Bien préparer les chantiers de TPE avec un logiciel gratuit de BIM 3D

Un des enjeux de l’amélioration de la prévention par la BIM est de pouvoir représenter, en vrai grandeur, les ouvrages définitifs à réaliser mais aussi les ouvrages provisoires tels que : échafaudages, étaiements, protections collectives, appareils de levage, etc. dans leur configuration utilisée sur le chantier.

La représentation en vraie grandeur des futures situations de travail représente un progrès énorme pour une meilleure préparation de chantier intégrant la sécurité mais également les autres paramètres de performance.

Il s'agit de construire de façon virtuelle afin de limiter au maximum les aléas au moment de réaliser le chantier. Cela peut se faire en y consacrant du temps et des moyens proportionnés à la petite taille des chantiers.

Le logiciel gratuit Sweethome3D

Le logiciel choisi s’appelle Sweethome 3D. C’est un logiciel libre qui ne peut être totalement qualifié de BIM car le nombre d’informations disponibles pour chaque objet est vraiment succinct mais il répond aux cas d’usage simples identifiés. En savoir plus ici.

Son avantage est qu’il est gratuit, simple d’utilisation et malgré tout performant. Il est diffusé sur la plateforme de logiciels libres ainsi que sur un site dédié. Sweet home 3D fonctionne sur une plateforme java, c’est-à-dire qu’il peut tourner indifféremment sur PC, Apple et Linux pour peu que la machine virtuelle java soit installée.

Ce logiciel permet de représenter rapidement un ouvrage ou une partie d’ouvrage à construire en 3D à partir d’objets préfabriqués, contenant des informations configurables, ce qui est très proche du BIM.

• En haut à gauche, les bibliothèques d’objets classées par famille suivant leur usage habituel.
• En haut à droite, la zone de dessin quadrillée 2D sur laquelle on peut soit dessiner des murs ou des pièces, soit implanter des objets 3D puisés dans la bibliothèque.
• En bas à droite, le rendu 3D. Cette fenêtre peut être isolée et agrandie afin de faire une copie d’écran de la représentation 3D.
• Enfin, la fenêtre restante en bas à gauche donne la liste des objets implantés avec leurs dimensions. On peut donner aux objets des noms explicites qui permettent de mieux les repérer dans une longue liste. Quand on sélectionne un objet dans la liste, il est également sélectionné sur la vue en plan ce qui permet de le repérer. On peut rendre l’objet visible ou invisible en cochant ou décochant une case.
• Les murs et pièces sont représentés à l’aide de menus spécifiques et ne figurent pas dans la liste des objets.

Les cas d'usage identifiés pour faire du BIM

La méthode employée consiste à s'immerger dans une entreprise pour identifier les besoins et pour y répondre par des dessins utiles lors de la remise de prix ou de la préparation d'un chantier. Cette façon de faire peut être appliquée dans les cas suivants :

• La remise de prix lors de pré-étude d'un chai (financement) permet de se positionner sans risque pour la réalisation.
• La remise de prix de petits travaux d’aménagement en rénovation : ici une salle de bains
• Le dessin d’échafaudages multidirectionnels pour façades
• Le dessin de coffrages manuportables de génie civil
• Le calepinage en général et celui de treillis soudés de dallage en particulier
• L’étude des postures par la mise en situation d’un mannequin articulé.

1er cas : un chai de production de vin

Dans le domaine agricole, il arrive souvent que des exploitants conçoivent des projets pour lesquels ils souhaitent un chiffrage au moindre coût avec un objectif : rencontrer leur banquier afin d’envisager un financement.

Faire intervenir un maître d’œuvre suppose d'engager une dépense en l’absence de financement. Ici, le maître d’ouvrage exprime un besoin et il compte sur l’expérience des entrepreneurs pour faire des devis gratuits.

Pour l'entrepreneur, ne pas répondre à ce stade serait se disqualifier pour le projet futur. Répondre en l’absence de plans est périlleux car source d’erreur pour l’entrepreneur et d’incompréhension du devis par le maître d’ouvrage. Que faire ? Les projets mal ficelés au départ sont sources de conflits, d’erreurs et parfois peut-être d’accidents.

Dans le cas étudié, il s’agissait d’un chai de production de vin comprenant une zone de réception de la vendange et de pressage, une zone de vinification et stockage comprenant des cuves, et enfin une zone de mise en bouteille et expédition. Le producteur de vin définit son besoin en termes de volume de stockage de surface dédiées à la production et à l’expédition.

La charpente métallique

Les paramètres donnés par le vigneron suffisent à un charpentier métallique pour faire un devis de charpente à 8 portiques de 16 m de portée espacés de 6 m. Cela définit une surface de 16 x 42 m. L’entreprise de charpente a donné son devis avec l’implantation des portiques et une étude de descente de charges pour dimensionner les fondations.

Le gros œuvre du chai en 3D

A partir de cela, l’entreprise de gros œuvre a établi un croquis des dallages avec des caniveaux de recueil pour le vin ou les eaux de lavage.

Mais cette esquisse n'est pas suffisante pour faire le devis, car elle nécessite de dessiner des ouvrages.

• Il faut prévoir des plots en béton 80 x80 x100 de fondation
• Le bâtiment est bordé de longrines sur toute sa périphérie
• Enfin un mur de soutènement doit être prévu à une extrémité pour arrêter le terrain naturel.

Outre le dessin en 3D, il y a une liste d'objets clairement identifiés dont les dimensions sont précisées. Cette liste facilement exportée dans Excel constitue le métré à l'origine du devis.

Dans ce cas de figure, les clients particuliers veulent engager des travaux de rénovation plutôt imprécis : ils veulent aménager deux chambres avec une salle de bains attenante au rez-de-chaussée et une salle de bains à l’étage.

Ce projet ne nécessite pas l'appel à un maître d’œuvre compte tenu du faible montant des travaux et de leur apparente simplicité. Les particuliers appellent directement un maçon et un plombier, et expriment oralement leur besoin, qui devra être traduit en devis.

Oui, mais ce n’est pas si simple que cela, un croquis à main levée fait par l’entrepreneur principal peut être mal interprété autant par le particulier demandeur que par les entrepreneurs missionnés pour travailler ensemble.

Le logiciel calcule automatiquement la surface des sols à refaire en carrelage ce qui est appréciable. En dessinant en vrai grandeur, on peut vérifier la cohérence des côtes prises sur place entre elles.

Il faudra rajouter trois intervenants au moins : un électricien, un menuisier-plâtrier et un peintre pour pouvoir terminer le projet. Eux aussi ont besoin d’un dessin pour travailler. Le maçon sera ici plutôt maçon carreleur avec les dallages à refaire avec le carrelage et les faïences.

Le principal apport prévention se situe ici dans la coordination de sécurité entre les différents interve

Les échafaudages multidirectionnels se ressemblent tous : des poteaux équipés de collerettes d’assemblage tous les 50 cm qui permettent d’assembler des lisses, servant de garde-corps ou de support de planchers. Les planchers ont généralement 3 mètres de portée.

Ces échafaudages peuvent être qualifiés de montables en sécurité si le garde-corps de l’étage supérieur peut être monté depuis le plancher en dessous. Il faut également une travée d’accès avec plateaux équipés de trappes et d’échelles.

A la base se trouvent des vérins réglables. Hypothèse retenue : la première collerette se trouve à 40 cm de la base d’appui, avec un espacement entre poteaux de 3 mètres.

Toutes ces hypothèses permettent de dessiner des objets génériques qui représentent les éléments de base d’un échafaudage multidirectionnel.

A partir de ces objets élémentaires, on peut en dessiner d’autres qui permettent, par assemblage, le dessin très rapide d’échafaudages de façade. Ces objets sont classés par bibliothèque suivant la hauteur du plateau le plus élevé : H240, H440, H640, H840.

Ayant dessiné une façade (ici un mur de 10,40 m de 12 m de longueur, avec un retour de 3 m) on peut, par simple collage d’objets, réaliser très rapidement à la fois le plan et la vue 3D de l’échafaudage. Il suffit ensuite de compléter un tableau Excell avec le nombre de chaque objet pour obtenir le nombre de pièces à livrer sur chantier.

Les banches sont constituées par une ossature en plats de 5 mm d’épaisseur et de 60 mm de large. Ces plats forment un maillage 30 x 30 sur lesquels est fixée une peau en contreplaqué de 20 mm .

Les panneaux de 150 x 90 sont assemblés bout à bout par des clips qui évitent le désaffleurement de la peau. Ils sont également assemblés face à face par des tiges et des écrous papillons qui reprennent la poussée du béton.

Dessiner les coffrages assure de mieux appréhender les livraisons de matériel, la rotation des coffrages et les cadences du chantier. Cela permet de réfléchir aux livraisons et manutentions du matériel, sujet majeur à aborder pour assurer la sécurité. Les questions de stabilité et de risque de chute deviennent prépondérantes pour des hauteurs supérieures.

Le calepinage des treillis soudés de dallage TS52CS est un problème récurent en entreprise de gros œuvre : d’une part, ceux-ci doivent avoir un recouvrement minimal de 40 cm dans les deux sens et d’autre part, il convient de rationaliser les coupes afin de minimiser les chutes et organiser leur réemploi d’un chantier à l’autre. On ne fait généralement pas appel à un bureau d'études car pour des logements et sur un sol sans risques, ce ferraillage est conforme au DTU.

Le mieux est de dessiner des objets très simples qui figurent la bordure des treillis soit entiers (3 m x 2,40 m) soit découpés au 1/3, 2/3 ou à moitié. Et ce, dans les deux sens.

Les panneaux entiers sont en deux couleurs, rouge et noir, et pour que l’on puisse mieux voir les recouvrements les plus courants, on alterne les couleurs.

Pour faciliter le dessin d’ouvrages courants, voici un assemblage de grande dimension qui permet d’obtenir une surface plus petite en supprimant les panneaux excédentaires.

Pour chaque nouveau projet, il suffit donc de dessiner les murs périphériques, de coller l’assemblage de grande dimension déjà préparé et de l’ajuster par suppression à la dimension souhaitée.

Le logiciel dispose, parmi les nombreux objets qui sont diffusés gratuitement, d'un mannequin articulé dont on peut facilement configurer la posture.

Il serait utile lors de la préparation de chantier de prévoir les postures défavorables et quand on le peut, éliminer les plus fréquentes par une réflexion sur les équipements de travail à mettre en œuvre.

Pour commencer cette réflexion, il est utile de définir les postures de travail favorables et celles qui le sont moins par leur pénibilité.

Le mannequin utilisé est neutre, il faudrait bien sûr l’habiller et l’équiper des protections individuelles nécessaires. C’est possible, mais cela reste à faire.

Une fois les postures stockées sous forme de bibliothèque, elles peuvent être utilisées pour figurer les postes de travail lors de la préparation de chantier. Voici quelques exemples.

Le stagiaire exprime ses besoins de connaissances pour dessiner un projet réel de l'entreprise qui sert de support à la formation. Les différentes fonctions du logiciel sont vues et expliquées à cette occasion. Les séances sont courtes mais le stagiaire poursuit son travail pendant l'inter stage en continuant son projet.

Le stagiaire note, en fin de séance, dans le tableau, les notions qu’il juge avoir acquises. Il met à profit l’inter stage pour consolider ses connaissances et noter les questions qu’il se pose.

En 6 séances et moins de 10 heures, une personne connaissant bien les logiciels de bureautique peut arriver avec cette méthode à un niveau d’autonomie très opérationnelle pour l’entreprise.

Résumé d'une expérience de formation Sweethome en entreprise