Interfaces et fonctionnalités pour le travail orienté BIM

Article technique

Le transfert d’un modèle et sa transition vers un modèle de type analytique exige des ajustements. Cet article a pour objectif de décrire les interfaces BIM les plus courantes : Retrouvez ci-dessous les tâches et outils les plus récurrents pour un travail efficace et fluide selon la méthode 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
  • DSTV - Interface de produit de construction métallique
  • 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 und AutoCAD
  • Bentley ISM
  • AVEVA Bocad

Figure 01 – Dessin dans Revit – Calcul dans RFEM de Dlubal – Conception dans Tekla

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 inhérentes au BIM dans les logiciel de calcul de structure

Compatibilité IFC

Les modèles IFC Coordination View servent de plan pour le modèle structurel. 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 visualisation n’est pas suffisante.

Figure 02 – Conversion d’un objet IFC en objet structurel dans RFEM

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 ne requièrent pas beaucoup d’attention. 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 dimensions libres pour les formes de section de base définies (de type rectangulaires, en I, en U, …) via le mappage de paramètres.

Alignement et connexion

Il est nécessaire d’assurer une connexion 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.

Figure 03 – Allongement des extrémités de barres libres en direction d’un nœud commun

Pour ceci, il est nécessaire que plusieurs nœuds et ainsi, les objets connectés, puissent être déplacés en très peu d’étapes. Aucun nœud identique ou quasi-identique ne doit exister, sinon des difficultés de maillage sont à prévoir.

Figure 04 – 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 et utiliser la fonctionnalité glisser-déposer.

Figure 05 – Identification/nettoyage des nœuds quasi-identiques

Composants physiques et leur pertinence

À travers l’intersection des lignes ou barres de croisement, 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 importante dans le calcul et la mise à jour du fichier d’origine BIM. Le calcul de structure doit offrir une option de maintien de la longueur d’origine.

Figure 06 – Les ensembles de barres de RFEM combinent les barres individuelles et correspondent aux composants physiques dans le modèle BIM

Identification des modifications

Lorsque vous importez/exportez les données à plusieurs reprises pour répondre au modifications, le logiciel doit pouvoir offrir la possibilité d’afficher les états individuels de révision, ou au minimum la possibilité de filtrer les modifications apportées dans l’étape active.

Figure 07 – Affichage et visualisation des modifications via les visibilités dans le logiciel 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 si les lignes médianes des voiles peuvent 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.

Figure 08 – Couche d’arrière-plan DXF : La ligne médiane de voile est créée par l’extraction de la bordure extérieure avec un décalage

Identificateurs uniques

Les aller-retours et donc pour les mises à jour du modèle, des IDs uniques de scénarios sont nécessaires. Le logiciel doit être capable d’enregistrer ces IDs. Il peut être nécessaire que les IDs ou d’autres logiciels soient importés ou que leur bases de données soient mises à jour conformément à leur ID.

Copier/Coller

Le BIM et les modèles structurels dérivés requièrent beaucoup de temps de travail lors des phases avancées. Assurez-vous que les applications respectives n’écrasent pas les données existantes d’autres modèles. Ainsi, il peut être utile si les modifications, telles que les nouvelles barres ou surface soient importées par un copier/coller. Cette méthode permet à l’utilisateur de sélectionner avec précision les modifications à considérer.

Résultats structurels dans le modèle BIM

La communication  de 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 d’armatures. Ces informations doivent être disponibles sous forme digitale pour que d’autres applications 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.

Figure 09 – Export de la quantité d’armatures de 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.

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RFEM Logiciel principal
RFEM 5.xx

Programme de base

Logiciel de calcul de structures aux éléments finis (MEF) pour les structures 2D et 3D composées de plaques, voiles, coques, barres (poutres), solides et éléments d'assemblage

Prix de la première licence
3 540,00 USD
RSTAB Logiciel principal
RSTAB 8.xx

Programme de base

Logiciel de calcul de structures filaires composées de charpentes, poutres et treillis. Il permet d'effectuer le calcul linéaire et non-linéaire et de déterminer les efforts internes, déformations et réactions d'appui

Prix de la première licence
2 550,00 USD