Par James Hayes, principal, If Then Architecture Inc.
Bien que l’adoption et l’utilisation du scanner laser terrestre (STL) et d’autres technologies de numérisation au sein de la communauté AEC varient encore considérablement, chez If Then Architecture Inc. (ITA) nous travaillons à mettre en œuvre des solutions pour toutes les parties prenantes du projet, quelles que soient leurs capacités techniques. Nous constatons que les architectes et les ingénieurs, en particulier ceux qui sont plongés dans le BIM, sont plus susceptibles d’avoir une compréhension de la valeur de ces technologies et les considèrent de plus en plus comme fondamentales lorsqu’un projet implique un bâtiment existant. D’autres parties prenantes moins investies dans les technologies numériques ont tendance à être moins conscientes de ces technologies. Les entrepreneurs généraux de notre expérience sont les plus susceptibles d’utiliser ces technologies lorsque cela est requis par une spécification de projet. Les métiers du bâtiment et les propriétaires d’immeubles qui passent leurs journées en dehors de la bulle BIM sont les moins susceptibles de les rechercher et peuvent ne pas avoir entendu parler des technologies du tout.
Ces observations concordent avec les différentes façons dont les architectes et les ingénieurs travaillent d’une part et avec la façon dont les entrepreneurs généraux et leurs sous-traitants travaillent d’autre part. Les consultants ont tendance à travailler dans le monde numérique de la conception et des entrepreneurs et des métiers du bâtiment dans le monde physique du chantier de construction.
Néanmoins, même pour ceux qui sont au courant, des termes marketing vagues comme «capture de la réalité» obscurcissent et parfois exagèrent les capacités de ces technologies. (Peut-être nous devrions tous obtenir un diplôme supérieur en philosophie afin d’acquérir une compréhension de la vraie nature de la réalité, avant d’essayer de la capturer). Un terme plus utile, quoique moins provocateur, est simplement «La documentation du bâtiment». La documentation du bâtiment supprime l’attention de toute technologie spécifique, la plaçant sur le bâtiment et les informations particulières recherchées.
Donner la priorité à l ‘«information» par rapport à la technologie n’est pas un désaveu des dernières et des meilleures technologies. Chez ITA, nous utilisons une suite de techniques et de technologies – scanners laser terrestres, scanners portatifs, SLAM, stations totales, photographie et photogrammétrie utilisant des reflex numériques et des drones – mais la façon dont nous procédons pour un projet donné est basée sur les livrables requis. Les produits livrables ultimes peuvent être des dessins 2D ou un composant fabriqué numériquement.
Parmi ces diverses technologies de documentation du bâtiment, il existe deux caractéristiques déterminantes: la mesure et la visualisation. Certaines technologies sont plus adaptées à la mesure, tandis que d’autres sont plus adaptées à la visualisation. Par exemple, une station totale prend des mesures très précises, mais ne crée pas de jeu de données adapté à la visualisation. D’un autre côté, un appareil photo à 360o qui crée des photographies panoramiques est idéal pour visualiser les espaces mais pas pour mesurer les distances. Entre ces deux extrêmes se trouve un éventail de technologies et de combinaisons de technologies qui mesurent et visualisent à la fois. La photogrammétrie et STL en sont des exemples. Chez ITA, nous mettons l’accent sur le maintien du plus haut niveau de précision de mesure qui soit pratique, en combinaison avec la visualisation la plus fidèle.
Les projets de documentation de construction les plus courants que l’ITA réalise sont, sans surprise, pour la rénovation ou la réhabilitation de bâtiments existants. Les paramètres typiques pour ces types de projets sont une exigence pour la documentation des conditions telles que trouvées parce qu’il y a une documentation rare, obsolète ou inexistante, avant ou aux premiers stades de la conception, afin de fournir une base de référence. niveau de données pour informer les architectes et les ingénieurs dans leur travail de conception. Les données sont destinées à fournir une représentation globale métriquement précise d’un bâtiment dans son intégralité. Un exemple récent est Hart House à l’Université de Toronto (images à droite).
Projects that are less common, though are increasing in frequency, are documentation during construction to facilitate fabrication. Whereas the goal of documenting existing buildings is to create a comprehensive overview, the goal of documenting for fabrication is to provide precise information about very specific locations. Typical parameters for these projects are a requirement for a high level of precision, taking measurements by hand is not practical or possible, and the building or element of the building being constructed is geometrically complex.
La motivation pour documenter pendant la construction pour les exemples de projets suivants est «l’écart» – la différence entre les informations fournies par les documents contractuels et ce qui a été réellement construit. L’écart se produit au cours d’un projet de construction plusieurs fois lorsqu’un métier termine son travail et qu’un autre métier suit, en utilisant le travail du métier précédent comme sous-traitant pour le leur. Sur les projets de construction typiques et avec des métiers expérimentés, «l’écart» peut être surmonté par des mesures précises du site et / ou un essai et une erreur de coupe et d’ajustement. Cependant, lorsque la conception et les autres paramètres du projet sont atypiques, «l’écart» peut être problématique et un défi coûteux à surmonter.
Le Centre d’accueil des visiteurs sur la Colline du Parlement (par IBI Group et Moriyama & Teshima Architects) et le Musée des sciences et de la technologie du Canada (par NORR) à Ottawa sont des exemples de ce genre de situation. Pour les deux, les entrées sont des éléments clés à la géométrie unique. Dans le cas du VWC, la façade d’entrée est elle- même la seule partie extérieure du bâtiment. La façade est constituée d’un mur de pierre qui suit la courbe du mur de Vaux et est ponctuée de deux grandes arches en pierre dont l’une est à double courbure. Le mur et les arches sont construits sur une structure en béton coulé sur place.
Au moment de la construction, il était impératif d’avoir des mesures précises de la structure en béton pour permettre à RJW Stonemasons de terminer leur travail de construction du mur de pierre et des arches. On s’attendait à ce que l’arche à double courbure soit particulièrement difficile à mesurer à l’aide de moyens traditionnels.
L’ITA a été chargée par RJW Stonemasons de scanner la structure en béton de l’entrée pour assurer des mesures rapides et précises. Un Leica P40 a été utilisé pour numériser à une résolution de 1,2 mm à 10 m. L’utilisation de STL à la place des moyens traditionnels a considérablement réduit le temps sur chantier pour les mesures. Les données de numérisation ont en outre permis à RJW de construire virtuellement les arches et le mur numériquement.
L’entrée dynamique du Musée des sciences et de la technologie du Canada comprend d’énormes panneaux à DEL recouvrant les murs inclinés et le soffite qui forment la verrière de l’entrée. À l’instar du VWC, pendant la construction, «l’écart» s’est manifesté lorsqu’un métier du bâtiment a été obligé de construire sur le travail du métier précédent avec une géométrie atypique. Dans ce cas, le revêtement était les grands panneaux à DEL plutôt que la pierre du VWC. L’échelle de la verrière et la géométrie angulaire ont rendu au mieux difficile l’acquisition manuelle des mesures pour l’installation du panneau. L’importance d’acquérir des mesures précises des surfaces a été soulignée par le fait que les panneaux à DEL seraient fabriqués hors chantier sans pratiquement aucun ajustement à effectuer sur place. L’ITA a utilisé STL pour scanner les parois angulaires et le soffite. À partir des données du nuage de points, ITA a modélisé les surfaces auxquelles les panneaux à DEL seraient attachés et les a fournies au fabricant de panneaux à DEL.
La documentation pour la fabrication ne se limite pas aux grands projets institutionnels. À titre d’exemple, il a été demandé à l’ITA de documenter un escalier en colimaçon en construction dans une résidence privée, afin de permettre la fabrication des panneaux de verre bombés des garde-corps. Les limons en bois lamellé avec entretoises cylindriques en acier inoxydable ont été installés dans la résidence, mais des mesures précises qui informeraient la fabrication des garde-corps en verre étaient difficiles. Afin de planifier avec précision les protections en verre, l’emplacement des entretoises et la surface des longerons devaient être mesurés. Après avoir scanné et extrait les emplacements individuels des entretoises, ITA a modélisé les panneaux de verre en utilisant les nuages de points des limons comme guide. Les panneaux de verre ont été «dépliés» et la géométrie résultante a été fournie au fabricant de verre en Europe. Le verre a été fabriqué et installé sans nécessiter de modification.
Les rénovations à énergie profonde ou à consommation énergétique nette zéro sont le processus de modification des bâtiments existants pour augmenter considérablement leur efficacité énergétique. Il s’agit d’un type de projet dont la fréquence ne fera qu’augmenter au fur et à mesure que la réponse du Canada aux changements climatiques répondra au pourcentage important de notre empreinte carbone provenant des bâtiments existants. Le projet de rénovation énergétique extérieure préfabriquée ou PEER de Ressources naturelles Canada, l’une de ces facettes de la réponse du gouvernement fédéral, est une initiative de recherche en collaboration avec des partenaires de l’industrie pour élaborer des stratégies de modernisation énergétique en profondeur. «Développer, tester et valider des technologies innovantes d’enveloppe de bâtiment préfabriqué pour la modernisation des maisons canadiennes existantes de l’extérieur.» Des panneaux de construction préfabriqués sont appliqués à l’extérieur du bâtiment en laissant les intérieurs intacts. En tant que tel, l’acquisition de mesures précises de l’extérieur du bâtiment est essentielle.
Le rôle de l’ITA en tant que partenaire industriel est double. Le premier est de fournir des services de documentation pour les bâtiments choisis comme chantiers d’essai pour les installations de prototypes de panneaux. Ceci a été réalisé en utilisant une combinaison de station totale, de STL et de photogrammétrie terrestre et aérienne. Les données brutes du chantier ont ensuite été transformées en dessins spécifiquement pour la fabrication des panneaux prototypes. Les panneaux seront installés début 2021.
Le deuxième aspect consiste à établir des flux de travail pour le travail de terrain et l’extraction des mesures critiques à partir des données acquises sur le terrain. Puisque le but de PEER est d’appliquer les résultats de la recherche à travers le Canada, des aménagements doivent être faits pour les emplacements géographiques où certaines des technologies de documentation seront disponibles et d’autres pas. Par conséquent, une partie du développement des flux de travail consiste également à développer une compréhension des forces et des lacunes des données provenant des diverses combinaisons de techniques et de technologies spécifiques à l’application de rénovation extérieure.
Le défi du processus de documentation pour PEER est l’exigence de dimensions globales précises en raison de la grande taille des panneaux, ainsi que des mesures précises des ouvertures de portes et de fenêtres qui seront intégrées dans les panneaux. Les tolérances de mesure et de construction doivent être inférieures à 1 cm.
La documentation pendant la construction pour faciliter la fabrication peut offrir des avantages à la plupart des projets de construction, mais n’est pas essentielle pour le succès d’une construction simple et ordinaire. Cependant, les projets où la préfabrication hors chantier ou la géométrie complexe exacerbe «l’écart» entre l’intention de conception des documents contractuels et les réalités physiques de la construction peuvent voir des avantages importants. Lorsqu’ils sont présentés avec des conceptions atypiques ou une géométrie difficile, les métiers peuvent évaluer le travail en fonction d’une stratégie d’essais et d’erreurs de plusieurs installations avant de trouver le bon ajustement. Avoir des mesures précises et des visualisations complètes peut au moins économiser du gaspillage de matière en évitant ce type de stratégies. Dans les meilleurs cas, des mesures précises et des visualisations complètes conduisent à une meilleure qualité de fabrication, à des tolérances de construction plus strictes et à des délais réduits via une préfabrication hors chantier.
