de collaboration avec REVIT ............................................................................. 46 4.3.1. Solution 1 : Travail en Projets Partagés (PP) .................................................................... 46 4.3.2. Solution 2 : Travail en Fichiers Liés (FL) ........................................................................... 47 4.4. Planning de modélisation ................................................................................................ 51 4.4.1. Besoins de chaque département en terme de modélisation .......................................... 51 4.4.2. Planning indicatif sommaire de modélisation ................................................................. 52 4.5. Test de fonctionnement .................................................................................................. 52 4.6. Gabarits de projet ........................................................................................................... 53 4.6.1. Objectifs des gabarits ...................................................................................................... 53 4.6.2. Gabarits de Structure ....................................................................................................... 54 4.6.3. Gabarit STR Logement Neuf BA ....................................................................................... 54 4.7. L’export de plans DWG pour la phase EXE ....................................................................... 58 3 4.7.1. Problématiques de la mise en plan de la maquette numérique ...................................... 58 4.7.2. Transition REVIT-AutoCAD chez SBE ................................................................................ 59 4.7.3. Avantages BIM de la mise en plan AutoCAD ................................................................... 61 CONCLUSION .................................................................................................................... 62 Table des Figures .............................................................................................................. 64 Table des Tableaux ........................................................................................................... 65 BIBLIOGRAPHIE ................................................................................................................ 66 OUVRAGES ................................................................................................................................ 66 MÉMOIRES PFE INSA ................................................................................................................. 66 DOCUMENTS AUTODESK ........................................................................................................... 66 ANNEXES .......................................................................................................................... 67 Annexe 1 : Mode opératoire d’analyse sismique modale spectrale REVIT-ROBOT ...................... 67 Annexe 2 : Note de vérification sismique du BLOC A, Mittelhausbergen .................................... 67 Annexe 3 : Dimensions des puits busés, Sous-sol Bât D, Fischart en DDC Manuelle .................... 67 REMERCIEMENTS Je tiens avant tout à remercier Mme. Michèle KANNENGIESER, Directrice de SBE Ingénierie, pour m’avoir offert l’opportunité de ce PFE complet, formateur et innovant ainsi que pour son grand soutien tout au long de mes démarches de développement. Je remercie également mon tuteur entreprise M. Xavier FREY ainsi que M. Thomas OBER, M. Richard RUNTZ, M. Alain KANNENGIESER, ingénieurs structure, pour leur accompagnement, leur enseignement et leur implication qui ont toujours été une grande source de motivation et d’inspiration. Mes remerciements vont également à l’ensemble des ingénieurs et projeteurs d’SBE Ingénierie pour leur collaboration et leur enthousiasme durant mon PFE : M. Chakir LAMARTI, M. Damien JEHL, M. Xavier GRASSER, M. Emanuel JUNG, M. François SKRIPALLE, M. Sébastien VAUDRY et M. Michael SILVA. Merci aussi à l’équipe d’administration pour leur collaboration et leur bonne humeur : Mme. Monique BOUÉ et M. Clément PAILLET, mais aussi aux autres stagiaires avec qui j’ai pu partager cette expérience riche : Loïc, Issam et Michael. Enfin je remercie M. Vincent STEINER, pour son suivi avisé et toujours sympathique tout au long de mon PFE, ainsi que l’ensemble de l’équipe pédagogique de la spécialité Génie Civil de l’INSA de Strasbourg. INTRODUCTION J’ai effectué mon Projet de Fin d’Études (PFE) au sein du groupe d’ingénieurs Structure du bureau d’études SBE Ingénierie basé à La Wantzenau. La ligne directrice de ce projet est la mise en place d’un environnement BIM couvrant trois niveaux d’intervention : premièrement, pour l’étude structurelle, notamment parasismique, deuxièmement, pour le travail collaboratif sur une même maquette des départements Structure, Fluides et Électricité du bureau d’études, et enfin, pour l’optimisation de la mise en plan nécessaire au travail de l’ensemble des collaborateurs de SBE. Pour mener à bien cette transition, j’ai travaillé sur deux projets pilote qui étaient en cours d’étude. Partant d’une connaissance quasi-nulle du BIM en général et du fonctionnement d’un bureau de maîtrise d’œuvre tout corps d’état, ce stage de PFE m’a apporté un enseignement aussi riche que formateur. Je me suis confronté à des problématiques de conception bien réelles tout en essayant de développer un système qui va radicalement changer les méthodes de travail et le fonctionnement. L’appui de l’ensemble des ingénieurs qui m’encadraient a donc été primordial et m’a permis de toujours conserver une certaine critique face aux avancées et résultats obtenus. Ce rapport synthétise la totalité des recherches et des études sur l’environnement BIM développé au cours de ces 20 semaines de PFE. Il se décompose en quatre parties. La première présente le bureau d’études, les problématiques du sujet ainsi que les deux projets pilotes qui ont servi au développement des applications en Structure. Dans la deuxième est présentée l’étude parasismique complète du premier projet pilote, de la modélisation au dimensionnement des armatures de béton armé ainsi que le développement du process BIM pour cette application structurelle. Dans un troisième temps, une courte étude fait part de l’application pour l’analyse structurelle complexe sur le deuxième projet pilote, des problématiques de calcul rencontrées et des conclusions obtenues. Enfin, la quatrième partie présente l’ensemble du développement réalisé pour le travail collaboratif interne en BIM, de la modélisation en phase APS à la mise en plan EXE à partir de la maquette numérique. 6 1. PRÉSENTATION DU PFE 1.1. Présentation de l’entreprise Solutions Bureau d’Études S.A.S est un bureau de maitrise d’œuvre créé en 1968 par M. Alain Kannengieser (ingénieur ENSAIS). Durant près de 50 ans, l’entreprise développe son activité sur le territoire de Strasbourg, Metz et Mulhouse avec une politique d’adaptation continuelle aux exigences de performances structurelles, thermiques et financières. Les missions du bureau se déclinent sous tous les aspects de la maîtrise d’œuvre, de la conception à l’exécution : - Génie Civil & Structure - Génie Énergétique & Fluides - Génie Électrique & SSI - Économie de la construction - OPC Ses domaines d’intervention en marchés publics ou privés sont très variés et touchent aussi bien la construction neuve que la réhabilitation ou l’amélioration technique : - Habitation - Éducation & Culture - Santé - Équipements publics - Infrastructures & Urbanisme - Tertiaire & Industriel L’entreprise est composée 18 collaborateurs dont 4 ingénieurs Génie Civil, 1 projeteur en structure, 3 ingénieurs Génie Climatique & Énergétique, 2 ingénieurs Génie Électrique, 1 OPC, 1 économiste de la construction et 3 assistants d’administration. Les récentes réalisations remarquables de SBE en Génie Civil sont, entre autres, l’église orthodoxe russe à Strasbourg, le hangar de fret de l’aéroport international d’Entzheim, la restructuration de la faculté de pharmacie de Strasbourg et la réhabilitation des anciennes archives départementales à Strasbourg rue Fischart. Figure 1 Logo Figure 2 Siège de la Wantzenau Figure 3 Projet Fischart (à droite) & Église orthodoxe (à gauche) 7 1.2. Présentation de l’étude Le but principal de mon PFE est le développement de la technologie BIM, au sein de la cellule Structure chez SBE Ingénierie, dans un premier temps pour le calcul parasismique sur des bâtiments dits irréguliers au sens de l’Eurocode 8. Mes recherches sur le sujet ont consisté à tester et analyser les interactions de maquettes numériques REVIT avec le logiciel de calculs de structure Robot Structural Analysis Pro. Ces analyses m’ont permis de développer un mode opératoire de calcul parasismique et de dimensionnement. SBE intervenant en tant que MOE tout corps d’état de la plupart de ses projets, la mise en place d’un processus de synthèse BIM a été la deuxième priorité de mon projet. J’ai donc parallèlement développé des modes opératoires permettant de réaliser des métrés, des synthèses d’équipements et des estimatifs de coûts à partir de la maquette numérique. L’environnement BIM étant un concept relativement nouveau pour l’entreprise, son développement ne s’est pas fait de façon linéaire. Les applications concernées par mon PFE avaient pour vocation essentielle la compréhension globale de la maquette numérique et de ses débouchés afin d’appréhender l’ampleur de l’optimisation possible. Au delà des études structurelles et techniques, mon travail a surtout servi à dégager une base pour un changement radical de méthode de travail. L’objectif général uploads/Ingenierie_Lourd/ calcul-batiment-avec-robot-structural-analysis.pdf