Interfaces et fonctionnalités pour les projets orientés BIM

Interfaces BIM

L’utilisation de modèles BIM pour le calcul de structure requiert des interfaces par lesquelles des composants structurels peuvent être transférés vers le logiciel de calcul de structure. Les interfaces de base permettent en général le transfert d’objets structurels (barres, plaques, voiles, solides). De plus, les interfaces conçues pour le calcul de structure traitent les objets structurels tels que les libérations, charges, cas de charge et combinaisons de charges. Ces objets structurels sont des données pas forcément visibles et tangibles résultant de la géométrie pure de la structure, ils dépendent plutôt de l’utilisation qu’on fait d’eux et des normes appliquées.

L’ingénieur structure décide également si, par exemple, un appui ou une libération est rigide, semi-rigide ou articulée. Si, en plus du modèle physique BIM, qui décrit clairement la géométrie visible, le modèle structurel (modèle idéalisé pour le calcul) est également disponible, les conditions sont alors idéales pour démarrer un calcul de structure. Plutôt que le modèle BIM physique, le modèle structurel est utilisé pour le calcul. Les interfaces qui comprennent les objets structurels sont :

• IFC Structural Analysis View
• SDNF Format
• Interface de produit de structures en acier
• CIS/2

Le développement de ces interfaces a été décidé au niveau national au début des années 90. Très vite, la standardisation internationale de ces interfaces est devenue nécessaire et les développements suivants ont été basés sur l’Industry Foundation Classes (IFC). De nouveaux développements pour l’IFC Structural Analysis View peuvent encore être attendus. Tout de même, les interfaces mentionnées au-dessus restent très utilisées et contribuent fortement aux scénarios BIM.

Au-delà de ces interfaces basées sur l’échange de fichiers en format texte, le BIM et les logiciels de calcul de structure interagissent également via des interfaces directes où les données sont transférées via APIs (Application Programming Interfaces). De telles interfaces ne dépendent pas de formats spécifiques (tels qu’IFC ou SDNF), c’est aux éditeurs de logiciels de décider des possibilités et limites des transferts. Dlubal Software a développé des interfaces basées sur APIs avec les éditeurs suivants :

• Tekla Structures
• Autodesk Revit & AutoCAD
• Bentley ISM
• AVEVA Bocad

Ébauche dans Revit, calcul dans RFEM de Dlubal Software et construction à l'aide de Tekla Structures

En plus des interfaces mentionnées précédemment, nous pouvons aussi citer le format DXF, qui ne permet cependant pas l’orientation d’objets. Si aucun modèle structurel n’est disponible, seuls les modèles physiques BIM peuvent être transférés. Dans ce cas, c’est l’IFC-Coordination View 2.0, basée sur IFC 2x3, qui est l’interface la plus utilisée. Depuis 2017, buildingSMART offre la possibilité de certifier la prochaine génération de cette norme - IFC 4 Reference View – ainsi, d’autres fonctionnalités par les éditeurs de logiciel sont à espérer. Si des modèles Coordination View ou Reference View sont transférés, il est nécessaire de créer le modèle structurel dans le logiciel de calcul de structure pour rendre le calcul possible. Plusieurs outils sont nécessaires pour réaliser cette opération dans le logiciel de calcul de structure, nous les présentons ci-dessous.

Fonctionnalités BIM dans les logiciel de calcul de structure

Compatibilité IFC
Les modèles IFC Coordination View servent de modèle-type pour le modèle de calcul de structure. Les objets IFC doivent être transformés en objets natifs (éléments filaires, surfaciques ou solides) du logiciel de calcul de structure respectif pour que le calcul devienne possible. Une simple visualisation ne suffit pas.

Conversion dans RFEM d'un objet IFC en objet de structurel

Mappage de matériaux et de sections
Dans le calcul de structure, les valeurs caractéristiques pour les matériaux et sections (modules d’élasticité, facteurs de sécurité, moments d’inertie, …) sont requis en fonction des normes de calcul. Dans un logiciel BIM dédié à l’architecture et à l’estimation, ces paramètres ne sont pas nécessaires et/ou trop peu d’attention leur est prêtée. Les logiciels de calcul disposent de leurs propres bases de données, parfaitement adaptées aux exigences de calcul. Les matériaux et sections doivent être traduits à partir des données importées en données lisibles par le logiciel de calcul, ce qui passe par les tableaux de mappage. Cette traduction doit être suffisamment flexible pour définir les cotations libres pour les formes de section de base définies (de type rectangulaires, en I, en U, …) via le mappage de paramètres.

Alignement et connectivité
Il est nécessaire d’assurer une connectivité correcte entre les éléments et de définir les conditions de libération et d’appuis. Il peut également être nécessaire de déplacer et d’aligner les objets importés.

Allongement des extrémités de barres libres en direction d’un nœud commun

Cela nécessite que plusieurs nœuds et ainsi, les objets connectés, puissent être déplacés en très peu d’étapes dans tout plan de référence. Aucun nœud identique ou quasi-identique ne doit exister, sinon des difficultés de maillage sont à prévoir.

Orientation verticale du voile au niveau du plafond

Contrôle de plausibilité
Les problèmes doivent vite être repérés et éliminés à l’aide du logiciel. C’est pourquoi les contrôles de plausibilité des nœuds doubles ou très proches, lignes en chevauchement, lignes courtes ou encore de nœuds libres non-exploités sont importants.

Nettoyage et fusion de nœuds
Les fonctions essentielles de fusion de plusieurs nœuds et d’ajustement des objets affectés par la fusion sont nécessaires. Ces fonctions sont notamment utiles si vous souhaitez travailler graphiquement avec la fonctionnalité glisser-déposer.

Identification et suppression des nœuds quasi-identiques

Composants physiques et leur pertinence
À travers l’intersection des lignes ou barres qui se croisent, les composants physiques tels que les poutres ou poteaux sont divisés en de multiples éléments EF. Ceci peut provoquer la perte de longueurs de références importantes, telles que les longueurs réelles des poteaux qui jouent un rôle important dans le calcul et la mise à jour du fichier BIM d’origine. Le calcul de structure doit offrir une option de maintien de la longueur d’origine.

Les ensembles de barres RFEM contiennent les barres individuelles et correspondent aux composants physiques du modèle BIM

Identification des modifications
Lorsque vous importez/exportez les données à plusieurs reprises pour répondre au modifications, le logiciel doit permettre l’affichage des états individuels de révision, ou au minimum de filtrer les modifications apportées dans l’étape actuelle.

Marquage et visualisation des modifications via les Vues dans le logiciel de calcul de structure RFEM

Modélisation avec décalage, outils de personnalisation
Les modèles simples référencés (modèles possiblement partiels) se sont avérés simples à extraire et à modéliser. Il est alors très utile que les lignes médianes des voiles puissent être calculées via le décalage global égal à la moitié de l’épaisseur de voile. Les outils pour allonger ou raccourcir les lignes relativement à d’autres lignes ne peuvent pas être absents.

Couche d'arrière-plan DXF : Ligne centrale du mur créée par la saisie du bord extérieur avec décalage

Identificateurs uniques
Les aller-retours et donc les scénarios de mises à jour du modèle nécessitent des IDs uniques. Le logiciel doit être en mesure d’enregistrer ces IDs. Il peut être nécessaire d’importer les IDs d’autres logiciels ou de mettre à jour leurs bases de données conformément à leur ID.

Copier/Coller
Le BIM et les modèles structurels dérivés requièrent un temps de travail très important lors des phases avancées. Assurez-vous que les applications respectives n’écrasent pas les données existantes d’autres modèles spécifiques à un domaine. Importer les modifications telles que les nouvelles barres ou surfaces par un simple copier/coller peut s’avérer utile. Cette méthode permet à l’utilisateur de sélectionner avec précision les modifications à considérer.

Résultats structurels dans le modèle BIM
La communication améliorées basée sur les données est l’avantage majeur de la méthode BIM. Le logiciel de calcul de structure fournit, entre autres, des efforts internes, modifications de section ou des armatures. Ces informations doivent être disponibles sous forme digitale pour que d’autres applications spéciales puissent les utiliser pour la réalisation de nouvelles opérations. Dans les cas les plus simples, les tracés de résultats basés sur le DXF peuvent être, par exemple, référencés et utilisés par le concepteur BIM pour produire les plans d’armatures ou assemblages.

Export des armatures depuis RFEM et affichage dans Revit

Si le logiciel BIM offre des bases de données ouvertes, cette communication est encore meilleure et les autres applications peuvent accéder à ces données automatiquement via des APIs.