PhD RDC 58 – Développement d’une interface pour modèles structures 3D vers logiciels d’ACV

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Jean Proulx

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La conception structurale des bâtiments multiétagés est effectuée à l’aide de logiciels d’analyse par éléments finis (EF). Les modèles 2D et 3D des systèmes structuraux sont réalisés à l’aide de différents logiciels spécialisés, comme par exemple SAFI ou ADA-Graitec (logiciels développés au Québec), ou bien SAP2000 ou ETABS (CSI, Californie). Ces logiciels permettent de calculer les déplacements et efforts internes sous différents cas de chargement et d’optimiser les choix des sections des membrures (poutres, colonnes, murs, dalles, etc.) et les détails structuraux (assemblages, ferraillage, etc.). Il existe des passerelles entre ces logiciels et les programmes de DAO les plus répandus, par exemple avec AutoCad. Avec le développement du BIM depuis les dix dernières années, plusieurs firmes d’ingénierie abandonnent l’approche 2D pour aller vers des solutions 3D et des logiciels comme Revit (Autodesk). Les calculs structuraux par éléments finis sont alors effectués soit à l’aide de logiciels associés aux outils BIM (même développeur ou entente de partenariat), ou bien en exportant les modèles 3D des systèmes structuraux vers les logiciels EF spécialisés comme SAP2000, etc. Certains modèles BIM permettent une modélisation dite 4D (où l’on ajoute la dimension du temps). Des développements en cours portent sur le passage des modèles BIM vers les logiciels d’analyse du cycle de vie comme OpenLCA. Le but ultime est d’ajouter la dimension environnementale, en plus de la composante 3D et temporelle. Par contre, pour les logiciels de calcul des structures par EF, seul le système structural de reprise des forces verticales et latérales est modélisé (poutres, colonnes, dalles, murs, fondations), et le passage vers les logiciels d’ACV n’est pas actuellement possible (Wang et Shen 2011).
Le projet proposé comprendra le développement d’une interface entre des logiciels de calculs de structures par EF (SAP2000, etc.) et des outils BIM (ex : Revit) vers des logiciels permettant d’effectuer une analyse complète du cycle de vie comme OpenLCA et Brightway2. Cette interface ajoutera entre autres les informations manquantes aux modèles 3D (enveloppe, type de système CVAC, etc.) et permettra aux concepteurs d’effectuer une analyse sommaire ou détaillée des impacts environnementaux des différentes étapes du cycle de vie, allant de la construction, à l’opération et à la mise aux normes éventuelles du bâtiment. Cette interface permettra aussi d’accélérer le processus d’analyse de solutions en avant-projet (exemple : système structural bois vs. acier ou béton). Le projet de recherche comprendra également une validation sur différents types de structures multiétagées (acier, béton, bois).